JPH0610127A - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタ装置Info
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- JPH0610127A JPH0610127A JP19334892A JP19334892A JPH0610127A JP H0610127 A JPH0610127 A JP H0610127A JP 19334892 A JP19334892 A JP 19334892A JP 19334892 A JP19334892 A JP 19334892A JP H0610127 A JPH0610127 A JP H0610127A
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- magnet
- magnetron sputtering
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】この発明の目的は、ターゲットの使用効率を向
上させると共に、スパッタによる不純物の発生等を防止
することの可能なマグネトロンスパッタ装置を提供する
ことにある。 【構成】この発明のマグネトロンスパッタ装置は、ター
ゲット１２を表面に取り付けたバッキングプレート１１
の裏面側に配設した磁石装置１３に移動手段１４を取り
付け、その磁石装置１３をバッキングプレート１１の裏
面に沿って移動させ、かつ、その移動により、高密度の
プラズマがターゲット１２の一端部と他端部との間で各
端部においてはみ出すようになるまで、磁石装置１３を
動かすことを特徴とするものである。
上させると共に、スパッタによる不純物の発生等を防止
することの可能なマグネトロンスパッタ装置を提供する
ことにある。 【構成】この発明のマグネトロンスパッタ装置は、ター
ゲット１２を表面に取り付けたバッキングプレート１１
の裏面側に配設した磁石装置１３に移動手段１４を取り
付け、その磁石装置１３をバッキングプレート１１の裏
面に沿って移動させ、かつ、その移動により、高密度の
プラズマがターゲット１２の一端部と他端部との間で各
端部においてはみ出すようになるまで、磁石装置１３を
動かすことを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ターゲットを表面に
取り付けたバッキングプレートの裏面側に配設した磁石
装置を移動させるマグネトロンスパッタ装置に関するも
のである。
取り付けたバッキングプレートの裏面側に配設した磁石
装置を移動させるマグネトロンスパッタ装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ターゲットを表面に取り付けたバ
ッキングプレートの裏面側に磁石装置を配設し、この磁
石装置によりターゲットの表面近傍の空間にマグネトロ
ン放電を起こさせて、高密度のプラズマを発生させ、タ
ーゲット材料のＩＴＯ（インジュウム・スズ・酸化物）
等をスパッタして、基板にＩＴＯ等の薄膜を形成するマ
グネトロンスパッタ装置が広く工業的に用いられてき
た。
ッキングプレートの裏面側に磁石装置を配設し、この磁
石装置によりターゲットの表面近傍の空間にマグネトロ
ン放電を起こさせて、高密度のプラズマを発生させ、タ
ーゲット材料のＩＴＯ（インジュウム・スズ・酸化物）
等をスパッタして、基板にＩＴＯ等の薄膜を形成するマ
グネトロンスパッタ装置が広く工業的に用いられてき
た。
【０００３】従来のマグネトロンスパッタ装置の一例が
図１８、図１９、図２０に示されている。これらの図に
おいて、バッキングプレート１の表面にはターゲット２
が取り付けられ、また、バッキングプレート１の裏面側
には磁石装置３が移動できないように配設されている。
