JPS63137165A - 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） 本発明はスパッタリング装置に係り、特にターゲツト面
に均一な磁界を形成するターゲット磁極を具備したスパ
ッタリング装置に関する。

（従来の技術） 近年、薄膜形成装置としてターゲットをイオン粒子等の
高エネルギー粒子によりスパッタしてターゲットから飛
翔した粒子を基板例えば半導体ウェハに付着させて薄膜
を形成するスパッタリング装置が盛んに使用されている
。

このスパッタリング装置を使用して薄膜を形成する際に
重要な点は、膜厚の均一化と高価なターゲットの長寿命
化による原価低減である。

従来、このような目的を達成するためのスパッタリング
装置として、マグネトロン方式スパッタリング装置が知
られている。このマグネトロンスパッタリング装置にお
けるターゲット電極部の構造は、第５図に示すようにタ
ーゲット１の後方に磁界形成のための円筒状磁極２が取
付けられている。この磁極２は中央部の円柱状凸部を一
方極例えばＮ極２ａとし、このＮ極２ａと間隙を保持し
て周設した環状壁を他方径例えばＳ極２ｂとする一端を
閉じた円筒体で、間隙底辺に電磁石コイル３を挿着した
構造となっている。この電磁石コイル３の作用により磁
極間隙に磁界を形成する。こうして形成されたターゲツ
ト１前面に出る漏れ磁界Ａを利用してプラズマ密度を高
めることにより、スパッタリング効率を向上し成膜速度
を速めている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したような磁極を備えたターゲット
電極部では、漏れ磁界Ａはターゲット１表面にリング状
に形成されるので、プラズマの高い領域もこのリング状
磁界に沿って形成されるため、ターゲット全面に均一に
プラズマの高い領域を作ることは困難であった。

従って、ターゲット表面のプラズマ密度の高い部分が集
中的にスパッタリングされて消耗し、他の部分がほとん
ど消耗していないにもかかわらずターゲットを交換しな
ければならず、高価なターゲットの寿命が短くなるとい
う問題があった。この問題は、特にターゲットが磁性体
の場合には磁力線の大部分がターゲット内部で閉じてし
まい、ターゲット表面に漏れる磁界が少なくなるため、
スパッタリングによりターゲットの消耗が始まり四部４
が発生すると、その凹部４の磁界が強くなり加速的に四
部４の消耗が進行する（第５図（ｂ、））。

またターゲットの部分的な消耗によりターゲツト面に局
部的な形状変化が生じると、スパツクされて飛翔する粒
子の飛翔角度が変化し、基板例えば半導体ウェハ上に飛
翔粒子が均一に付着せず、付着粒子により基板に形成さ
れた薄膜の膜厚分布（以下ユニフォミティ）が悪化する
という問題があうな。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
で、ターゲットの使用効率が向上し、しかも均一な膜厚
分布が得られるスパッタリング装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のスパッタリング装置は、ターゲット背面に該タ
ーゲットをスパッタして飛翔した粒子により基板上に薄
膜を形成するスパッタリング装置において、ターゲット
中心から径方向に対して磁界を形成させる磁極対を複数
対環状に備えたことを特徴とするものである。

（作　用） ターゲットの円周方向のみならず、径方向に対して直角
方向にも磁界を形成することで、ターゲツト面の磁界の
分布が均一となるので、ターゲットの局部的な消耗がな
くなり、ターゲット使用効率が向上し、均一な膜厚分布
が得られる。

（実施例） 以下本発明の一実施例について図面を参照にして説明す
る。

直流電界、高周波電界、直交電磁界等によって加速され
た反応気体例えばアルゴン等のイオン粒子が衝突するタ
ーゲット５は、例えばアルミニウム、タングスタン、チ
タニウム等およびこれら合金等から直径約２０ＣＩ＋の
円板状に形成されている。

