JPS642666B2 - - Google Patents

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JPS642666B2
JPS642666B2 JP56200234A JP20023481A JPS642666B2 JP S642666 B2 JPS642666 B2 JP S642666B2 JP 56200234 A JP56200234 A JP 56200234A JP 20023481 A JP20023481 A JP 20023481A JP S642666 B2 JPS642666 B2 JP S642666B2
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JP
Japan
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target plate
voltage
sputtering
target
plate
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JP56200234A
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Myuntsu Uorufuudeiitaa
Uorufu Hansu
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Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
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Leybold AG
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Publication date
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Publication of JPS642666B2 publication Critical patent/JPS642666B2/ja
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3455—Movable magnets
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
    • H01J37/3408—Planar magnetron sputtering

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一方の面から材料がスツパタされる
ターゲツト板と、該ターゲツト板の他方の面に設
けられた、ターゲツト板の一方の面を透過しかつ
該面に回帰する磁力線の少なくとも一部分を提供
するための磁石装置と、ターゲツト板の一方の面
を透過しかつ回帰する磁界強度を変動させるため
に、ターゲツト板と磁石装置との相対的間隔を位
置決めする装置とを有するスパツタリング装置
で、実質的に一定のスパツタリングパラメータを
維持する方法並びに該方法を実施する装置に関す
る。
このようなスパツタリング装置は、ドイツ連邦
共和国特許出願公開第2735525号明細書から公知
であり、該明細書には、ターゲツト板の消耗を保
証するために、磁石系を常時運動させることによ
り、磁石系とターゲツト板との相対的位置を連続
的に変化させることが記載されている（第５頁、
第２段）。この公知の手段によれば、磁石系は特
別な課題に基づきターゲツト板の最大表面に対し
て平行に運動する。この手段によつては、ターゲ
ツト材料の消耗によつて該ターゲツト表面から磁
力線の平均的進路までの距離が漸進的に、しかも
連続的に変化することによつて生じるようなスパ
ツタリングプロセスに対する影響はもちろん補償
されない。前記の変化はスパツタリング条件を連
続的に変化させ、ひいては析出層の特性をも変化
させる。ところで、ターゲツト板の消耗量が増大
すれと外部から作用を受けなければスパツタリン
グ電圧が低下することが観察された。この効果
は、その都度なお存在するターゲツトの表面が次
第により大きな磁界強度領域内に突入し、従つて
電子が磁界によつて形成される電子トラツプがら
逃げ出すのが一層困難になり、ひいてはプラズマ
のインピーダンスの減少もしくは電荷担体の密度
の上昇が惹起されるということで説明することが
できる。しかしながら、電圧を一定に制御するだ
けでは不十分である。それというのも、その手段
によれば放電流が増大し、このことは同様に不都
合である放電出力の連続的上昇を惹起するからで
ある。
従つて、本発明の課題は、スパツタリング条件
をターゲツト板の消耗量が増大しても十分に一定
に保つことができるように、冒頭に記載した陰極
スパツタリング装置を改良することであつた。