磁石装置３は中央部磁石３ａの廻りにこれと間隔をおい
て配置された周縁部磁石３ｂとが備えられている。ター
ゲット２の上方にはこれと対向するように基板４が配置
され、また、ターゲット２の端部の廻りには接地された
アースシールド５がターゲット２を取り囲むように端部
と隙間をもって配置され、隙間にプラズマが流入しない
ようにしている。ターゲット２と基板４との間の空間に
はリング状のアノード電極６が配置され、このアノード
電極６は接地電位となっている。一方、バッキングプレ
ート１には負電圧が印加されている。
図１８、図１９、図２０に示されている。これらの図に
おいて、バッキングプレート１の表面にはターゲット２
が取り付けられ、また、バッキングプレート１の裏面側
には磁石装置３が移動できないように配設されている。
磁石装置３は中央部磁石３ａの廻りにこれと間隔をおい
て配置された周縁部磁石３ｂとが備えられている。ター
ゲット２の上方にはこれと対向するように基板４が配置
され、また、ターゲット２の端部の廻りには接地された
アースシールド５がターゲット２を取り囲むように端部
と隙間をもって配置され、隙間にプラズマが流入しない
ようにしている。ターゲット２と基板４との間の空間に
はリング状のアノード電極６が配置され、このアノード
電極６は接地電位となっている。一方、バッキングプレ
ート１には負電圧が印加されている。
【０００４】なお、図中、７は磁石ケース、８は冷却パ
イプである。
イプである。
【０００５】従来のマグネトロンスパッタ装置では、図
２１に示されるようにターゲット２の表面近傍の空間に
おいて磁石装置３による湾曲したポロイダル磁場が形成
されると共に、ターゲット２とアノード電極６との間の
電位差による電場が形成され、これらの磁場と電場とに
よって直交電磁場が生じるようになる。ターゲット２の
表面から宇宙線、自然放射能による二次電子またはエキ
ソ電子が放射されたとすると、これらの電子はターゲッ
ト２の表面近傍の空間の直交電磁場により、これに垂直
な方向で電場ベクトル（Ｅ）と磁場ベクトル（Ｂ）との
ベクトル積（Ｅ×Ｂ）の向きに数回のサイクロイドを描
きながら運動する。この間にキャリヤー・ガス（普通ア
ルゴンが用いられる）分子と衝突してエネルギーの一部
を失った電子は、電子に対するポテンシャルの高いター
ゲット２には戻れず直交電磁場中をトロコイド軌道を描
きながら、レース・トラック状のポロイダル磁場の中を
ドリフトしてゆく。１ｃｍドリフトして行く間のトロコ
イド軌道の延べ軌道長は数十ｃｍから数百ｃｍに達す
る。此の間にキャリア・ガスと衝突してイオン化し、電
子とイオンを発生させる（α作用）機会を生じ、生じた
電子はやはりトロコイド軌道を描きながらドリフトし、
生じたイオンはターゲット２へと加速されてこれと衝突
し、ターゲット２の材料のスパッタと二次電子の放出を
行い（γ（ガンマー）作用）、放出された二次電子は一
次電子と同様のことをおこなう。この様にして、プラズ
マが成長し、ターゲット２の表面近傍の空間にレース・
トラック状のプラズマが発生する。ターゲット２、プラ
ズマ間のシース電圧によってキャリア・ガスのイオンが
ターゲット２へと加速され、ターゲット２の材料をスパ
ッタして基板４に薄膜を形成させる。上記のトロコイド
軌道を描きながらベクトル積（Ｅ×Ｂ）の方向にドリフ
トをしてゆく電子は図２１に示されるように磁力線が上
方に凸に湾曲しているため、シースまたはシースの遷移
領域における電場と直交しない場合には、電子が電場ベ
クトル（Ｅ）からうける力 −ｅ×ベクトル（Ｅ）の磁
力線方向の力の成分により湾曲している磁力線の頂点の
方向へと曲がってゆき、この部分がもっとも電子の濃度
が高くなる。従ってイオンも此処に集まりプラズマはこ
の部分が最も粒子密度が高くなり、従ってこの部分に対
応するターゲット２の部分が最もスパッタされ、部分的
