JPS6223979A - マグネトロンスパツタリング用タ−ゲツト - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、マグネトロンスパッタリング用ターゲットに
関し、特に磁性材料からなるターゲット本体を有するマ
グネトロンスパッタリング用ターゲットの改良に係わる
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来のマグネトロンスパッタリング用ターゲットは第５
図に示す構造のものが知られている。即ち、図中の１は
円板状の強磁性材料からなるヨークである。このヨーク
１上面の中心には、円柱上の磁石２ａが、同ヨーク１の
上面周縁には環状の磁石２ｂが夫々互いに極性が反対ど
なるように配置されている。前記各磁石２ａ１２ｂ上に
は、ターゲット本体３が配置されている。かかるターゲ
ットにおいては、ターゲット本体３表面に磁石２ａ、２
ｂによる漏れ磁力線４が形成され、アルゴン等のガスが
導入されるチャンバ内で前記ヨーク１と図示しない被処
理基板との間に電圧を印加してプラズマを発生させると
、前記漏れ磁力線４による磁界によってプラズマ密度を
増大させることができる。その結果、該高密度のプラズ
マにＪ：リターゲット本体３のスパッタリング速度が増
大、し、ひいては被処理基板上の膜堆積速度を向上でき
る。こうした漏れ磁界を発生させるには、磁石２ａ、２
ｂとして概略２００ガウスの強度が必要である。ターゲ
ット本体３の厚さが厚くなると、漏れ磁界が弱くなり、
プラズマ密度を充分に増大できなくなる。このため、通
常、ターゲット本体３の厚さとしては１５〜２０朧が限
界である。ターゲット本体３が磁性材料からなると、こ
の限界厚さは極度に薄くなり、１〜３ｍとなるため、タ
ーゲット本体の交換頻度が高くなって作業性の点で問題
を生じる。

このようなことから、最近、第６図に示すようにターゲ
ット本体を同芯円状に分割し、分割ターゲット本体３８
〜３ｅを所定の隙間をあけて磁石２ａ１２ｂ上にバッキ
ングプレート５を介して配置することが行われている。

かかるターゲットによれば、磁石２ａ１２ｂによる磁界
が分割ターゲット本体３ａ〜３ｅの隙間を通してそれら
の表面に出るため、ターゲット本体を厚くしても高密度
のプラズマを発生できる。しかしながら、ターゲット本
体を分割して一定の間隔でバッキングプレート上に配置
することは、高度な加工技術と繁雑な工程を必要とする
。また、分割ターゲット本体３ａ〜３ｅの隙間にプラズ
マが集中するため、異常放電を起こしたり、スプラッシ
ュの発生原因となり、堆積された膜質を悪化させるとい
う問題が生じる。更に、スパッタリングの進行に伴って
エロージョンの深さが深くなると、前記隙間を通してプ
ラズマがバッキングプレート５に到達し、該プレート５
からのスパッタリングにより堆積膜に混入するという汚
染を招く。その結果、ターゲット本体を厚（できるとい
う割りにはターゲット本体自体の寿命を向上できない。

〔発明の目的〕

本発明は、ターゲット本体が厚くかつ磁性材料から形成
されていても、該ターゲット本体表面に漏れ磁界を有効
に引出すことを可能とし、スパッタリング速度の増大及
びターゲット本体の厚膜化による寿命の向上を達成した
マグネトロンスパッタリング用ターゲットを提供しよう
とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、磁界によりプラズマ密度を増大させるマグネ
トロンスパッタリング用ターゲットにおいて、ターゲッ
ト本体と主磁石とを平面的に交互にかつ所定の隙間をあ
けて配置すると共に、該ターゲット本体を挟んで配置さ
れる２つの主磁石の極性を反対とし、かつ前記各主磁石
と隙間を介して隣接する前記ターゲット本体側の隙間入
口付近を除く部分にその対向する主磁石と極性が同一の
補助磁石を配置したことを特徴とするものである。

かかる本発明によれば、既述の如くターゲット本体が厚
くかつ磁性材料から形成されていても、該ターゲット本
体表面に漏れ磁界を有効に引出すことを可能とし、スパ
ッタリング速度の増大及びターゲット本体の厚膜化によ
る寿命の向上を達成できる。

上記ターゲット本体は、例えば鉄、ニッケル、−〇− コバルトもしくはこれら合金等の磁性材料により形成さ
れる。勿論、非磁性材料からターゲット本体を形成して
もよい。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図（Ａ）、（Ｂ）及び第２
図を参照して説明する。

図中の７１は強磁性材料からなる円板状のヨークである
。このヨーク１１の上面中心には、円柱状主磁石１２が
、同ヨーク１１の上面周縁には環状主磁石１３が夫々互
いに極性が反対となるように固定されている。例えば円
柱状主磁石１２の上部側はＳ極、環状主磁石１３の上部
側はＮｔｆ＋となっている。また、前記ヨーク１１上面
には第１の環状補助磁石１４１が前記円柱状主磁石１２
の外周面に対して一定の隙間をあけて固定されている。

