JPS63277758A - マグネトロンスパッタリング装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタリング装置Info
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- JPS63277758A JPS63277758A JP11411687A JP11411687A JPS63277758A JP S63277758 A JPS63277758 A JP S63277758A JP 11411687 A JP11411687 A JP 11411687A JP 11411687 A JP11411687 A JP 11411687A JP S63277758 A JPS63277758 A JP S63277758A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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
本発明は半導体や磁気記録材料等の分野で利用される薄
膜の生成装置に関わり、特にマグネトロン型スパッタリ
ング装置に関するものである。
膜の生成装置に関わり、特にマグネトロン型スパッタリ
ング装置に関するものである。
従来の技術
第３図は従来の最も一般的なマグネトロン型スパッタ装
置のスパッタ源、及び、スパッタ室の構造を示すもので
ある。図において、１，２はマグネットであり、それぞ
れ磁極の極性を逆に配置しである。３はカソード、４は
スパッタ源となる所要金属のターゲット、６はアノード
、６は基板、７は真空室、８はターゲット４を貫通する
磁力線、９は消耗前のターゲット表面である。
置のスパッタ源、及び、スパッタ室の構造を示すもので
ある。図において、１，２はマグネットであり、それぞ
れ磁極の極性を逆に配置しである。３はカソード、４は
スパッタ源となる所要金属のターゲット、６はアノード
、６は基板、７は真空室、８はターゲット４を貫通する
磁力線、９は消耗前のターゲット表面である。
マグネトロンスパッタリングの特徴として、ス゛バッタ
速度の向上効果が掲げられるが、この際、スパッタされ
るターゲツト面は電界と磁界が直行する場所付近に限ら
れる。そのため、ターゲットの消耗（二ローション）領
域の断面がＶ字形になるので、利用率が低く、２０〜４
０％である。このようなターゲットの利用率の低さを改
善するために、例えば特開昭５１−８６０８３号公報の
ように磁束密度分布を変えてターゲットの消耗領域を改
善する方法が考案されている。また、第４図はターゲッ
トの利用率を改善するために従来より用いられている別
の方法の例で、マグネット１゜２の位置をスパッタ中に
矢印の方向に往復運動させ、直行する電磁界の位置を移
動させることにより、ターゲット４のスパッタされる面
積を増やしたスパッタ源の構造を示したものである。
速度の向上効果が掲げられるが、この際、スパッタされ
るターゲツト面は電界と磁界が直行する場所付近に限ら
れる。そのため、ターゲットの消耗（二ローション）領
域の断面がＶ字形になるので、利用率が低く、２０〜４
０％である。このようなターゲットの利用率の低さを改
善するために、例えば特開昭５１−８６０８３号公報の
ように磁束密度分布を変えてターゲットの消耗領域を改
善する方法が考案されている。また、第４図はターゲッ
トの利用率を改善するために従来より用いられている別
の方法の例で、マグネット１゜２の位置をスパッタ中に
矢印の方向に往復運動させ、直行する電磁界の位置を移
動させることにより、ターゲット４のスパッタされる面
積を増やしたスパッタ源の構造を示したものである。
このようにすれば、ターゲットの消耗領域の断面が比較
的緩やかなＶ字型になジ、消耗領域が拡大され、利用効
率は６０〜６０％程度に向上することが知られているが
、マグネットのような重量物を往復運動させるために、
犬がかりな機構が必要になるという難点がある。
的緩やかなＶ字型になジ、消耗領域が拡大され、利用効
率は６０〜６０％程度に向上することが知られているが
、マグネットのような重量物を往復運動させるために、
犬がかりな機構が必要になるという難点がある。
また、限られた範囲内でマグネットを回転、或は揺動さ
せてもターゲット４表面の二ローション領域は第６図ａ
、ｂに示すように環状になり、二ロージタン領域の拡大
は十分でなく、改善効果は満足出来るものではなかった
。
せてもターゲット４表面の二ローション領域は第６図ａ
、ｂに示すように環状になり、二ロージタン領域の拡大
は十分でなく、改善効果は満足出来るものではなかった
。
従来のスパッタ方式による薄膜生成のもう一つの問題点