にエロードされる。
２１に示されるようにターゲット２の表面近傍の空間に
おいて磁石装置３による湾曲したポロイダル磁場が形成
されると共に、ターゲット２とアノード電極６との間の
電位差による電場が形成され、これらの磁場と電場とに
よって直交電磁場が生じるようになる。ターゲット２の
表面から宇宙線、自然放射能による二次電子またはエキ
ソ電子が放射されたとすると、これらの電子はターゲッ
ト２の表面近傍の空間の直交電磁場により、これに垂直
な方向で電場ベクトル（Ｅ）と磁場ベクトル（Ｂ）との
ベクトル積（Ｅ×Ｂ）の向きに数回のサイクロイドを描
きながら運動する。この間にキャリヤー・ガス（普通ア
ルゴンが用いられる）分子と衝突してエネルギーの一部
を失った電子は、電子に対するポテンシャルの高いター
ゲット２には戻れず直交電磁場中をトロコイド軌道を描
きながら、レース・トラック状のポロイダル磁場の中を
ドリフトしてゆく。１ｃｍドリフトして行く間のトロコ
イド軌道の延べ軌道長は数十ｃｍから数百ｃｍに達す
る。此の間にキャリア・ガスと衝突してイオン化し、電
子とイオンを発生させる（α作用）機会を生じ、生じた
電子はやはりトロコイド軌道を描きながらドリフトし、
生じたイオンはターゲット２へと加速されてこれと衝突
し、ターゲット２の材料のスパッタと二次電子の放出を
行い（γ（ガンマー）作用）、放出された二次電子は一
次電子と同様のことをおこなう。この様にして、プラズ
マが成長し、ターゲット２の表面近傍の空間にレース・
トラック状のプラズマが発生する。ターゲット２、プラ
ズマ間のシース電圧によってキャリア・ガスのイオンが
ターゲット２へと加速され、ターゲット２の材料をスパ
ッタして基板４に薄膜を形成させる。上記のトロコイド
軌道を描きながらベクトル積（Ｅ×Ｂ）の方向にドリフ
トをしてゆく電子は図２１に示されるように磁力線が上
方に凸に湾曲しているため、シースまたはシースの遷移
領域における電場と直交しない場合には、電子が電場ベ
クトル（Ｅ）からうける力 −ｅ×ベクトル（Ｅ）の磁
力線方向の力の成分により湾曲している磁力線の頂点の
方向へと曲がってゆき、この部分がもっとも電子の濃度
が高くなる。従ってイオンも此処に集まりプラズマはこ
の部分が最も粒子密度が高くなり、従ってこの部分に対
応するターゲット２の部分が最もスパッタされ、部分的
にエロードされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のマグネトロンス
パッタ装置は、上記のようにターゲット２を表面に取り
付けたバッキングプレート１の裏面側に移動できない磁
石装置３を配設しているので、ターゲット２の表面近傍
の空間において形成される湾曲したポロイダル磁場によ
り高密度のプラズマが形成されるようになる。そのた
め、ターゲット２の上では、形成された高密度のプラズ
マ直下の部分が最もスパッタされ、部分的にエロードさ
れるようになる。逆にいえば、ターゲット２の周縁部で
はスパッタされる機会に恵まれず、ターゲット２の使用
効率が低下する原因となっていた。
パッタ装置は、上記のようにターゲット２を表面に取り
付けたバッキングプレート１の裏面側に移動できない磁
石装置３を配設しているので、ターゲット２の表面近傍
の空間において形成される湾曲したポロイダル磁場によ
り高密度のプラズマが形成されるようになる。そのた
め、ターゲット２の上では、形成された高密度のプラズ
マ直下の部分が最もスパッタされ、部分的にエロードさ
れるようになる。逆にいえば、ターゲット２の周縁部で
はスパッタされる機会に恵まれず、ターゲット２の使用
効率が低下する原因となっていた。
【０００７】従来のマグネトロンスパッタ装置の他の一
例が図２２、図２３に示されている。これらの図におい
て、バッキングプレート１の表面にはターゲット２が取