この第１の環状補助磁石１４１は該円柱状主磁石１２よ
り薄く、かつ円柱状主磁石１２と同極性となるように配
置されている。前記ヨーク１１よ面の外周付近には、前
記第１の補助磁石１４１と同厚さの第２の環状補助磁石
１４２が前記環状主磁石１３の内周面に対して一定の隙
間をあけて固定されている。この第２の環状補助磁石１
４２は前記環状主磁石１３と同極性となるように配置さ
れている。なお、第１の環状補助磁石１４１及び第２の
環状補助磁石１４２は前記円柱状主磁石１２、環状主磁
石１３より低い磁力のものが使用される。

例えば円柱状主磁石１２及び環状主磁石１３の磁力を１
０００ガウスとした場合、前記第１の環状補助磁石１４
＋及び第２の環状補助磁石１４２の磁力を１００ガウス
程度に設定する。そして、前記円柱状主磁石１２と前記
環状主磁石１３との間の前記ヨーク１１上には、前記円
柱状主磁石１２及び環状主磁石１３と同厚ざで略環状の
磁性材料からなるターゲラ１一本体１５が固定されてい
る。

このターゲット本体１５は、外周側面の上部付近から下
面にかけて環状の切欠部１６ａが形成されていると共に
、内周側面の上部付近から下面にかけて環状の切欠部１
６ｂが形成されており、これら切欠部１６ａ、１６ｂが
前記第１、第２の環状補助磁石１４１．１４２に嵌合し
、その本体１５の内周側面及び外周側面が前記円柱状主
磁石１２、環状主磁石１３に対して前記第１、第２の環
状補助磁石１４１．１４２と同様な隙間を形成している
。

このような構成によれば、今、ターゲラ１−を図示しな
い被処理基板と対向した状態でチ１７ンバ内に配置し、
同チャンバ内にアルゴンガス等を導入し、前記被処理基
板とターゲットとの間に電圧を印加すると、これらター
ゲットと被処理基板の間にプラズマが発生する。この際
、ターゲットは互いに極性が反対の円柱状主磁石１２及
び環状主磁石１３の間に環状のターゲット本体１５を配
置し、かつ前記円柱状主磁石１２とターゲット本体１５
の隙間のターゲット本体１５側には、該円柱状主磁石１
２と同極性の第１の環状補助磁石１４１が配置され、環
状主磁石１３とターゲット本体１５の隙間のターゲット
本体１５側に主磁石１３と同極性の第２の環状補助磁石
１４２が配置されている。このため、各磁石１２．１３
．１４１．１４２の間には第２図に示す磁力線１６が形
成され、磁性材料からなるターゲット本体１５を用いて
も、該本体１５表面に磁界を発生できる。しかも、円柱
状主磁石１２及びこれと同極性の第１の環状補助磁石１
４１の間、並びに主磁石１３及びこれと同極性の第２の
環状補助磁石１４２の間は　　−夫々互いに磁気的に反
発されるため、それら第１、第２の環状補助磁石１４．
１．１４２に対応するターゲラ１〜本体１５の円柱状主
磁石１２、環状主磁石１３の隙間入口付近において、前
記円柱状主磁石１２及び環状主磁石１３からの磁力線を
被処理基板方向に迂回させる。その結果、ターゲラ１一
本体１５と円柱状主磁石１２、環状主磁石１３間の隙間
入口付近を除く磁界と電界が直交するターゲット本体１
５表面近傍で放電によるＮＷＩＩシた電子がマグネトロ
ン運動を起こして高密度のプラズマ１７を発生できる。

従って、ターゲット本体１５表面のスパッタリング効率
を向上でき、ターゲット本体１５と対向して配置された
被処理基板上への磁性膜堆積速度を著しく向上でき、か
つターゲット本体１５の厚さ自体を厚くすることが可能
となり、ターゲットの寿命を長くでき、更にターゲット
本体１５と円柱状主磁石１２、環状主磁石１３との隙間
部分での異常放電やスプラッシュを防止して、被処理基
板上に均一かつ均質の磁性膜を堆積できる。

なお、本発明のターゲットは前述した第１図（Ａ）、（
Ｂ）に示す構造に限定されない。例えば、第３に示すよ
うにターゲット本体１５を環状板とし、これを第１の環
状補助磁石１４１及び第２の環状補助磁石１４２上に配
置した構造にしてもよい。

