JPS62207863A - 高速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１ａｌｌを形成するための高速スパッタリング
装置に関するものである。

従来の技術 従来の高速スパッタリング装置では、高速の成膜速度を
得るために、第５図に示すように、カソード３１の内部
に、ターゲット３２の中央部と周辺部で磁極が逆向きに
なるように永久磁石３３が設置されており、ターゲット
３２上の放電空間の一部ではターゲット３２面と平行な
ｉｌｌ！１が形成されている。

この磁場と７ノードからカソード３１への電場とによっ
て、電子が放電空間内をトロコイダル運動をしながらタ
ーゲット３２近傍に閉じ込められる。このためプラズマ
の密度が高くなり、通常のダイオードスパッタリング装
置に比較して成膜速度が大きくなっていた。

発明が解決しようとする問題点 このような従来のスパッタリングａｔでは、プラズマ密
度の高い部分が狭い部分に限定されていたため、ターゲ
ットのスパッタリングされる部分が狭く利ｔｎ効率が著
しく悪かった。また、スパッタリングされる部分のみが
加熱され、大きな電力を投入すると、ターゲットがセラ
ミックスの場合は割れたり、ターゲットがメタルの場合
は溶けたりするため、十分に電力が投入できず、成膜速
度が限られていた。

本発明はかかる問題点を解決するもので、ターゲットの
広い部分をスパッタリングし、ターゲットの利用効率と
成膜速度を高くすることができるスパッタリング装置を
、提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、カソード内部に
ターゲットに対向し１て一方の磁極のみが前記ターゲッ
トに面するように磁石を配置し、前記ターゲット中央の
放電空間でカソード内部の磁石が形成する磁場と逆向き
の磁場を形成する磁石をカソード外部に配置した構成に
したものである。

作用 上記構成により、２つの磁石によりターゲット上の放電
空間の広い部分において、ターゲツト面と平行な磁場が
形成され、それに応じてプラズマ密度の高い部分が広が
るため、ターゲットの広い部分をスパッタリングできる
。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は第１の実施例を示す。第１図において、カソード１
内部に、円板状の２００φのターゲット２に対向して円
柱状の永久磁石３が配置されており、表板４をへだでて
永久磁石３のＮＭがターゲット２に而している。この永
久磁石３１０独で形成されるＩＪＷはターゲット２直上
の空間ではターゲツト面に対してぽぼ垂直で、その強さ
はターゲット２の中心部分では約２５００　ｅである。

また、カソード１の周囲にはコイル５が配置されており
、このコイル５には永久磁石３の作る磁場と逆向きの磁
場がターゲット直上の空間で形成されるように電流を流
す。そうすると永久磁石３とコイル５で形成される１１
場どうしが反発し合い、ターゲット２の直上の広い範囲
でターゲツト面と平行な磁場が作られる。この第１の実
施例では、ターゲット２はｐｂとＴｉの扇形の板２ａと
２ｂを第２図のように放射状に並べたものである。ｐｂ
とＴ１の面積比は約１：２にしである。

第１図で基板６は加熱治具７に保持されている。

チャンバー内を排気した後、Ａ「と０２を３：１の割合
で導入し、ＤＣスパッタリングを行なった。

コイル５には永久磁石３のない場合にターゲット２直上
で約１５０Ｑ　ｅの磁場ができるように電流を流した。

この時プラズマの強い領域がターゲツト面を広く菫って
放電した。基板６としてｐｔ薄膜付きのガラス板を用い
、基板温度を６００℃に保フた。放電電力としては３．
２に−までがＰｂ板が溶けずに投入することができた。

比較のため第５図に示ず従来の高速スパッタリング装置
を用いて同様の実験を行なうと、放電電力が１．８に一
以上ではｐｂ板がとけてスパッタリングが続けられなか
フた。スパッタリング俊ターゲット２のエロシーヨン域
は、第２図で２本の破線で囲まれたリング状の領域へが
第１図に示す高速スパッタリング装置によるもので、第
２図の２本の一点鎖線に囲まれたドーナツ状の領域Ｂが
従来の高速スパッタリング装置によるものであプ７Ｓ：
ａ第１図のｉ置を用いた方が大きな放電電力を投入でき
た理由は、第２図に示すよう゛に広い範囲にわたりスパ
ッタリングされたことによると考えられる。また、得ら
れた薄膜の特性は、第１図の装置によるものと従来の８
２２によるものとでかわりはなかった。

次に第３図に第２の実施例を示す。第３図において、カ
ソード１１内部の永久磁石１３により作られる磁場と逆
向きの磁場を作るために、永久磁石１５をターゲット１
２の上方に設置した。永久磁石１５の作るｍ場強度は永
久磁石１３とはば同一である。ターゲット１２には２０
０φのＡｌ２０ｘ円板を用いた。