り付けられ、また、バッキングプレート１の裏面にはタ
ーゲット２の表面にレーストラック状のポロイダル磁場
を発生させる磁石装置３と、この磁石装置３をバッキン
グプレート１の裏面に沿って移動させる移動装置９が取
り付けられている。但し、磁石装置３はターゲット２の
表面に発生したプラズマがターゲット２外にはみ出さな
い範囲で移動し、また、ターゲット２の端部に特別に電
子を発生させるような外部電子発生装置は設けていな
い。
例が図２２、図２３に示されている。これらの図におい
て、バッキングプレート１の表面にはターゲット２が取
り付けられ、また、バッキングプレート１の裏面にはタ
ーゲット２の表面にレーストラック状のポロイダル磁場
を発生させる磁石装置３と、この磁石装置３をバッキン
グプレート１の裏面に沿って移動させる移動装置９が取
り付けられている。但し、磁石装置３はターゲット２の
表面に発生したプラズマがターゲット２外にはみ出さな
い範囲で移動し、また、ターゲット２の端部に特別に電
子を発生させるような外部電子発生装置は設けていな
い。
【０００８】この従来のマグネトロンスパッタ装置の他
の一例では、プラズマは磁石装置３の移動と共に、ター
ゲット２の表面に沿って移動し、磁石装置の固定型で見
られるような部分的にエロードされる領域がターゲット
２にそって動いてゆくので、磁石装置の固定型より広い
範囲のターゲット２がエロードされる。しかし、ターゲ
ット２の端に特別に電子を発生させるような外部電子発
生装置は設けていないので、プラズマがターゲット２の
外にはみ出すような位置まで移動させると、レーストラ
ック状のポロイダル磁場の中をトロコイド軌跡を描きな
がら運動して、α作用によって、イオン・電子対を発生
させていた電子の道筋が、プラズマの一部がターゲット
２の外にはみ出した途端に中断されて、プラズマが消え
てしまうので、磁石装置３を、ターゲット２をはみ出さ
ない所までしか移動させることができない。したがっ
て、ターゲット２の周辺部がエロードされずに残り、
又、磁石装置３の移動にも制限がつけられるので、ター
ゲット２の使用効率は十分にあがらない。又、エロード
されずに残った部分にスパッタされたターゲット材料が
付着して、はがれ、好ましくないゴミ（パーティキュレ
イト）を発生し、又、異常放電を発生させる原因とな
る。
の一例では、プラズマは磁石装置３の移動と共に、ター
ゲット２の表面に沿って移動し、磁石装置の固定型で見
られるような部分的にエロードされる領域がターゲット
２にそって動いてゆくので、磁石装置の固定型より広い
範囲のターゲット２がエロードされる。しかし、ターゲ
ット２の端に特別に電子を発生させるような外部電子発
生装置は設けていないので、プラズマがターゲット２の
外にはみ出すような位置まで移動させると、レーストラ
ック状のポロイダル磁場の中をトロコイド軌跡を描きな
がら運動して、α作用によって、イオン・電子対を発生
させていた電子の道筋が、プラズマの一部がターゲット
２の外にはみ出した途端に中断されて、プラズマが消え
てしまうので、磁石装置３を、ターゲット２をはみ出さ
ない所までしか移動させることができない。したがっ
て、ターゲット２の周辺部がエロードされずに残り、
又、磁石装置３の移動にも制限がつけられるので、ター
ゲット２の使用効率は十分にあがらない。又、エロード
されずに残った部分にスパッタされたターゲット材料が
付着して、はがれ、好ましくないゴミ（パーティキュレ
イト）を発生し、又、異常放電を発生させる原因とな
る。
【０００９】この発明の目的は、従来の上記問題等を解
決して、ターゲットの使用効率を向上させると共に、ス
パッタによる不純物の発生等を防止することの可能なマ
グネトロンスパッタ装置を提供することにある。
決して、ターゲットの使用効率を向上させると共に、ス
パッタによる不純物の発生等を防止することの可能なマ
