JP2005505686A - マグネトロンスパッタソース - Google Patents

Abstract

スパッタ材料の収量、およびマグネトロンソースのターゲット耐用寿命を最適化すると同時に、ターゲットの耐用寿命全体を通じて安定的に基板の層厚の良好な分布値を得られるようにするために、ターゲット・基板間隔（ｄ）が短い構造における凹面状のスパッタ面（２０）と、マグネトロン電子トラップの外側極（３）が定置に配置され、偏心的に配置された内側極（４）が第２の外側極部分（１１）とともに中央のソース軸（６）を中心として回転可能に構成された、マグネトロン電子トラップを形成するための磁石システムとが組み合わされる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に基づくマグネトロンスパッタソース、および請求項１７に基づくその利用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような種類のマグネトロンスパッタソースは何年も前から公知となっており、真空中で基板を被覆するのに用いられている。このようなマグネトロンスパッタソースは、磁場を利用して、スパッタされるべきターゲット表面の手前で高密度のプラズマを生成し、このプラズマが、イオン打込みによってターゲットを高率でスパッタし、高い成長率で基板に層を得ることを可能にするという特徴がある。このようなマグネトロンスパッタソースにおいて磁場は、ガス放電の放電条件やプラズマの閉じ込めをきわめて根本から規定する、電子トラップの役目を果たす。このようなマグネトロン電子トラップの磁場は、スパッタされるべきターゲットの裏面の領域に、互いに交差せず、特殊なケースでは円環形の配置を形成し、同心的に配置されていてもよい閉じた磁極ループが配置されるように構成され、これらの磁極ループは反対極として間隔をおくように配置されて、それぞれの極の間で磁力線が閉じるように、かつ、その際にターゲットを少なくとも部分的に貫通するようになっており、その貫通場所で磁極ループが、スパッタ面の領域における電子トラップ作用を規定する。相互に配置された、または同軸に配置された磁極ループにより、ターゲット表面領域にはトンネル状に構成された磁場が発生し、この磁場は、電子が捕えられて誘導される閉じたループを形成する。このように特徴的なマグネトロン電子トラップの構成により、プラズマ密度分布が不均一な同じく環状のプラズマ放電が生じるが、このようなプラズマ放電は、不均等なイオン打込みによってターゲットが同じく不均等にエロージョンされることにつながる。典型的には、このようなマグネトロン放電の場合、作動中に環状のエロージョン溝が生じ、そのために基板の層厚分布にも問題が生じるので、これを解決しなければならない。さらに別の欠点は、ターゲットに生じる溝状のエロージョンパターンによって、ターゲット材料の利用性が制約されることである。
【０００３】
これらの問題は、ＵＳ５，２８４，５６４に対応するＤＥ ＯＳ ２７０７１４４ですでに認識されている。その解決法として、プラズマがターゲット表面の全体を通過するように、ループ状のプラズマ放電とターゲットの間に相対運動を生じさせることが提案されている。それによって、ターゲットのエロージョン形状を拡大または平坦化すると同時に、その前に配置された基板における層分布を改善することを目指している。長方形のマグネトロンスパッタ機構の場合、たとえば図１に示されているように、電子トラップを生成する磁石システムが、平坦なターゲットの背後で往復運動をする。円形のスパッタソースの場合には、たとえば図２２〜図２５の磁石システムが、ターゲットの背後で、ターゲット軸を中心として回転する。それにより、プラズマループが回転しながら円形のターゲットプレート全体を通過することが実現される。さらに図２２および図２５には、電子トラップループを様々に形成することができ、それにより、結果として生じるエロージョン形状に影響を及ぼすことができることが示されている。
【０００４】
基板がマグネトロンターゲットに対して定置に配置されている構成の場合、または、ターゲットの手前の平面でそれ自体として回転する構成の場合、もしくは、できるだけ広い領域にわたって、被覆の高い均一性要求をすでに基板平面で満たさなければならない構成の場合には、特別な問題が生じる。分布や材料利用性の問題を、主としてソース側で既に解決しなければならず、基板の通過運動によっては解決できないからである。円板状の基板が一定のサイクルで装入され、マグネトロンスパッタソースの手前で位置決めされ、そこで被覆されるこの種の被覆設備は、近年、著しく重要性を増してきている。現在ではこのような方法で、特に電子デバイスを製造するための半導体ウェーハや、磁気式のディスク記憶装置を製造するため、および光学式、光磁気式のディスク記憶装置を製造するための記録円板が加工または被覆されている。
