JPS62149867A

JPS62149867A - マグネトロンスパツタ装置

Info

Publication number: JPS62149867A
Application number: JP28936785A
Authority: JP
Inventors: Isamu Inoue; 勇井上; Masami Uchida; 内田　正美; Kunihiro Matsubara; 邦弘松原; Koichi Kodera; 宏一小寺; Kazumi Yoshioka; 吉岡　一己; Takeo Oota; 太田　威夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1987-07-03

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、マグネトロンスパッタ装置に関する。

（従来の技術）従来、スパッタによって基板全面に亘って均一な厚さの
薄膜を形成するためには、例えば特開昭５９−２１７２
４７号公報に記載されているように、第９図に示したよ
うなターゲット１と１回転軸２に支持されて回転する円
盤状基板３との間に、例えばいちょう形の窓４を設けた
マスク５を必要とするのが普通であった。

（発明が解決しようとする問題点）しかしこのような構造のものでは、ターゲット１からス
パッタされて飛出したターゲット粒子の一部は、前記い
ちょう形の窓４を通過して基板３に付着し、基板表面に
薄膜を形成すると同時に。

ターゲット粒子の大部分は、マスク５の下面に付着する
。ターゲット粒子が付着して形成される膜の厚さは、タ
ーゲット１と膜形成面間の距離のほぼ２乗に逆比例する
ので、ターゲラ１〜１に近いマスク５の下面に形成され
る膜は著しく厚くなる。

膜が厚くなると、膜の内部歪によってマスク５から膜の
剥離が生じ、剥離した膜片は、真空槽を排気したり大気
圧に戻す時の空気の流れによって舞い」ニリ、それが基
板３に付着すると基板３に形成されるあるいは形成され
た膜に欠陥を生じさせることになる。

また剥離した膜片がターゲット１の表面に落下したり付
着したりすると、その膜片の大きさにもよるが、その膜
片に放電が集中する現象、いわゆる異常放電が発生し、
その膜片から飛出した粒子が基板３に不純物として付着
し、膜品質を劣化させるばかりでなく、異常放電の程度
によっては正常なスパッタを行なうことが困難となって
くる。

そこで、マスク５に付着した膜が剥離しないようにする
ためには、マスク５を頻繁に取り換える必要があった。

またマスク５を取り換えるために真空槽を大気圧に戻す
と、真空槽内壁及びターゲット１の表面が大気中の水分
や酸素を吸着するので、再度真空槽を真空にしてスパッ
タ成膜を始める前に、前記吸着水分や酸素が放出されて
それらの影響が無くなるまでいわゆるブリスパッタを１
０〜３０分行なわねばならなかった。

したがってマスクを用いて膜厚を均一にする方式は、以
上述べたように膜品質、連続生産共に問題を有するもの
であり、特に欠陥の少ない薄膜を基板上に効率的に形成
することが要求される光ディスクの記録膜の成膜におい
て、それらは非常に重要な問題となっていた。

本発明は上記問題点に鑑み、マスクを使用しないで膜厚
を均一化しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
マグネトロンスパッタ装置において、ターゲット表面上
のスパッタ空間に形成する磁界の分布形状を、前記基板
から見て前記回転軸に近い側から遠い側に向って末広が
りにするものである。

（作　用）この技術的手段による作用は次のようになる。

即ち、磁界の分布形状を前記のようにすることによって
、ターゲットがスパッタされる領域を磁界の分布形状に
沿って末広がりにすることができる。

したがってターゲットの基板外周に近い部分からより多
くのターゲット粒子を発生させることができるので、マ
スクを用いることなく基板の全面に亘って均一な厚さの
薄膜を形成することができるようになる。

（実施例）以下、実施例を添付図面にもとづいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を概念的に示す図である。

１１はターゲット、１２は回転軸１３に支持されて回転
する円盤状基板である。１４はマグネッｈ１５゜１６を
支持する板で、ターゲット１１の下方に配設されている
。なお第１図においては、ターゲット１１、基板１２を
収納する真空槽は省略しである。