前記課題は、本発明により、冒頭に記載した形
式スパツタリング装置において、実質的に一定の
スパツタリングパラメータを維持するために、 スパツタリング電圧に比例した電圧を取出し、 得られた電圧を目標電圧と比較して、両者間の
任意の電圧偏差の算術符号を決定し、 決定した偏差に基づいて位置決め装置を作動さ
せて、決定した偏差が減少するように、ターゲツ
ト板と磁石装置との相対的間隔を調節することを
特徴とする方法並びに該方法を実施する装置によ
つて解決される。
この調節法は、ターゲツト板の消耗が増大する
に伴いターゲツトの残留表面が移動する方向に対
して平行に磁石系を移動させることにより成る。
ところで、ターゲツト材料はスパツタリング過程
で、既に文献に多数記載されているように、ター
ゲツトの表面全体（この場合には、基板に面した
前面を表す）に亙つて決して均等にはアブレーシ
ヨン（消耗）されるのではなく、むしろリング状
に閉じたくぼみの形でアブレーシヨンされるの
で、実質的に磁石系は最初の前方側から出発して
ターゲツト材料の平均的アブレーシヨンに相応す
る平均値に基づいて後退運動を行う。この平均値
の形成は、スパツタリング電圧の検出及び磁石系
とターゲツト板との間の距離調節によつて自動的
の行われる。
前記のようにすれば、ターゲツト板の有効表面
は常に大体において同じ磁界強度の領域内にとど
まるので、スパツタリングパラメータは殆ど不変
に保持される。このことは、相次いで装入される
多数の装入物の層特性に極めて有利に作用する。
更に、厚さの大きなターゲツト材料を使用するこ
とができ、それにより被覆プロセスのコストを付
加的に低下させることができる。
次に、図示の実施例につき本発明を詳細に説明
する。該図面には矩形の陰極装置を相互に直行す
る面で切断した断面図が示されており、第２図の
縮尺度は第１図のそれよりも大きく選択されてい
る。
第１図には、陰極装置１が示されており、その
立体的に固定された基準プラツトホームは支持板
２によつて構成され、該支持板によつて陰極装置
は陰極スパツタリング装置の図示されていない真
空室の内部に固定されている。一方、支持板２に
はまた陰極装置の総ての主要機能素子が固定され
ている。これには桶形の中空体３が属し、該中空
体は非磁性材料例えば銅から形成されておりかつ
支持板２と係脱自在に取り付けられている。中空
体３は底部４を有し、該底部は支持板２に対して
平行に延びかつ該底部の上に消耗されるターゲツ
ト板５が固定されている。ターゲツト板は、不活
性雰囲気内で純粋な形又は反応性スパツタガスと
の化合物の形のいずれかで、ターゲツト板５の向
かい側に配置された基板（図示せず）上に析出せ
しめられる材料から成る。このような陰極スパツ
タリング装置の詳細は公知技術水準に属するの
で、ここには詳述しない。
中空体３の内部には磁石系６が設けられてお
り、該磁石系は支持板２に対して平行な磁石保持
板７と、該磁石保持部材７に固定された永久磁石
８の群とから成つている。この詳細は、第２図を
参照して説明する。磁石８は交番磁極配置形式で
ターゲツト板の背面側に配置されていることが明
らかである。ターゲツト板に対する磁石の相対的
位置によつて、磁力線は第２図に点線で示したよ
うに延びる、即ち１つの極から出発する磁力線は
ターゲツト板を透過して外に出て、アーチ状の経
路をたどつた後で他方の極の領域で再びターゲツ
トに侵入する。この磁力線の経路に基づき、いわ
ゆる磁気トンネルが形成され、該トンネルはスパ
ツタリング速度を著しく高めるが、しかし同時に
ターゲツト材料はトンネルの領域、特にその中心
部では最も強度にアブレーシヨンされるという結
果を招く。
第１図によれば、磁石保持板７と、ターゲツト
板２との間に調節装置が配置されており、該調節
装置は２つのスピンドル駆動装置１０及び１１か
ら成つている。両スピンドル駆動装置は、支持板
２の端部領域に配置されており、以下に詳細に説
明すうように、同一方向に駆動可能である。
両スピンドル装置には、下端部１２ａ，１３ａ
が回動不能に、詳言すれば溝付きピン１６で保持
部材１４，１５内に固定されたスピンドル１２，
１３が配属されている。保持部材１４及び１５も
回動不能でありかつパツキン１７によつて支持板
１８，１９上にシール状態で固定されており、該
支持板は磁石保持板７と螺合されている。
ねじ付きスピンドル１２，１３はスピンドルナ
ツト２０，２１内に支承されており、該ナツトは
回転可能にそれぞれの軸受ケーシング内のボール
軸受を介して回転可能に支承されている。これら
の軸受ケーシングは支持板２と螺合されている。
駆動軸２５，２６はスピンドルナツト２０，２
１と回動不能に係合しており、この場合回動阻止
固定はそれぞれ詳細には図示されていない溝付き
ピンによつて行われる。駆動軸２５，２６上に
は、歯付きベルト２９を介して相互に連結された
歯車２７，２８が同様に回動不能に設けられてい
る。駆動軸２６は突出部３０を有し、該突出部の