【０００５】
定置に配置された円板状の基板を被覆するために、すでに１９８０年以前に最初の円環状のスパッタソースが採用されている。すでに述べたように、環状のプラズマループによって著しい特徴のある環状のエロージョン溝がターゲットに生じ、このことは、精度の要求が高い場合、基板の層分布に関わる問題につながる。したがってこのようなソース構成では、ターゲットと、被覆されるべき基板との間隔を、典型的には６０〜１００ｍｍの範囲内で、比較的広く選択しなければならなかった。さらに、良好な分布値を得るために、ターゲット直径を基板直径よりも若干大きく選択しなければならなかった。比較的大きいターゲット・基板間隔や、ターゲット直径の比較的大きいオーバーハングは、実際問題として、いずれもスパッタ材料の利用性が全体的に低下することにつながっていた。その帰結である経済性の低下や、被覆に関する分布要求が高まり続けていることをうけて、回転する磁石システムを備える円形のマグネトロンソース構造が開発された。これは、上記の点に関してさらなる改善を可能にするものであった。材料の利用性と被覆率を高めるためには、ターゲット・基板間隔と、ターゲット直径を減らさなくてはならないことが認識された。それが可能になるのは、一方では、プラズマの広がりが、被覆されるべき基板を妨げないような形でプラズマの閉じ込めが行われ、また他方では、ターゲットの剥離が面全体にわたって均一化され、特にターゲット中央の領域からスパッタされていくような場合に限られる。
【０００６】
第１の改良ステップは、図１ａに示すような機構に基づいて実現された。磁石システム２は、外側の円環状の磁極３と、偏心的にオフセットされた内側の反対極４とで構成されている。この磁石システム２は、中央の回転軸６を中心として回転可能に支持されており、電動モータのような駆動装置により、定置のターゲットに対して回転方向７へ回転する。内側極４の偏心的な配置により、放電電圧がターゲット１に印加されると、ターゲットの比較的多くの部分を通過する、偏心的に回転するプラズマループが発生する。図１ｂにはこの構成が断面図で示されており、磁石システム２はソース中心軸６を中心として回転方向７へ回転可能に支持されており、基板ｓは円形のターゲットプレートから間隔ｄ（典型的には４０〜６０ｍｍの範囲内）だけ距離をおいて配置されており、ターゲット１は冷却装置８によって、たとえば水冷される。磁石システム２は永久磁石３，４で構成されており、これらの永久磁石は、生成される磁力線Ｂがターゲット１を貫通して、ターゲット表面の上で、電子トラップを構成する閉じたトンネル状の磁場ループを形成するように、外側の極３と内側極４が間隔をおいて反対極として配置されるように配置されている。永久磁石の保磁は、ターゲット１から遠い距離をおいている方の永久磁石極の側に配置された、透磁性の高い鉄等の材料からなるヨークプレート５を通じて行われる。プラズマループの偏心性を生成するために、内側極４は回転軸６に対してオフセットされている。この偏心度を選択することで、エロージョン特性や分布特性を、ある程度の範囲内で最適化することができる。
【０００７】
図１ｃおよび図１ｄに示すように、磁石の円を完全に偏心的に形成することによって、磁石システム構造のさらなる基本的な改良が可能である。図１ｃに示す、閉じたループ全体に沿った磁気トンネルの実質的に均等な幅は、より一定した効率の良い電子トラップ作用と、特にプラズマループの偏心性のより明確な定義とを可能にし、このことがさらに良い結果につながる。図１ｄには、プラズマループがそれ自体で再度折り込まれて、たとえば一種のハート形曲線の形態をとる、さらに別の実施形態が示されている。ターゲット寸法と基板寸法の大きさに応じて、基板におけるスパッタ状況や分布状況を最適化するのに役立つ、たとえば折り込まれたプラズマループといった多数の可能なループ形状が得られる。この回転する機構の利点は、とりわけ、幾何学的な構成だけを通じて、結果を事前にうまく計算できるという点にある。デザインを最適化するために、さらにシミュレーション計算を行うことが可能である。
【０００８】
円形の平坦なターゲットと、回転する磁石システムとを備えるマグネトロンスパッタソースは、たとえばリヒテンシュタイン所在のＢａｌｚｅｒｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ社により型式名ＡＲ１２５として長年販売されており、この型式名のものは、ソースに関する１９８５年５月初版の使用説明書（ＢＢ８００４６３ＢＤ）にも記載されている。