第２図は、第１図を矢印入方向から見て、夕一ゲット１
１マグネット１５，１６、板１４等を断面で示した図で
ある。第２図において、１７はターゲット１１が取付け
られたバッキングプレート、１８はマグネット１５．１
５を水冷するためのジャケットで、冷却水の給水ポー１
〜１９と排水ポート２０が形成されている。ジャケット
１８には前記バッキングプレート１７と板１４が固定さ
れると共に、ジャケット１８は絶縁体２１．２２を介し
て真空槽の底板２３に固定されている。２４はジャケッ
ト■８とバッキングプレート１７を介してターゲット１
１に直流あるいは高周波電力を供給する電線であり、２
５はシールドである。

以上の構成において、マグネット１５のＮ極から出た磁
束２６はターゲット１１の表面２７から湧き出てターゲ
ット１１と基板１２の間のスパッタ空間２８を通り、マ
グネット１６のＳ極に引かれて再度ターゲット表面２７
へ流入し、スパッタ空間２８に、磁束２６に沿う磁界を
形成する。矢印２９は電線２４から供給された電力によ
って生じる電界である。以上のようなマグネトロン構造
のスパッタガンにおいては、前記空間２８の電界と磁界
が直交する領域、すなわちマグネット１５と１６の中間
部上方に放電が集中し。

その直下のターゲラ１へ表面が最も顕著にスパッタされ
、エロージョンと称される凹み（以下二ローション領域
と略す）３０が形成される。

基板１２から見てマグネット１５，１．６は、互いの磁
極間隔が、回転軸１３に近い側は狭く、遠い側は広い略
いちょう形に配設されているので、第３図に示すように
磁界の分布形状もいちょう形となる。

したがってエロージョン領域３０もマグネット１５゜１
６に沿う略いちょう形となり、第１図に示したように、
ターゲット１１の基板１２外周に近い部分からより多く
のターゲット粒子を発生させることができるので、従来
のようにマスクを用いることなく基板の全面に亘って均
一な厚さの薄膜を形成することができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第４図は複数のターゲットｌｌａ、　ｌｌｂ、　ｌｌｃ
、　ｌｉｄを用いて複数の基板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
、１２ｄにスパッタする場合に、本発明を適用した例で
ある。それぞれの基板は、回転軸１３の下端に設けられ
た十字状のアーム３１の先端に固定されている。またそ
れぞれのターゲットの下には、図示しないが第３図に示
すようなマグネットが、半径Ｒ１からＲ２に亘って均一
な膜厚がそれぞれの基板に形成されるように配置されて
るａ　３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄはそれぞれ二ロ
ーション領域である。

以上のような構成であれば、それぞれの基板をアーム３
１の先端で自転させることなく、均一な膜厚を得ること
ができるので、基板駆動部の構造を簡単にすることがで
きる。

第４図におけるＲ２／Ｒ，が小さい場合は、第５図に示
すようにターゲットｌｉｅに形成されるエロージョン領
域３０ｅが略扇形となるようにマグネット３２．３３を
配置しても均一な膜厚を得ることができる。

第６図は、ターゲットが比較的大きい場合に有効な構成
を示すものであり、扇形の環状マグネッ１−３４と、そ
の中央部に配されたマグネット３５により、略扇状の二
ローション領域３０ｆを形成するものである。マグネッ
ト３５直上部は電界と磁界が直交しないので、放電は集
中しにくいが、スパッタを生じさせるイオンは周囲の放
電領域から飛来するのでマグネット３５を極端に大きく
さえしなければ、エロージョン領域３０ｆの凹みの中央
部３６がスパッタされずに著しく高い山状に残ることは
ない。

以上の実施例では、すべてターゲットは円形で説明した
が、第７図に示すように、二ローション領域３０ｇの形
状が扇状であれば、ターゲットｌ１ｇ’もそれと同一形
状で少し大きくしておけば材料を無駄なく使うことがで
きる。