グネトロンスパッタ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、バッキングプレートの表面にターゲッ
トを取り付け、バッキングプレートの裏面側に磁石装置
を配設し、この磁石装置によってターゲット表面近傍の
空間に湾曲した磁場を形成し、この湾曲した磁場により
ターゲット表面近傍の空間に高密度のプラズマを発生
し、この高密度のプラズマ中のイオンをターゲットに加
速衝突させてターゲットをスパッタして、ターゲットに
対向して配置された基板に薄膜を形成するマグネトロン
スパッタ装置において、上記磁石装置に移動手段を取り
付け、この移動手段によって上記磁石装置を上記バッキ
ングプレートの裏面に沿って移動させ、かつ、その移動
により上記高密度のプラズマが上記ターゲットの一端部
と他端部との間で各端部においてはみ出すようになるま
で、上記磁石装置を動かすことを特徴とするものであ
る。
に、この発明は、バッキングプレートの表面にターゲッ
トを取り付け、バッキングプレートの裏面側に磁石装置
を配設し、この磁石装置によってターゲット表面近傍の
空間に湾曲した磁場を形成し、この湾曲した磁場により
ターゲット表面近傍の空間に高密度のプラズマを発生
し、この高密度のプラズマ中のイオンをターゲットに加
速衝突させてターゲットをスパッタして、ターゲットに
対向して配置された基板に薄膜を形成するマグネトロン
スパッタ装置において、上記磁石装置に移動手段を取り
付け、この移動手段によって上記磁石装置を上記バッキ
ングプレートの裏面に沿って移動させ、かつ、その移動
により上記高密度のプラズマが上記ターゲットの一端部
と他端部との間で各端部においてはみ出すようになるま
で、上記磁石装置を動かすことを特徴とするものであ
る。
【００１１】なお、この発明においては、上記ターゲッ
トの端部の廻りを取り囲むように、この端部と隙間をお
いてアースシールドを配置する。そして、上記隙間にプ
ラズマを流入させないようにすることが必要である。ま
た、上記磁石装置は、中央部磁石と、この中央部磁石の
廻りにこれと間隔をおいて配置された周縁部磁石とを備
えたものを使用することが必要である。更に、上記磁石
装置は少なくとも２つの棒状磁石を間隔をおいて平行に
配置したものであって、各棒状磁石は上記ターゲットの
端部と同方向に伸びているものを使用することも必要で
ある。更にその上、上記ターゲットの端部に光電子又は
熱電子を供給する電子供給手段、もしくは、上記ターゲ
ットに接続する高周波電力供給手段、又は、ターゲット
の端部に局所的にマイクロ波電力を供給する手段を備
え、この部分に電子サイクトロン共鳴（ＥＣＲ）放電を
起こさせることも必要である。
トの端部の廻りを取り囲むように、この端部と隙間をお
いてアースシールドを配置する。そして、上記隙間にプ
ラズマを流入させないようにすることが必要である。ま
た、上記磁石装置は、中央部磁石と、この中央部磁石の
廻りにこれと間隔をおいて配置された周縁部磁石とを備
えたものを使用することが必要である。更に、上記磁石
装置は少なくとも２つの棒状磁石を間隔をおいて平行に
配置したものであって、各棒状磁石は上記ターゲットの
端部と同方向に伸びているものを使用することも必要で
ある。更にその上、上記ターゲットの端部に光電子又は
熱電子を供給する電子供給手段、もしくは、上記ターゲ
ットに接続する高周波電力供給手段、又は、ターゲット
の端部に局所的にマイクロ波電力を供給する手段を備
え、この部分に電子サイクトロン共鳴（ＥＣＲ）放電を
起こさせることも必要である。
【００１２】
【作用】この発明においては、磁石装置に移動手段を取
り付け、この移動手段によって磁石装置をバッキングプ
レートの裏面に沿って移動させ、その移動により高密度
のプラズマをターゲットの一端部と他端部との間で各端