【０００９】
エロージョン形状に影響を与えるさらに別の方式の要諦は、図２に示すように、外側の磁極をターゲットスパッタ面の方向へ、ソース軸６と平行にスライドさせることにある。それにより、磁力線推移Ｂを変化させることができ、特に平坦化することができるので、エロージョン形状を広げることができる。このように磁極が引き上げられた構成では、内側極４を中心部で引き上げることも可能であり、必要ならば、ターゲットがそのために設けられた開口部を中央部に有していて意図されるスパッタ特性が許すのであれば、ターゲット１のスパッタ面よりも高く引き上げることが可能である。基板ｓの被覆構造部が定置である場合、このようなソース構成は、一方では比較的広いターゲット・基板間隔が必要であるという欠点があり、また、利用することができない外側領域に位置するゾーンが割合に広く、回転するシステムの場合よりもターゲットの利用性が低いので、基板ｓに到着するスパッタ材料の利用性が比較的低いという欠点がある。
【００１０】
円板状の基板ｓを被覆するためのマグネトロンスパッタソース機構のさらに別の根本的に改善された構成が図３に示されており、ＵＳ５，６８８，３８１に対応するＥＰ０６７６７９１Ｂ１に記載されている。このソース機構は、同じく引き上げられた外側極３を有しており、極領域はそれ自体永久磁石として構成されるのが好ましく、中央に位置する内側極４に対する磁気的な保磁は、鉄ヨーク５を通じて行われる。このソースでは、ターゲット本体１は内方に向かって湾曲するように、すなわち凹面状に構成されており、電子トラップは、ターゲット１の内方湾曲によって生成される中空スペースが、実質的にプラズマ放電空間を形成するように規定される。それにより、たとえば基板直径が１２０ｍｍの場合には３５ｍｍというように、基板ｓをターゲット１の非常に近くへ接近させることが可能であり、ターゲット直径は基板直径よりそれほど大きくはない。それにより、凹面状に形成されたターゲット１と基板との間の放電空間は、実質的に、基板とスパッタ面とによって密閉される。その結果として、スパッタ材料の非常に多くの部分が基板に転移され、縁部の損失が少なくなる。したがってこのソース機構により、非常に優れた経済性で高い被覆率が可能である。とはいえ、エロージョン形状と分布を制御することや、これらに関して、特にターゲットの耐用寿命に関して、再現可能な状況を得るのが難しいことにより、ある程度の制約が生じる。そこで、内側極４と外側極３の間に介在する追加の外側極３ａにより、エロージョン形状が深いときには、一定の補償作用を得るためにプラズマリングのスライドが行われるように、プラズマ放電に影響を与えることが試みられている。しかしながら、非常に高い分布要求や材料利用度が求められる場合、このような手法には一定の限界がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、従来技術の欠点を取り除くことにある。特に本発明の課題は、高い材料活用度でスパッタ率が高いという利点と、安定した再現可能な状況で、ターゲットの耐用寿命全体にわたって非常に優れた基板での分布値を実現できるという利点とを兼ね備える、引き上げられた外側極磁石構造を備えるマグネトロンスパッタソースを実現することである。さらに、このマグネトロンスパッタソースは高い総合的な経済性を有しているのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、冒頭に述べた種類のマグネトロンスパッタソースを前提としたうえで、請求項１の特徴部に基づいてこれを構成することによって解決される。
【００１３】
本発明では、環状の外側極が内側極と同一平面に位置しておらず、円形のターゲット本体の縁部領域が内側極に対して引き上げられており、回転可能な磁石システム部分は、ソース軸に対して偏心的に配置された内側極を受容するとともに、内側極と定置の外側極との間に介在する第２の外側極部分を受容しており、それにより、回転時に磁場のトンネルループがスパッタ面を偏心的に通過するようになっていることによって、ターゲットの耐用寿命全体を通じて、高い率と材料利用性で良好な安定した分布が得られ、このことは、経済性の大幅な向上につながる。有利な用途は請求項１７に基づいて得られる。本発明によるマグネトロンスパッタソースのその他の有利な実施形態は、請求項２〜１６に定義されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図３は従来技術を模式的に示すものであり、図４〜図８は、本発明による構成を一例として模式的に示している。