また第３図に示したような曲線形状のマグネッｈ１５，
１６を用いると、膜厚のより一層の均一化のためにマグ
ネットの形状を修正しなければならない場合、再度複雑
な曲線形状のマグネットを製作することが必要であり、
時間、コストの点で大きな損失となる。このような場合
は、第８図に示すように、マグネット３７は単純な直方
体とし、軟磁性を有する鉄等の加工容易な材料で所望の
形状の磁極を形成するヨーク３８を作成して前記マグネ
ット３７の両側に設けた固定部材３９．４０にボルト４
１．４２で固定すればよい。そうしておけば、磁極の形
状を修正するにはヨーク３８を取外して修正加工するか
、あるいは新たに加工したヨークに取り替えればよいの
で、マグネットを再製作することに比べて短時間でしか
も安価に対応することができる。

このようなヨークは第６図のようなより複雑な形状のマ
グネット３４に適用すればより効果的である。

また第５図のマグネット３２や第６図のマグネット３５
のように磁束の湧き口面積の小さい方には、より磁束密
度の高い材料で構成されたマグネットを用いるとより効
果的である。

（発明の効果）本発明は、１つの回転軸を中心に回転される基板に対向
して設けたターゲットの表面上の空間に。

前記回転軸に近い側から遠い側に向って末広がりの形状
に分布する磁界を形成することによって、ターゲラ１へ
の基板外周に近い部分からより多くのターゲット粒子を
発生させることができるので、ターゲットと基板間に膜
厚を均一化するための窓を設けたマスクを必要とするこ
となく、均一な厚さの膜を形成することができる。

従って、従来のようにマスクに付着した膜が剥離して基
板に形成される膜に欠陥を生じさせたり、異常放電を生
じさせたりすることがないので、膜品質、連続生産性共
に著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を概念的に示す斜視図、第
２図は、第１図を矢印へ方向から見た要部断面図、第３
図は、本発明の一実施例の要部斜視図、第４図は本発明
の他の実施例を概念的に示す斜視図、第５図ないし第８
図はそれぞれ本発明の他の実施例の要部斜視図、第９図
は、従来の構成を概念的に示す斜視図である。１１・・・ターゲット、１２・・・基板、　１３・・・
回転軸、　１５．１６・・・マグネット、２４・・・電
力供給電線、２６・・・磁束、３０・・・エロージョン
領域。特許出願人　松下電器産業株式会社 −ζ−／１１・・・９−ブ′、７ト１２・・茶　檄１３−・田転釉１５．１６　　・　く　り゛“左、、　１−２６・・艶
氷３０−Ｌ　６−ゾ１ン渕０八第３図第４図１ＪＣ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スパッタにより膜が形成される少なくとも１つの
基板を、１つの回転軸を中心に回転せしめる手段と、そ
の基板に対向して設けた少なくとも１つのターゲットと
、そのターゲットに所要の電力を供給してそのターゲッ
ト表面と前記基板との間の空間に電界を形成する手段と
、前記ターゲット表面から湧き出てそのターゲットと前
記基板との間のスパッタ空間を通り再度前記ターゲット
表面に流入する磁束によって、前記スパッタ空間に形成
される磁界の分布形状が、前記基板から見て前記回転軸
に近い側から遠い側に向って末広がりになるように前記
磁束を発生せしめる磁界形成手段とを具備してなること
を特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
（２）磁界形成手段が、前記ターゲットの裏面側におい
て前記回転軸に近い側から遠ざかる側へ延長して設けら
れた互いに極性の異なる磁極であって、前記回転軸に近
い側の前記異種の磁極間隔は狭く、遠い側にいくに従っ
て次第に広くなるように構成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載のマグネトロンスパッ
タ装置。
（３）磁界形成手段が、前記ターゲットの裏面側におい
て前記回転軸に近い側と遠い側に、前記回転軸と略同心
的に周方向に延長して設けられた互いに極性の異なる磁
極であって、前記回転軸に近い側の磁極の周方向の長さ
が遠い方のそれの長さよりも短かく構成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のマグネト
ロンスパッタ装置。
（４）磁界形成手段が、前記ターゲットの裏面側に設け
られ、前記回転軸に近い側から遠ざかる側に向って末広
がりになる形状を形づくる環状の磁極と、その環状の磁
極の内側に配置され、前記環状の磁極とは異なる極性の
磁極から構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載のマグネトロンスパッタ装置。
（５）磁界形成手段が、磁石とそれに着脱自在のヨーク
とから構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載のマグネトロンスパッタ装置。