上にはサーボモータ３１が固定されている。この
場合、突出部３０は有利にはサーボモータ３１が
真空室の外に位置するような長さに構成されてい
る。スピンドル駆動装置の領域にある遮蔽板３２
は操作者を保護するために役立つ。
サーボモータ３１は制御回路３３から信号を得
る（第２図参照）、該制御回路にはスパツタリン
グ電圧に比例した電圧が導線３４を介して供給さ
れる。スパツタリング電圧は、導線３７で得られ
る陰極１と、導線３８で得られる、陰極が取り付
けられた真空室（図示せず）の相対的底部との間
の電位差である。電力供給装置３６は、そうして
得られたスパツタリング電圧に比例する電圧を導
線３４に供給する。この電圧は基準電圧発生器３
５からの目標電圧と比較されかつ制御装置９はサ
ーボモータ３１によつて、スパツタリング電圧が
できるだけ一定に保持されるように両者間の電圧
差の算術的符号に基づいて制御される。
装置全体は、運転中に生じる定常温度を維持す
ることができるように、図示されていない冷却水
接続部及び冷却通路を備えている。
【図面の簡単な説明】
第１図は矩形の陰極の最大対称面における縦断
面図及び第２図は第１図の実施例のほぼ中央部分
における拡大横断面図である。 ２……支持板、３……中空体、５……ターゲツ
ト板、６……磁石系、７……磁石保持板、９……
調節装置、１０，１１……スピンドル駆動装置、
１２，１３……ねじ付きスピンドルの端部、１
４，１５……保持部材、２０，２１……スピンド
ルナツト、２３，２４……軸受ケーシング、２
７，２９……歯車、２９……歯付きベルト、３１
……サーボモータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の面から材料がスツパタされるターゲツ
    ト板と、該ターゲツト板の他方の面に設けられ
    た、ターゲツト板の一方の面を透過しかつ該面に
    回帰する磁力線の少なくとも一部分を提供するた
    めの磁石装置と、ターゲツト板の一方の面を透過
    しかつ回帰する磁界強度を変動させるために、タ
    ーゲツト板と磁石装置との相対的間隔を位置決め
    する装置とを有するスパツタリング装置で、実質
    的に一定のスパツタリングパラメータを維持する
    方法において、 スパツタリング電圧に比例した電圧を取出し、 得られた電圧を目標電圧と比較して、両者間の
    任意の電圧偏差の算術符号を決定し、 決定した偏差に基づいて位置決め装置を作動さ
    せて、決定した偏差が減少するように、ターゲツ
    ト板と磁石装置との相対的間隔を調節することを
    特徴とする、スパツタリング装置を制御する方
    法。 ２ 一方の面から材料がスツパタされるターゲツ
    ト板と、該ターゲツト板の他方の面に設けられ
    た、ターゲツト板の一方の面を透過しかつ該面に
    回帰する磁力線の少なくとも一部分を提供するた
    めの磁石装置と、ターゲツト板の一方の面を透過
    しかつ回帰する磁界強度を変動させるために、タ
    ーゲツト板と磁石装置との相対的間隔を位置決め
    する装置とを有するスパツタリング装置におい
    て、実質的に一定のスパツタリングパラメータを
    維持するために、 スパツタリング電圧に比例した電圧を取出す装
    置と、 得られた電圧を目標電圧と比較して、両者間の
    任意の電圧偏差の算術符号を決定する装置と、 決定した偏差に基づいて位置決め装置を作動さ
    せて、決定した偏差が減少するように、ターゲツ
    ト板と磁石装置との相対的間隔を調節する装置と
    を有していることを特徴とする、スパツタリング
    装置を制御する装置。
JP56200234A 1980-12-13 1981-12-14 Cathode apparatus for cathode sputtering apparatus and method for adjusting distance between magnet system and target plate therein Granted JPS57123976A (en)

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JPS57123976A JPS57123976A (en) 1982-08-02
JPS642666B2 true JPS642666B2 (ja) 1989-01-18

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US (1) US4426264A (ja)
JP (1) JPS57123976A (ja)
CH (1) CH657382A5 (ja)
DE (1) DE3047113A1 (ja)
FR (1) FR2496126B1 (ja)

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