部においてはみ出すようになるまで動かしているので、
ターゲットの周縁部においてもスパッタされ、ターゲッ
トが全体にわたって均等にスパッタされるようになる。
り付け、この移動手段によって磁石装置をバッキングプ
レートの裏面に沿って移動させ、その移動により高密度
のプラズマをターゲットの一端部と他端部との間で各端
部においてはみ出すようになるまで動かしているので、
ターゲットの周縁部においてもスパッタされ、ターゲッ
トが全体にわたって均等にスパッタされるようになる。
【００１３】なお、ターゲットの端部の廻りを取り囲む
ように、端部と隙間をもってアースシールドを配置し、
隙間にプラズマを流入させないようにしたときには、タ
ーゲット以外の物質をスパッタすることがなくなるの
で、スパッタによる不純物の発生を防止させることがで
きるようになる。また、ターゲットの端部に光電子又は
熱電子を供給する電子供給手段、もしくは、ターゲット
に接続する高周波電力供給手段、又は、マイクロ波電力
供給手段を備えているときには、プラズマの出発点で光
電子、熱電子の補給、ＲＦ電圧による強勢、又はマイク
ロ波によるＥＣＲ放電が起こり、上記の手段を設けない
従来の他の一例では、レーストラック状のプラズマの一
部分がターゲットの外側にはみ出すような位置まで磁石
装置が移動してきたとき、ターゲットの外側にはみ出し
た部分のプラズマが消えるばかりでなく、磁石装置の他
の一部がターゲットの下にあるような部分までプラズマ
が非常に弱くなるが、本発明のように上記の手段を設け
ることにより、このような位置まで磁石装置が動いてき
たときもターゲットの外側にはみ出したプラズマの部分
は消えるが、磁石装置の他の一部がターゲットの下にあ
るような部分では、磁石装置がターゲットの下にある部
分のはじまりの場所からプラズマが強く立ち上がり、プ
ラズマを出発点から強くし、ターゲットの外にはみ出し
た一部は消えても、残りの部分では磁石装置がターゲッ
トの外にはみ出さない場合と全く同一の強度となり、ス
パッタの不均一性を生じさせなくなる。
ように、端部と隙間をもってアースシールドを配置し、
隙間にプラズマを流入させないようにしたときには、タ
ーゲット以外の物質をスパッタすることがなくなるの
で、スパッタによる不純物の発生を防止させることがで
きるようになる。また、ターゲットの端部に光電子又は
熱電子を供給する電子供給手段、もしくは、ターゲット
に接続する高周波電力供給手段、又は、マイクロ波電力
供給手段を備えているときには、プラズマの出発点で光
電子、熱電子の補給、ＲＦ電圧による強勢、又はマイク
ロ波によるＥＣＲ放電が起こり、上記の手段を設けない
従来の他の一例では、レーストラック状のプラズマの一
部分がターゲットの外側にはみ出すような位置まで磁石
装置が移動してきたとき、ターゲットの外側にはみ出し
た部分のプラズマが消えるばかりでなく、磁石装置の他
の一部がターゲットの下にあるような部分までプラズマ
が非常に弱くなるが、本発明のように上記の手段を設け
ることにより、このような位置まで磁石装置が動いてき
たときもターゲットの外側にはみ出したプラズマの部分
は消えるが、磁石装置の他の一部がターゲットの下にあ
るような部分では、磁石装置がターゲットの下にある部
分のはじまりの場所からプラズマが強く立ち上がり、プ
ラズマを出発点から強くし、ターゲットの外にはみ出し
た一部は消えても、残りの部分では磁石装置がターゲッ
トの外にはみ出さない場合と全く同一の強度となり、ス
パッタの不均一性を生じさせなくなる。
【００１４】更に、２本の棒状磁石の場合（棒状磁石と
いってもこの言葉から連想されるように長手方向の両端
にＮ極とＳ極とがあるものとは全くことなり、上方にＳ
極、下方にＮ極をもつ立方体磁石辺を横一列に図９、図
１０のように並べたものと、上方にＮ極、下方にＳ極を
もつ立方体磁石辺を横一列に並べたものとを、図９、図