また、ターゲット本体が磁性材料から形成され、かつ大
口径とする場合には中央の円柱主磁石と外周の環状主磁
石の間の距離が大きくなって、ターゲット本体表面の略
全域に亙って磁力線を形成できず、有効な漏れ磁界を発
生できなくなる。このような場合には、ターゲットを第
４図に示す構造にす。即ち、ヨーク１１上の中央に円柱
状主磁石１２を配置し、この円柱状主磁石１２に対して
周基円状に第１の環状ターゲット本体１５１、第１の環
状主磁石１３１、第２の環状ターゲット本体１５、及び
第２の環状主磁石１３２を夫々配置する。そして、前記
円柱状主磁石１２と第１の環状ターゲット本体１５１の
隙間のターゲット本体１５１側には、第１の環状補助磁
石１４１が、前記第１の環状主磁石１３＋　と第１の環
状ターゲット本体１５１の隙間の該ターゲット本体１５
１側に第２の環状補助磁石１４２が、前記第１の環状主
磁石１と第２の環状ターゲット本体１５２の隙間の該タ
ーゲット本体１５２側には、第３の環状補助磁石１４３
が、前記第２の環状主磁石１３２と第２の環状ターゲッ
ト本体１５２の隙間の該ターゲット本体１５２側に第４
の環状補助磁石１４４が、夫々配置されたいる。なお、
前記円柱状主磁石１２及び第１の環状主磁石１３１は互
いに同極性、第２の環状主磁石１３２は円柱状主磁石１
２に対して逆極性、となるように配置されている。また
、第１の環状補助磁石１４１は円柱状主磁石１２と同極
、第２の環状補助磁石１４２及び第３の環状補助磁石１
４３は第１の環状主磁石１３１と同極性、第４の環状補
助磁石１４４は第２の環状主磁石１３２と同極性、とな
るように夫々配置されている。このように中間の環状主
磁石を配置することによって、ターゲット本体の大口径
化が可能であり更に中間の環状主磁石の数を増やすこと
によりターゲット本体の一層の大口径化が可能となる。

上記実施例では、永久磁石を用いた例について説明した
が、ＮｖＡ石を用いてもよいし、電磁石と永久磁石とを
組合わせて用いても何等差支えないし、電磁石で時間的
に磁界強度を変化させてエロージョン領域を変化させて
もよい。

上記実施例において、プラズマに曝される磁石面をター
ゲット本体と同材料のもので覆って成膜中の汚染を確実
に防止するようにしてもよい。

上記実施例では、環状のターゲット本体を使用したが、
長方形リングのターゲット本体を使用してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によればターゲット１３一 本体表面のスパッタリング効率を向上でき、ターゲット
本体と対向して配置された被処理基板上への磁性膜堆積
速度を著しく向上でき、かつターゲット本体自体の厚さ
を厚くすることが可能となり、ターゲットの寿命を長く
でき、更にターゲット本体と磁石との隙間部分での異常
放電やスプラッシュを防止して、被処理基板上に均一か
つ均質の磁性膜を堆積できる等顕著な効果を有するマグ
ネトロンスパッタリング用ターゲットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞は本発明の一実施例を示すターゲットの断
面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の平面図、第２図は本発
明のターゲットの作用を説明するための拡大断面図、第
３図及び第４図は夫々本発明の他の実施例を示す断面図
、第５図及び第６図は夫々従来のターゲットを示す断面
図である。 １１・・・ヨーク、１２・・・円柱状主磁石、１３．１
３１．１３２・・・環状主磁石、１４１〜１４４・・・
環状補助磁石、１５．１５１．１５２・・・ターゲット
本体、１６・・・磁力線、１７・・・プラズマ。 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、磁界によりプラズマ密度を増大させるマグネト
   ロンスパッタリング用ターゲットにおいて、ターゲット
   本体と主磁石とを平面的に交互にかつ所定の隙間をあけ
   て配置すると共に、該ターゲット本体を挟んで配置され
   る２つの主磁石の極性を反対とし、かつ前記各主磁石と
   隙間を介して隣接する前記ターゲット本体側の隙間入口
   付近を除く部分にその対向する主磁石と極性が同一の補
   助磁石を配置したことを特徴とするマグネトロンスパッ
   タリング用ターゲット。
2. （２）、ターゲット本体が磁性材料からなることを特徴
   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
   タリング用ターゲット。
3. （３）、１つの主磁石が柱状をなし、この柱状主磁石の
   周囲に枠状ターゲット本体及び該主磁石と逆極性の枠状
   主磁石を所望の隙間をあけて放射状に配置し、かつ前記
   柱状主磁石に隣接する前記ターゲット本体側に該主磁石
   と同一極性で厚さの薄い第１の枠状補助磁石を配置する
   と共に、前記環状主磁石に隣接する前記ターゲット本体
   側に該主磁石と同一極性で厚さの薄い第２の枠状補助磁
   石を配置した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リング用ターゲット。
4. （４）、柱状主磁石が円柱状をなし、かつ枠状のターゲ
   ット本体、主磁石、第１、第２の補助磁石が夫々環状を
   なすことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のマグ
   ネトロンスパッタリング用ターゲット。
5. （５）、１つの主磁石が柱状をなし、この柱状主磁石の
   周囲に、第１の枠状ターゲット本体、前記主磁石と逆極
   性の第１の枠状主磁石、第２の枠状ターゲット本体及び
   前記柱状主磁石と同一極性の第２の枠状主磁石を夫々放
   射状に配置した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リング用ターゲット。