として、基板上に生成した膜の膜厚分布がある。第３図
、第４図に示した従来方式による生成膜の膜厚分布は概
ね第６図に示したようにターゲットの周辺部では中央部
に比べて膜厚が低下する。これ全敗めるため、基板をタ
ーゲットとは異なる軸上で回転させたり、生成速度全犠
牲にしてターゲット中央部付近に固定または回転するシ
ールド板（じゃま板）を設け、膜の生成量を調整すると
いう方法が用いられていた。
として、基板上に生成した膜の膜厚分布がある。第３図
、第４図に示した従来方式による生成膜の膜厚分布は概
ね第６図に示したようにターゲットの周辺部では中央部
に比べて膜厚が低下する。これ全敗めるため、基板をタ
ーゲットとは異なる軸上で回転させたり、生成速度全犠
牲にしてターゲット中央部付近に固定または回転するシ
ールド板（じゃま板）を設け、膜の生成量を調整すると
いう方法が用いられていた。
しかしながら、円形基板もしくは複数枚の基板全同一円
周上に配置したような、全体として円形を成している基
板群に対して、最も効率の良い円形スパッタ源を用い、
基板及びスパッタ源を相対運動させずに膜生成を行う場
合には膜厚の均一性を考慮すると、この構造は適当でな
い。
周上に配置したような、全体として円形を成している基
板群に対して、最も効率の良い円形スパッタ源を用い、
基板及びスパッタ源を相対運動させずに膜生成を行う場
合には膜厚の均一性を考慮すると、この構造は適当でな
い。
発明が解決しようとする問題点
本発明は、このような技術の欠点であるターゲットの利
用効率の低さを改善すると共に、円形に配置した基板群
に対して、膜厚の均一性を向上させ、しかも構造の簡素
化、小型化を容易にしたスパッタ源を提供するものであ
る。
用効率の低さを改善すると共に、円形に配置した基板群
に対して、膜厚の均一性を向上させ、しかも構造の簡素
化、小型化を容易にしたスパッタ源を提供するものであ
る。
問題点を解決するための手段
本発明は、従来の磁気回路がターゲットの中心に対し、
同軸状に設けられていた点を改め、ターゲットの径方向
に磁気ギャップを設けることにより、磁界によって、集
束されるイオンの密度分布を改善したものである。
同軸状に設けられていた点を改め、ターゲットの径方向
に磁気ギャップを設けることにより、磁界によって、集
束されるイオンの密度分布を改善したものである。
作用
本発明よりなるスパッタ源は、複数の磁気ギャップをタ
ーゲットの径方向に放射状に形成することにより、その
磁界によって径方向にライン状にイオンを集束させるた
め、ターゲットの消耗領域を中心から外周部まで広げる
ことが出来る。その結果、ターゲットの有効面積を最大
限に利用出来、ターゲットの利用効率を高めると共に、
基板上に生成した膜の膜厚分布を大幅に改善することが
可能となる。
ーゲットの径方向に放射状に形成することにより、その
磁界によって径方向にライン状にイオンを集束させるた
め、ターゲットの消耗領域を中心から外周部まで広げる
ことが出来る。その結果、ターゲットの有効面積を最大
限に利用出来、ターゲットの利用効率を高めると共に、
基板上に生成した膜の膜厚分布を大幅に改善することが
可能となる。
実施例
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第１図において、１１はターゲットであり、バッキング
プレート１２に接着されている。また、バッキングプレ
ート１２の裏側には複数のマグネット１３．１４がター
ゲットと反対側の面をパーマロイ等の強磁性体からなる
バックヨーク１６の上に固定して所望形状に配置されて
いる。バックヨーク１５は必要に応じてその中心部に回
転軸１６が取り付けられ、図示されていない駆動機構に
よってターゲット１１と同軸上で回転する。
プレート１２に接着されている。また、バッキングプレ
ート１２の裏側には複数のマグネット１３．１４がター
ゲットと反対側の面をパーマロイ等の強磁性体からなる
バックヨーク１６の上に固定して所望形状に配置されて
いる。バックヨーク１５は必要に応じてその中心部に回
転軸１６が取り付けられ、図示されていない駆動機構に
よってターゲット１１と同軸上で回転する。
前記マグネット１３．１４は厚み方向に着磁され、ギャ
ップ側、ヨーク側で共にＳ、Ｎが交互に、且つ中心側に
比べ、外周側の磁気ギャップ長は約０．７になるよう配
置されている。
ップ側、ヨーク側で共にＳ、Ｎが交互に、且つ中心側に
比べ、外周側の磁気ギャップ長は約０．７になるよう配
置されている。
以上のように構成されたスパッタ源を備えたスパッタリ
ング装置の真空室（第１図では省略）の雰囲気を約１０
’Ｔｏｒｒに保ち、アノード、カソード間に１．５ Ｋ