【００１５】
図５には、本発明によるマグネトロンスパッタソースが断面図で模式的に示されている。スパッタターゲット１は、実質的に凹面状に構成されたスパッタ面２０を有する、環状のターゲット本体として構成されている。このスパッタ面２０は、それ自体としては平坦に構成されていてもよいが、凹面状の構成の方がはるかに有利である。基板間隔ｄがわずかであれば、放電空間が実質的にスパッタ面２０と基板面ｓとで構成されることになり、それに伴って、縁部領域の損失ゾーンが最小になるからである。円形のターゲット１は、ディスク記憶装置ｓを被覆するために、有利には円環状に構成されており、それにより、同時に円板状の基板ｓの中心マスクとしての役目も果たす電極１６を、ソース中心軸に沿って中心部に貫通させて通すことが可能である。基板ｓは、ターゲット１からわずかな間隔ｄで配置されており、ターゲット１の直径は、基板ｓの直径よりも少し大きいだけである。それによって形成される放電空間は、この空間を取り囲んでいる電極１５により制限される。このような構成により、同じく被覆される残りの面１５および１６が、基板ｓの利用面に比べて最低限に抑えられ、それにより、いわゆる材料転移率が向上する。電極１５および１６は、通常、交流動作の場合には陽極として接続され、ターゲット１は陰極である。あるいは公知の方法で、これらの電極を浮動状態で作動させたり、バイアスをかけて作動させることもできる。磁石システムは、ターゲット１の縁部領域で引き上げられて周囲を取り囲む外側極３と、ソース軸６に対してターゲット１の背後で偏心的に配置された内側極４とで構成されており、内側極４と外側極３の間には、外側極３の部分機能を担う第２の外側極部分１１が配置されている。第２の外側極部分１１は、たとえば環状の外側極３のいわば一部をなしてはいるが、オフセットされた状態で回転可能に配置された、セグメント状の部分として構成される。ターゲット１の方を向いている極は、内側極４が、外側極３および外側極部分１１に対する反対極になるように定義されており、その結果、プラズマの閉じ込めのために環状の閉じたループを形成する、すでに述べたトンネル状の磁場Ｂがスパッタ面２０の上に発生する。極３，４および１１は永久磁石から直接構成されるのが好ましく、コバルト・サマリウムや特にネオジム類といった希土類の永久磁石材料を使うのが好ましい。磁気的な保磁のために、永久磁石の裏面領域には公知の種類の鉄ヨーク５，１０が用いられる。外側極３は本発明によれば定置に、ターゲット周辺に沿ってこれを取り囲むように配置され、かつ、ターゲット縁部のところで中心軸６に対して平行に、内側極４および第２の外側極部分１１よりも高く引き上げられている。内側極４に対して外側極３を引き上げる程度を通じて、スパッタ工程によってターゲット１に生じるエロージョン形状２１に、ある程度の限度内で影響を及ぼして最適化することができる。ただし外側極３は、ターゲット縁部を超えて軸方向６へスライドさせないほうが好ましい。偏心的に配置された内側極４と、同じく偏心的に配置された外側極部分１１とは、第２の保磁子ヨーク１０の上で軸６を中心として回転可能なように取付、支持されており、第２の保磁子ヨーク１０を取り囲む第１の保磁子ヨーク５との間にはわずかなエアギャップが形成されており、それにより、内側極磁石４と外側極部分１１の磁石１１が、第２のヨーク１０とともに軸６を中心として自由に回転できるようになっている。第２のヨーク１０は、磁石４，１１を磁石ハウジング１２に収容することができる円形プレートとして構成されるのが好ましい。磁石システム部分４，１０，１１の回転により、定置の磁石システム部分３，５にもかかわらず、トンネル状の磁場ループＢおよびこれに伴って生成されるプラズマリング放電を、軸６に対して偏心的に動かすことができ、それにより、スパッタ面２０をプラズマが所望の仕方で通過する。それにより、発生するエロージョン形状２１を事前設定して、所望の仕方で影響を与えることができる。
【００１６】
図５に示している本発明のソースは、一例としての図４の磁石構造を明示するために平面図で図示されている。通常は鉄でできている保磁子ヨーク１０の上に、内側極となる磁石４が偏心的に取り付けられており、内側極４は、有利には中心軸６のすぐ近隣まで達するように偏心的に配置されている。セグメント状に構成された第２の外側極部分１１は同じく永久磁石でできており、円形のプレート状のヨークの上で内側極４に対して間隔をおいて配置されており、その結果、磁力線は極１１および４の上で閉じており、第２の外側極部分１１が内側極４に対して隣接していない領域では、磁力線は内側極４および外側極３の上で閉じている。回転するヨークプレート１０の上に取り付けられた磁石システム部分は、中央のソース軸を中心として回転方向７へ回転し、外側極３は定置の状態にとどまる。したがって、それによって形成される、偏心的に配置されたマグネトロン電子トラップは軸６を中心として回転し、それに伴ってプラズマループも回転する。