１０のように向い合せたものであるが、以後、棒状磁石
（直線コース状磁石）と称するが、直線コース状磁石で
はターゲット上に上方に凸の磁場トンネルができるが、
これはレーストラック状磁石のように環状に閉じている
ものではないので、レーストラック状磁石の場合、環状
ポロイダル磁場中をレースライン磁場の一端から発生
し、長手方向に成長して行かねばならぬ。このとき、特
別の電子発生装置がない場合にはこの部分に発生する電
子が少なく長手方向にトロコイド運動をしながら進んで
いって数を増してゆくのであるが、普通の条件ではプラ
ズマが成長するまでに進まねばならぬ距離が１０ｃｍに
もなり、この間はプラズマは非常に弱いものである。し
かし、上記の特別に電子を発生させる手段の一つを備え
ていれば、始めから十分な数の電子が存在し、プラズマ
は１〜２ｃｍで十分強くなり、プラズマの弱い部分は無
視できるほど短くなる。
いってもこの言葉から連想されるように長手方向の両端
にＮ極とＳ極とがあるものとは全くことなり、上方にＳ
極、下方にＮ極をもつ立方体磁石辺を横一列に図９、図
１０のように並べたものと、上方にＮ極、下方にＳ極を
もつ立方体磁石辺を横一列に並べたものとを、図９、図
１０のように向い合せたものであるが、以後、棒状磁石
（直線コース状磁石）と称するが、直線コース状磁石で
はターゲット上に上方に凸の磁場トンネルができるが、
これはレーストラック状磁石のように環状に閉じている
ものではないので、レーストラック状磁石の場合、環状
ポロイダル磁場中をレースライン磁場の一端から発生
し、長手方向に成長して行かねばならぬ。このとき、特
別の電子発生装置がない場合にはこの部分に発生する電
子が少なく長手方向にトロコイド運動をしながら進んで
いって数を増してゆくのであるが、普通の条件ではプラ
ズマが成長するまでに進まねばならぬ距離が１０ｃｍに
もなり、この間はプラズマは非常に弱いものである。し
かし、上記の特別に電子を発生させる手段の一つを備え
ていれば、始めから十分な数の電子が存在し、プラズマ
は１〜２ｃｍで十分強くなり、プラズマの弱い部分は無
視できるほど短くなる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。この発明の第１実施例は図１および図２に示さ
れており、これらの図において、バッキングプレート１
１の表面にはターゲット１２が取り付けられ、また、バ
ッキングプレート１の裏面側には磁石装置１３が配設さ
れている。磁石装置１３にはネジ棒をもった移動手段１
４が取り付けられ、この移動手段１４によって磁石装置
１３がバッキングプレート１１の裏面に沿って直線移動
するようになっている。磁石装置１３は中央部磁石１３
ａの廻りにこれと間隔をおいて配置された周縁部磁石１
３ｂとが備えられている。ターゲット１２の上方にはこ
れと対向するように基板１５が配置され、また、ターゲ
ット１２の端部の廻りには接地されたアースシールド１
６がターゲット１２を取り囲むように端部と隙間をもっ
て配置され、隙間にプラズマが流入しないようにしてい
る。ターゲット１２と基板１５との間の空間にはリング
状のアノード電極１７が配置され、このアノード電極１
７は接地電位となっている。一方、バッキングプレート
１１には負電圧が印加されている。ターゲット１２の左
右端部上方の空間には紫外線または近紫外線光源１８が
配置され、この光源１８からの紫外線または近紫外線を
当てて光電子をターゲット１２の左端部の符号１２ａの
場所および右端部の符号１２ｂの場所に補給している。
バッキングプレート１１内には冷却パイプ１９が配設さ
れている。
明する。この発明の第１実施例は図１および図２に示さ
れており、これらの図において、バッキングプレート１
１の表面にはターゲット１２が取り付けられ、また、バ
ッキングプレート１の裏面側には磁石装置１３が配設さ