Ｖの電圧を印加すると、磁界と電界が直行する領域にプ
ラズマが発生する。このプラズマによりターゲツト面上
のプラズマの発生している領域からスパッタが始まる。
ング装置の真空室（第１図では省略）の雰囲気を約１０
’Ｔｏｒｒに保ち、アノード、カソード間に１．５ Ｋ
Ｖの電圧を印加すると、磁界と電界が直行する領域にプ
ラズマが発生する。このプラズマによりターゲツト面上
のプラズマの発生している領域からスパッタが始まる。
このように、スパッタリングを繰り返した後のターゲッ
ト表面の消耗状態は第２図ａ、ｂに示すように、はぼタ
ーゲットの径方向に全体にわたって均一に消耗するよう
になる。
ト表面の消耗状態は第２図ａ、ｂに示すように、はぼタ
ーゲットの径方向に全体にわたって均一に消耗するよう
になる。
また、第６図は本発明より成る磁気回路を回転させなが
らスパッタした場合の生成膜厚の分布を示したもので、
第３図に示した従来法のような同心円上に配置された磁
気回路に比べ、大幅な膜厚分布の改善が成されている。
らスパッタした場合の生成膜厚の分布を示したもので、
第３図に示した従来法のような同心円上に配置された磁
気回路に比べ、大幅な膜厚分布の改善が成されている。
本発明の構成では、従来と異なり、直線状の磁気ギャッ
プが放射状に配列しているため、ターゲットの消耗面も
図のように直線状になる０このようにターゲット全面に
おいて、径方向に放射状に消耗面が形成されるので、適
宜ターゲットの取り付は角度全回転移動させて使用する
ことにより、ターゲット全面を有効に使うことが出来、
利用効率を大幅に改善することが可能となる。更に、タ
ーゲッｉｆ回転移動させる代わりに、上述した回転軸で
スパッタ中にこの磁気回路を連続的に回転させることに
より、その消耗領域はターゲット全面に渡ってほぼ均一
にすることが出来る。
プが放射状に配列しているため、ターゲットの消耗面も
図のように直線状になる０このようにターゲット全面に
おいて、径方向に放射状に消耗面が形成されるので、適
宜ターゲットの取り付は角度全回転移動させて使用する
ことにより、ターゲット全面を有効に使うことが出来、
利用効率を大幅に改善することが可能となる。更に、タ
ーゲッｉｆ回転移動させる代わりに、上述した回転軸で
スパッタ中にこの磁気回路を連続的に回転させることに
より、その消耗領域はターゲット全面に渡ってほぼ均一
にすることが出来る。
ギャップ長は適当な値を選択することができるが、ター
ゲットの全面積中に占めるギャップ部の面積の比率を高
くしたほうがスパッタレートの向上が図れる。しかしそ
の反面、ギャップ数を多くとると、個々のマグネットの
体積（軸方向の膜面積）が小さくなるため、磁束密度が
低下するので、概ね、２〜８極が適当である。このよう
にマグネソＩｆ配置した場合、従来の磁気回路に比べて
ギャップ長が短くなるため、個々のマグネットの体積（
重量）を小さくできるという利点を併せ持っている。
ゲットの全面積中に占めるギャップ部の面積の比率を高
くしたほうがスパッタレートの向上が図れる。しかしそ
の反面、ギャップ数を多くとると、個々のマグネットの
体積（軸方向の膜面積）が小さくなるため、磁束密度が
低下するので、概ね、２〜８極が適当である。このよう
にマグネソＩｆ配置した場合、従来の磁気回路に比べて
ギャップ長が短くなるため、個々のマグネットの体積（
重量）を小さくできるという利点を併せ持っている。
また、ターゲットの中心部に比べ、外周部のギャップ長
を短く配置することによって、外周側の磁束密度を向上
させることが出来、マグネット全回転させた場合、周速
度の差によって生じるスパッタレートの差を補正し、タ
ーゲット全面で均一なレートヲ得ることが出来るので実
用上効果が太きい。
を短く配置することによって、外周側の磁束密度を向上
させることが出来、マグネット全回転させた場合、周速
度の差によって生じるスパッタレートの差を補正し、タ
ーゲット全面で均一なレートヲ得ることが出来るので実
用上効果が太きい。
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、マグネトロンスパッ
タ装置において、ターゲット表面付近の磁場の強度分布
を環状から放射状に改めることにより、強磁性体を除く
あらゆるスパッタ材料、或はあらゆる成膜条件において
もターゲットの消耗領域をターゲット全面に拡大するこ
とが出来、ターゲットの利用効率及び生成した膜の膜厚
分布を大幅に改善することが可能となる。
タ装置において、ターゲット表面付近の磁場の強度分布
を環状から放射状に改めることにより、強磁性体を除く
あらゆるスパッタ材料、或はあらゆる成膜条件において
もターゲットの消耗領域をターゲット全面に拡大するこ
とが出来、ターゲットの利用効率及び生成した膜の膜厚