このターゲット５後方には、ターゲット５表面に漏れ磁
界を形成するための磁性体例えば純鉄からなる磁Ｉ＃！
６が取付けられている。この磁極６は、羽根車形状の一
方極例えばＮ磁極６ａと、このＮ磁極６ａを横・下方向
にわずかな間隙を保持して嵌挿した他方極例えばＳ磁極
６ｂにより構成されている。そして、Ｎ磁極６ａ中心下
部とＳａｌ［ｉ６ｂとの接続軸に電磁石コイル７が周設
されている。

この電磁石コイル７の作用により上記磁極６の間隙に磁
界が形成される。

このような磁極６の組立例としては、例えば第２図に示
すように円板外周に沿って等間隔に円弧状凸部を形成し
た磁極基台６Ｃの中心軸に電磁石コイル７を装着した後
、上記円弧状凸部上端に夫々Ｓ［極６ｂを捩子止めし、
そして羽根車状のＮ磁極６ａをＳ磁極６ｂと間隙を保持
して被嵌しその中心部を磁極基台６Ｃの中心軸に捩子止
めする。

ところでこのようなターゲット電極部によるスパッタリ
ング動作は、ターゲット５に直流電界、高周波電界、直
交電磁界等によって加速した反応気体例えばアルゴン等
のイオンを衝突させて、スパッタし、ターゲラトラと対
向配置されている基板例えば半導体ウェハに飛翔粒子を
付着させて薄膜を形成する。このときターゲット表面に
はＳ磁極６ｂとＮ磁極６ａとの間隙に沿って直角に形成
された漏れ磁界Ａが形成されているため、活性化した反
応気体はこの漏れ磁界Ａに一時閉込められ高密度のプラ
ズマ領域を形成する０通常、ターゲット１はカソード電
極として作用しており、生成されたプラズマ粒子は漏れ
磁界Ａで加速されターゲット１表面をスパッタする。従
って、ターゲット５のスパッタによる消耗はプラズマ領
域に沿って即ちターゲツト１巾心部からほぼ放射状に進
行する（第１図（ｂ））。

このようにターゲットの消耗がターゲット全面にほぼ均
一に特に径方向で進行するなめ、ターゲットの使用効率
が向上し、しかも飛翔粒子の飛翔角度が均一化しユニフ
ォミティが向上する。

上述実施例では磁極形状を羽根車状に形成したが本発明
はこれに限定されるものではなく、漏れ磁界の少なくと
も一部がターゲットの径方向に対し直角に形成される構
造であればよく、例えば第３図に示すように一方の磁極
例えばＮ磁極８を放射状に形成してもよく、さらに他の
実施例として第５図に示すように一方の磁極例えばＮ磁
極９を花びら形状に形成してもよい、また、このときの
漏れ磁界を形成するための磁極間の間隙は密に形成され
ている程ターゲット面の磁界が均一になり、ターゲット
使用効率とユニフォミイティ向」二の観点から好ましい
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のスパッタリング装置によれ
ば、ターゲットの使用効率が向上し、しかも膜厚分布の
均一化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明による一実施例のターゲット電
極部を示す図、第１図（ｂ）は実施例のターゲットの消
耗状態を示す図、第２図は第１図のターゲット電極部の
組立て図、第３図および第４図は他の実施例のターゲッ
ト電極部の構成を示す図、第５図は従来のターゲット電
極部を示す図である。 ５・・・・・・ターゲット、６ａ・・・・・・Ｎ磁極、
６ｂ・・・・・・Ｓ磁極、７・・・・・・電磁石コイル
、８・・・・・・Ｎ磁極、９・・・・・・Ｎｆｆ１極、
Ａ・・・・・・漏れ磁界。 出願人　　　　東京エレクトロン株式会社代理人　　　
　弁理士　　須　山　佐　−Ω ■ 第２図 （ｂ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ターゲットをスパッタして飛翔粒子した粒子により基板
   上に薄膜を形成するスパッタリング装置において、 ターゲット背面に該ターゲット中心から径方向に対して
   磁界を形成させる磁極対を複数対環状に備えたことを特
   徴とするスパッタリング装置。