【００１７】
凹面状のターゲット１の最も低い位置までのターゲット・基板間隔は、６０ｍｍよりも短く選択するのが好ましく、典型的な１２０ｍｍの基板ディスク直径の場合、４０ｍｍよりも小さい値は材料利用性と分布に関して非常に良好な状況をもたらし、３５ｍｍよりも小さい値はさらに優れた転移率を意味している。安定したプラズマ放電を保証できるようにするために、２０ｍｍ以下の間隔は推奨できない。ターゲット直径は基板直径よりも最大３０％大きくてよいが、２５％以上大きくないほうが好ましい。ソースは、特に直径が５０〜１５０ｍｍの円板状の基板に適しているのが好ましく、７０〜１５０ｍｍの範囲内の基板にとってはこの機構が格別に好適であり、ディスク記憶装置の典型的な寸法はこの範囲内にある。
【００１８】
本発明によるソースの実際上の有利な実施形態が、図６の詳細かつ模式的な断面図に示されている。スパッタターゲット１は、中央部に開口部を備える環状体として構成されるのが好ましい。有利には、この環状体はスパッタ面２０の領域で凹面状かつ溝状に構成され、実質的にＶ字型に構成されるのが格別に好ましい。ターゲット１の外側縁部は、内側縁部よりも若干高く位置している。溝またはＶ字型のスパッタ面２０の最も低い点は、スパッタ軸６に対して、ターゲット半径Ｒｔのほぼ半分のところにある。ターゲットは裏面で通常の仕方により冷却剤で冷却され、たとえば、冷却水が貫流する冷却プレート２７で冷却される。ターゲット１のスパッタ面側の周辺には、ターゲット１に対する対電極として接続された環状の絞り１５が配置されている。本実施形態では、陽極１５は設備電位またはアース電位に電気的に接続されている。陽極１５は受容開口部２８を有しており、その内部に円板状の基板ｓが設置されている。この機構は、スパッタ面２０の最も低い点および基板に対して、２０〜６０ｍｍの間隔ｄ、有利には２０〜４０ｍｍの範囲内の間隔が生じるように構成されている。このような構造がプラズマ空間を形成するが、被覆に利用できない電極１５の面が少なくとどまるように配慮する。開口部２８は、相応の基板ｓを収容できるように、たとえば約１２０ｍｍの直径を有している。さらに優れた分布を得るために、基板ｓを開口部２８の領域で軸６を中心として回転させることができ、あるいは、軸６に対して若干偏心的にオフセットした状態で回転可能なように配置することさえできる。２枚以上の基板を平面２８に配置することも可能である。さらに、分布要求が格別に困難なために必要である場合には、ソース軸６を通る垂直面に対して基板平面を傾けることによって、さらに新たな調整パラメータを導入することもできる。中心部に開口部を有する光学ディスク記憶装置のためには、保持部および追加の陽極としても同時に作用する中央のマスク１６が必要である。中央マスク１６はターゲット１の開口部に中心部で挿通されて、冷却剤供給部２６で冷却されるのが好ましい。さらに、この中央マスク１６を介して放電ガス２５を供給することができる。中央マスクはその延長部が、冷却プレート２７および回転可能な磁石システム部分４，１０，１１，１２へ軸６に沿って挿通されている。中央マスク１６は、電気的に浮動状態で作動させることもでき、その場合には、基板Ｓを包囲する電極１５だけが陽極として接続される。
【００１９】
回転軸６に対して偏心的に配置された内側極４および第２の外側極部分は希土類磁石でできており、円形の支持体プレートとして構成された第２の鉄ヨーク１０の上に取り付けられており、磁石システム部分の全体がハウジングカバー１２で密閉されている。この回転可能な磁石システム部分は、たとえばギヤ付き電動モータである駆動装置３０を通じて駆動される。回転可能なヨーク１０と磁気的に結合された、定置に配置されている外側のヨーク５は、ターゲット１の周辺領域に沿って引き上げられており、スパッタ面２０の上に閉じたループをもつトンネル状の磁場Ｂが生じるように磁極を形成する外側極磁石３を、端部領域で支持している。磁石システム部分４，１０，１１の回転により、スパッタ面２０の上の磁場ループは中央の軸６を中心として偏心的に動き、それによって所望のエロージョン特性が生成される。外側極３は、ターゲット１の周辺領域から基板平面ｓの方向へ突出しないのが好ましい。磁石３を保護するため、および、好ましくない領域すなわち磁極の付近での寄生的な放電を防ぐための追加の方策は、ラビリンス状の暗部シールド状のカバーを、ターゲット周辺領域と外側極３との間に設けることによって可能である。このことは、図示した実施形態に示すように、外側の陽極１５の相応の構成と組み合わせることができる。ソース全体は、通常の方法で、真空シール部１８を介して真空設備３１にフランジ接合されている、真空密閉されたハウジング１７の中へ組み込むことができる。一例として図示している具体化されたマグネトロンスパッタソースは、次のような寸法を有している：