分布を大幅に改善することが可能となる。
また、本発明では、ターゲット全面が均等に使えるため
、ターゲットの厚みを低下させることが可能であジ、こ
れによってターゲットコストの低減化と共にターゲット
表面における磁束密度の向上が図れる効果がある。
、ターゲットの厚みを低下させることが可能であジ、こ
れによってターゲットコストの低減化と共にターゲット
表面における磁束密度の向上が図れる効果がある。
同時に本発明よジなる磁気回路はギャップ長が従来に比
べて短いため、小さな磁気エネルギーで従来釜の磁束密
度が得られるため、マグネットの小型化が可能となり、
マグネットの低コスト化。
べて短いため、小さな磁気エネルギーで従来釜の磁束密
度が得られるため、マグネットの小型化が可能となり、
マグネットの低コスト化。
回転機構の小型化等、工業上、多くの効果を併せ持って
いる。
いる。
尚、本発明は磁気回路に永久磁石を用いた例で述べたが
磁力源は電磁石でも同等の効果が得られること、更には
角型のターゲットに対しても基本的には同等の効果が得
られることは明白である。
磁力源は電磁石でも同等の効果が得られること、更には
角型のターゲットに対しても基本的には同等の効果が得
られることは明白である。
第１図ａ、ｂは本発明の一実施例によるスパッタリング
装置のマグネット近傍の正面図及び断面図、第２図ａ、
ｂは同装置のターゲットのエロージョン領域の分布を示
す説明図、第３図、第４図はそれぞれ従来におけるマグ
ネトロンスパッタ装置のマグネット近傍の断面図、第６
図ａ、ｂは従来例のターゲットの二ロージヲン領域の分
布を示す説明図、第６図は従来例と本発明における生成
した膜の膜厚分布特性図である。 １１・・・・・・ターゲット、１２・・・・・・バッキ
ングプレート、１３．１４・・・・・・マグネット、１
６・・・・・・バックヨーク。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 ／３． ／４−マグネット
（ｊｒ）） ／／第２図 距離すしくヤング−ｔＪＳらっｙ巨鈎１／り―グミ２ト
召ｂう第３図 ′／ 第４図 第５図
装置のマグネット近傍の正面図及び断面図、第２図ａ、
ｂは同装置のターゲットのエロージョン領域の分布を示
す説明図、第３図、第４図はそれぞれ従来におけるマグ
ネトロンスパッタ装置のマグネット近傍の断面図、第６
図ａ、ｂは従来例のターゲットの二ロージヲン領域の分
布を示す説明図、第６図は従来例と本発明における生成
した膜の膜厚分布特性図である。 １１・・・・・・ターゲット、１２・・・・・・バッキ
ングプレート、１３．１４・・・・・・マグネット、１
６・・・・・・バックヨーク。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 ／３． ／４−マグネット
（ｊｒ）） ／／第２図 距離すしくヤング−ｔＪＳらっｙ巨鈎１／り―グミ２ト
召ｂう第３図 ′／ 第４図 第５図
Claims (2)
- （１）減圧、不活性化ガス雰囲気中で、電界と磁界が直
行する場所にプラズマを発生させるように構成され、磁
気回路がターゲットの径方向に複数のギャップを形成す
るようにマグネット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装置。 - （２）径方向に形成された磁気回路のギャップ長が径の
中心部と外周部で異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装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114116A JPH0726203B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | マグネトロンスパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114116A JPH0726203B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | マグネトロンスパッタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63277758A true JPS63277758A (ja) | 1988-11-15 |