基板１６は永久磁石１５の下に取り付ける。チャンバー
内を排気した後、Ａ「と０２を４：１の割合で導入し、
ＲＦスパッタリングを行った。放電電力は４．０Ｋ１４
まで投入したが、Ａｌ２Ｏ３ターゲット１２に変化はな
く、安定したスパッタリングができた。一方、第５図の
従来の高速スパッタリング装置を用いた場合。放電電力
を２．３に−まで上げると、Ａ１２０ｘターゲツトには
熱膨張のためにクラックが入った。成膜後膜厚分布を測
定したところ、第３図の装置では±１０％の膜厚範囲が
１４０φの領域で得られたが、従来の装置では１１０φ
の領域に限られていた。基板上の各点での成膜速度その
ものは大きな差はなかったが、５０程度の小さな基板に
成膜する場合、第３図の装置の方が２倍近い数を一度に
成膜でき、生産性は高い。

次に第４図に第３の実施例を示す。第４図はインライン
型のスパッタリング装置に適用したもので、その見取図
を示す。ターゲット２２は５“Ｘ１５″！ナイズのＢａ
　Ｔａ　２０ｓのセラミックスを用いている。ターゲッ
ト２２の周囲にはコイル２５が配置されている。ターゲ
ット２５の下方のカソード２１内部には永久磁石２３が
配置されている。磁場強度は第１の実施例の約１．５倍
である。チャンバー排気襖、Ａ「と０２ガスを導入して
ＲＦスパッタリングを行なった。第５図に示すようなカ
ソード内部で磁極の向きが逆な磁石を配置している従来
の装置と比較して約２倍の６．５Ｋｋの放電電力を投入
することができた。基板を移動しながら成膜する装置で
あるから、投入電力に応じて従来の２倍の成膜速度が得
られた。

このように、本発明はターゲット上の空間でのプラズマ
密度の高い領域を広げて、ターゲットのエロージョン領
域を大きくしようとするものであり、カソード内の磁石
はターゲットの下方の一部だけでは不十分で、カソード
内の空間が許す範囲で大きくする必要がある。磁石が小
さいと、従来の高速スパッタリング装置と同様にプラズ
マ密度の高い領域を広くできない。また、カソード而と
平行な磁場を形成するため、カソード内の磁石とともに
実施例で示したようにコイルや永久磁石が必要であるが
、コイルと永久磁石の両方をカソード外に配置すればさ
らに良好な磁場が得られる。

カソード内の磁石はカソードに高電圧を印加するために
電磁石より永久磁石を用いた方゛が構成がより１ｌｆｉ
１ｔ１になり好ましい。

発明の効果 以上のように、この発明の高速スパッタリング装置によ
れば、ターゲットの広い領域を平均してスパッタリング
することができ、ターゲットの利用率が高い。同時にセ
ラミックスターゲットの割れやメタルターゲットの融解
を起こさずに十分な放電電力を投入でき、従って成ＷＡ
速度を大きくできるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１１！ｌは本発明の第１の実施例における高速スパッ
タリング装置を模式的に示す断面図、第２図はターゲッ
ト材料の配置およびスパッタリングによるエロージョン
領域を表わした図、第３図は本発明の第２の実施例にお
ける高速スパッタリング装置を模式的に示す断面図、第
４図は本発明の第３の実施例における高速スパッタリン
グ装置を示す見取図、第５図は従来例を模式的に示す断
面図である。 １、１１．２１・・・カソード、２．１２．２２・・・
ターゲット、３　、１３．１５．２３・・・磁石、５．
２５・・・コイル代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 ／−一一カノード ２−−−ｙ−ゲ）ト ３−一違后 ５−−−コイ１し ６−−−茎扱 第３図 ｆｆ−一一カブード ｆ２−−−７−ゲプト １３、計穏諏 １６−１鰍 第４図 ２１−ｍ−カソード ２’２−−−、ｒ−％） ２３−一一石痙后 ２５−ｍ−コイ１し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カソード内部にターゲットに対向して一方の磁極の
   みが前記ターゲットに面するように配置された磁石と、
   前記ターゲット中央の放電空間でカソード内部の磁石が
   形成する磁場と逆向きの磁場を形成するように配置され
   た磁石とを有する高速スパッタリング装置。 ２、逆向きの磁場を形成する磁石がターゲット周辺を取
   り巻くコイルよりなる電磁石であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の高速スパッタリング装置。 ３、逆向きの磁場を形成する磁石が一方の磁極のみがタ
   ーゲットに面するようにカソード外に配置された永久磁
   石であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   高速スパッタリング装置。 ４、カソード内部の磁石が永久磁石であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の高速スパッタリング装
   置。