− ターゲット直径：１５０ｍｍ
− ターゲット厚さ：３０ｍｍ
− ターゲット形状：図８に示すように実質的にＶ字型。符号Ｔｈはターゲット厚さを表しており、符号Ｒｔはターゲット直径を単位ｍｍで表し、符号ａはスパッタ新面２０を定義している。
− ターゲット材料：銀または銀合金
− ターゲット利用性：＞４５％
− ターゲット材料の転移率：＞４５％
− 層厚分布：約５％
− ターゲット・基板間隔：ｄ＝３０ｍｍ
− スパッタガスと圧力：Ａｒ，約１０^-3ミリバール
− ＣＤＲ被覆の数：＞１１０，０００／ターゲット
− 基板直径：１２０ｍｍ（ＣＤＲ）
− 基板における層厚：約７００Å
本発明により、特に１１０，０００枚を超えるディスク記憶装置が被覆されるターゲットの耐用寿命全体を通じて、ディスク記憶装置の有効範囲全体にわたって約５％の層厚精度を守ることができることが判明している。この結果を図７に示す。被覆された基板ｓを１０００枚単位で表す枚数ＴＩを基準として、ターゲットの耐用寿命を通じてパーセントで表されている分布Ｕは、約３．５〜５％の範囲内の分布精度で、非常に均一かつ一定の推移を証明している。この機構のさらに別の利点は、ターゲット材料がより良く活用されることにあり、それによって一方では、ターゲット１を交換しなければならなくなる前に、より多数の被覆ＴＩが可能であり、また他方では材料を節約することができ、このことは特に、さらに高い経済性につながる。さらに、ここで非常に重要な点は、ターゲット１の耐用寿命ＴＩを通じて、分布状況Ｕだけでなく放電条件も極めて一定に保たれることである。このことは、特に、ターゲット耐用寿命を通じての均等かつ的確なソースのエロージョン特性によって実現され、その様子は図８に一例をとって図示されている。
【００２０】
図８には、断面曲線ａをもつＶ字型のスパッタ面２０を備える環状のターゲットの半分の断面が、異なる動作時間後の２つのエロージョン断面曲線ｂおよびｃとともに示されている。断面形状ｂは、ターゲット耐用寿命のおよそ２／３が経過した後の形態を示しており、断面形状ｃはターゲット耐用寿命のほぼ終了時の形態を示している。すぐに分かる通り、これらの断面形状は非常に均等であり、形状の点では互いにほとんど相違しておらず、実質的に左右対象に推移している。このことは、ターゲット１の比較的激しいエロージョン部分Ｔｈ部分でも、プラズマ条件も一定かつ再現可能に保たれるという結果を生む。
【００２１】
直径が５０〜１５０ｍｍの範囲内にある前述した種類のディスク記憶装置の用途のためには、凹面状に構成された環状のターゲットが適しており、すなわち、有利には一種のＶ字型の断面形状をもつ、軸６を中心として環状に配置されたターゲットが適している。この場合、平らな面に対する内面の傾斜は、良好な結果を得るために、５〜３０度の範囲内、有利には１０〜２０度の範囲内で選択するのが好ましく、外面の傾斜は１２〜３０度の範囲内、有利には１５〜２５度の範囲内で選択する。このとき、凹面状のターゲットの最も低い点は、ターゲット１のほぼ中央の半径領域にあり、有利にはターゲット半径の０．４〜０．７倍の領域にある。
【００２２】
本発明によるスパッタソースは、それ自体として、公知のあらゆる材料をスパッタするのに適している。特にこのソースは、金属や合金をスパッタするのに利用可能である。アルゴンに加えて、たとえば酸素や窒素といった追加の反応ガスを用いる反応性プロセスも、同様に可能である。純粋なＤＣスパッタ法に加えて、高周波、中周波、またはＤＣとＡＣを重ね合わせたプロセスも可能であり、あるいは、特にパルス化または変調された電力供給が行われる動作も可能である。このソースは特に、ＤＣ動作もしくはＤＣパルス動作での金属および／またはその合金のスパッタに適している。ターゲットの利用性が高く、材料の利用度が優れているので、ターゲットの長い耐用期間を実現可能であり、それによってこのソースは、高いサイクル率を得ることを目指す設備、すなわち、高い経済性で高い処理能力を得ることを目指している設備で有利に採用可能である。