| JPH0726203B2 JPH0726203B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=14629534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62114116A Expired - Lifetime JPH0726203B2 (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | マグネトロンスパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726203B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0606097A1 (en) * | 1993-01-08 | 1994-07-13 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | A permanent magnet arrangement for use in magnetron plasma processing |
| US5374343A (en) * | 1992-05-15 | 1994-12-20 | Anelva Corporation | Magnetron cathode assembly |
| EP0899773A2 (en) * | 1997-08-30 | 1999-03-03 | United Technologies Corporation | Apparatus for driving the arc in a cathodic arc coater |
| US6036828A (en) * | 1997-08-30 | 2000-03-14 | United Technologies Corporation | Apparatus for steering the arc in a cathodic arc coater |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57154768U (ja) * | 1981-03-25 | 1982-09-29 |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP62114116A patent/JPH0726203B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57154768U (ja) * | 1981-03-25 | 1982-09-29 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5374343A (en) * | 1992-05-15 | 1994-12-20 | Anelva Corporation | Magnetron cathode assembly |
| EP0606097A1 (en) * | 1993-01-08 | 1994-07-13 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | A permanent magnet arrangement for use in magnetron plasma processing |
| EP0899773A2 (en) * | 1997-08-30 | 1999-03-03 | United Technologies Corporation | Apparatus for driving the arc in a cathodic arc coater |
| US6036828A (en) * | 1997-08-30 | 2000-03-14 | United Technologies Corporation | Apparatus for steering the arc in a cathodic arc coater |
| EP0899773A3 (en) * | 1997-08-30 | 2000-11-08 | United Technologies Corporation | Apparatus for driving the arc in a cathodic arc coater |
| EP1347491A1 (en) * | 1997-08-30 | 2003-09-24 | United Technologies Corporation | Apparatus for driving the arc in a cathodic arc coater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0726203B2 (ja) | 1995-03-22 |
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