【００２３】
アルミニウムやアルミニウム合金は、たとえばＣＤやＤＶＤ等の光学ディスク記憶装置に特に好んで頻繁に用いられる（Ｌ１レイヤーＤＶＤ９）。前述した利点は、貴金属を格別に経済的に析出させることができることにもつながる。この場合、銀とその合金が特別な役目を演じる。銀は、通常のソースではむしろ利用度が劣るからである。特にＣＤ−ＲやＤＶＤといった光学式のディスク記憶装置の用途では銀と銀合金が大きな役割を演じており、本発明によるソースはこの点で格別に経済的な解決法となる。本発明のソースは、円板状のディスク記憶装置や、磁気式のディスク記憶装置に格別に適しており、あるいは特に光学ディスク記憶装置、たとえばＣＤ、ＣＤＲ、ＣＤ−ＲＷ、およびＤＶＤにもはるかに有利に適している。
【００２４】
本発明によるスパッタソースは、非常に優れた層厚分布を、同時に高い転移率、ターゲット利用度、長いターゲット耐用寿命、高い固有析出率と組み合わせることを可能にする。ターゲットが、主要なスパッタゾーンが存在している個所で大きい厚さを有していることにより、４０％を超える高いターゲット利用性、あるいは４５％を超える利用性も可能となり、基板に対して機構に特別な形状を付与することで、４５％以上の転移率、あるいは５０％以上の転移率が可能である。円形のターゲット構造の場合、特に、ターゲットの外側領域に大きい材料割合が存在しており、こうした大きい材料割合が、外側領域に位置するスパッタゾーンによって高い材料利用性を保証する。少ないターゲット・基板間隔と短いターゲット直径でターゲット構成を凹面状にすることと、大きなターゲット厚を均等にエロージョンしながらも、耐用寿命全体を通じて良好かつ安定した分布が得られる可能性との組み合わせは、特にディスク記憶装置の製造を格別に経済的な方法で可能にする。本発明によるソース機構のさらに別の利点は、磁石システムの一部しか回転させないという点にあり、このことは簡素な設計形態につながるとともに、回転する磁石システム部分の外側円周が小さいことにより、陰極の簡素な設計にとっての利点を意味している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】従来技術に基づき、外側極と、中心軸に対して偏心的に配置された内側極とを備える、回転可能な円形の磁石システムを示す平面図である。
【図１ｂ】従来技術に基づき、図１ａの磁石システム構造をターゲットと基板構造とともに模式的に示す断面図である。
【図１ｃ】従来技術に基づき、回転軸に対して偏心的に配置された磁石システムを備える別の回転可能な磁石システム構造を示す平面図である。
【図１ｄ】ハート形曲線に類似する磁石構造を備える、回転可能かつ偏心的に配置された磁石システムの別の実施形態である。
【図２】従来技術に基づき、定置に配置された基板平面のために内側極よりも高く引き上げられた外側極を備えるマグネトロン構造を模式的に示す断面図である。
【図３】従来技術に基づき、内側極よりも高く引き上げられた外側極と、凹面状に構成されたターゲットとを備える、さらに別の構造を模式的に示す断面図である。
【図４】定置の外側極と、回転可能かつ偏心的に配置された内側極と、外側極部分とを備え、定置の外側極３は内側極よりもターゲット縁部のところで引き上げられている、本発明に基づく磁石システム構造を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明による図４の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態の細部を模式的に示す断面図である。
【図７】ターゲットの耐用寿命を通じての基板での平均的な分布を表す、測定された曲線の一例である。
【図８】本発明によって実現可能なターゲット耐用寿命を通じてのエロージョンの一例として、ターゲットの一方の半分の断面形状を示す図である。

Claims (17)

1. 端面がスパッタ面（２０，２１）を有している円形のターゲット本体（１）と、内側極（４）およびこれを環状に取り囲む外側極（３）を含む磁石システム（２，３，４，５，１０，１１）とを備え、スパッタ面（２０，２１）の上で磁場（Ｂ）が中央のソース軸（６）を中心とする閉じたトンネル状のループの形態で形成され、磁石システム（２，３，４，５，１０，１１）の少なくとも一部はソース軸（６）を中心として回転可能に支持されるとともに駆動手段（３０）と作用接続されているマグネトロンスパッタソースであって、環状の外側極（３）が内側極（４）と同一平面に位置しておらず、円形のターゲット本体（１）の縁部領域は引き上げられており、回転可能な磁石システム部分は、ソース軸（６）に対して偏心的に配置された内側極（４）を受容するとともに、外側極（３）と内側極（４）の間に介在する第２の外側極部分（１１）を受容しており、それにより、回転時に磁場（Ｂ）のトンネルループがスパッタ面（２０，２１）を偏心的に通過するよう構成されることを特徴とする、マグネトロンスパッタソース。
2. 前記磁石システム（２，３，４，５，１０，１１）が、特にコバルト・サマリウムおよび／またはネオジムを含む希土類磁石のタイプの永久磁石を含むことを特徴とする、請求項１に記載のソース。
3. 前記磁石システム（２，３，４，５，１０，１１）が、ソース機構の内部で磁気回路を保磁するために、透磁性の高い材料からなる磁気ヨーク（５，１０）を含むことを特徴とする、請求項２に記載のソース。
4. 前記ヨーク（５，１０）が２部分から同心的に構成されており、定置の第１の外側の部分（５）と回転可能に支持された第２の内側の部分（１０）を有することを特徴とする、請求項３に記載のソース。
5. 内側のヨーク部分（１０）が内側極（４）と外側極部分（１１）とを受容することを特徴とする、請求項４に記載のソース。
6. 前記極（３，４，１１）の少なくとも１つが、特に、３つの極（３，４，１１）すべてが、永久磁石材料からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のソース。
7. スパッタ面（２０，２１）のスパッタされる粒子に関して、その手前に配置された平坦な基板（ｓ）に対するスパッタ動作中の指向特性が、ターゲット本体（１）の耐用寿命を通じて実質的に同一に維持されるように、磁石システムの磁気回路が構成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のソース。
8. スパッタ面（２０）が少なくとも部分領域で凹面状に構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のソース。
9. ソース中心部にソース軸（６）に沿って中央マスク（１６）が設けられており、この中央マスクはターゲット本体を基板（ｓ）に向かう方向で貫通して、これを電気的にターゲットと接続せず、有利にはターゲット（１）に対する対電極、特に陽極を形成しており、もしくは浮動式に配置されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のソース。
10. ターゲット本体（１）が中心軸（６）を、特に中央マスク（１６）を環状に取り囲んでおり、スパッタ面（２０）は、有利には凹面状または溝状に構成されており、有利には断面が実質的にＶ字型のスパッタ面（２０）を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のソース。
11. 外側極磁石（３）がターゲット本体（１）およびスパッタ面（２０）の周辺領域に配置されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のソース。
12. 対電極（１５）がターゲット本体（１）をスパッタ面周辺（２０）の領域で取り囲んでおり、対電極は基板（ｓ）を受容するために受容開口部（２８）を形成することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のソース。
13. ターゲット新面（２０）と受容開口部（２８）の平面との間の最大間隔（ｄ）が２０〜６０ｍｍの範囲内であり、有利には２０〜４０ｍｍの間であることを特徴とする、請求項１２に記載のソース。
14. 受容開口部（２８）が、５０〜１５０ｍｍ、有利には７０〜１５０ｍｍの直径の基板（ｓ）を受容できることを特徴とする、請求項１３に記載のソース。
15. スパッタ面（２０）の直径が受容開口部（２８）の直径よりも有利には最大３０％だけ大きく、特に最大２５％だけ大きいことを特徴とする、請求項１３〜１４のいずれかに記載のソース。
16. ターゲット本体（１）が金属または合金からなり、有利には銀、金、アルミニウムの各金属のうちの１つを含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載のソース。
17. 請求項１〜１６のいずれかに記載のソースの利用法であって、ディスク記憶装置をスパッタ被覆するための利用法、特に、ＣＤ、ＣＤＲ、ＣＤ−ＲＷ、および有利にはＤＶＤ等の光学記憶装置のための利用法。

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