れている。磁石装置１３にはネジ棒をもった移動手段１
４が取り付けられ、この移動手段１４によって磁石装置
１３がバッキングプレート１１の裏面に沿って直線移動
するようになっている。磁石装置１３は中央部磁石１３
ａの廻りにこれと間隔をおいて配置された周縁部磁石１
３ｂとが備えられている。ターゲット１２の上方にはこ
れと対向するように基板１５が配置され、また、ターゲ
ット１２の端部の廻りには接地されたアースシールド１
６がターゲット１２を取り囲むように端部と隙間をもっ
て配置され、隙間にプラズマが流入しないようにしてい
る。ターゲット１２と基板１５との間の空間にはリング
状のアノード電極１７が配置され、このアノード電極１
７は接地電位となっている。一方、バッキングプレート
１１には負電圧が印加されている。ターゲット１２の左
右端部上方の空間には紫外線または近紫外線光源１８が
配置され、この光源１８からの紫外線または近紫外線を
当てて光電子をターゲット１２の左端部の符号１２ａの
場所および右端部の符号１２ｂの場所に補給している。
バッキングプレート１１内には冷却パイプ１９が配設さ
れている。
【００１６】第１実施例においては、ターゲット１２の
表面近傍の空間において磁石装置１３による湾曲したポ
ロイダル磁場が形成されると共に、ターゲット１２とア
ノード電極１７との間の電位差による電場が形成され、
これらの磁場と電場とによって直交電磁場が生じるよう
になる。しかしながら、移動手段１４によって磁石装置
１３をバッキングプレート１１の裏面に沿って直線移動
させるようにしているので、直交電磁場もそれに伴って
移動し、高密度のプラズマがターゲット１２の左端部と
右端部との間で各端部においてはみ出すようになるまで
動くようになる。その際、ターゲット１２の左端部の符
号１２ａの場所および右端部の符号１２ｂの場所に光源
１８からの紫外線または近紫外線を当てて光電子を補給
すると、磁石装置１３がターゲット１２よりはみ出して
いても、プラズマ３０は図１７に示されるようにターゲ
ット１２の左端部又は右端部においても発生するように
なる。電子はターゲット２の表面近傍の空間の直交電磁
場により、これに垂直な方向で電場ベクトル（Ｅ）と磁
場ベクトル（Ｂ）とのベクトル積（Ｅ×Ｂ）の向きに数
回のサイクロイドを描きながら運動する。この間にキャ
リヤー・ガス（普通アルゴンが用いられる）分子と衝突
してエネルギーの一部を失った電子は、電子に対するポ
テンシャルの高いターゲット１２には戻れず直交電磁場
中をトロコイド軌道を描きながら、レース・トラック状
のポロイダル磁場の中をドリフトしてゆく。１ｃｍドリ
フトして行く間のトロコイド軌道の延べ軌道長は数十ｃ
ｍから数百ｃｍに達する。此の間にキャーリヤー・ガス
と衝突してイオン化し、電子とイオンを発生させる（α
作用）機会を生じ、生じた電子はやはりトロコイド軌道
を描きながらドリフトし、生じたイオンはターゲット１
２へと加速されてこれと衝突し、ターゲット１２の材料
のスパッタと二次電子の放出を行い（γ（ガンマー）作
用）、放出された二次電子は一次電子と同様のことをお
こなう。この様にして、ターゲット１２の表面近傍の空
間にレース・トラック状のプラズマが成長する。しか
し、ターゲット１２の端部の廻りを取り囲むように、端
部と隙間をもってアースシールド１６を配置し、隙間に
プラズマを流入させないようにしていると、プラズマは
ターゲット１２の手前で切れ、アースシールド１６まで
も広がらず、しかも、ターゲット１２以外の物質をスパ
ッタすることがなく、スパッタによる不純物の発生を防
止させることができるようになる。
表面近傍の空間において磁石装置１３による湾曲したポ
ロイダル磁場が形成されると共に、ターゲット１２とア
ノード電極１７との間の電位差による電場が形成され、
これらの磁場と電場とによって直交電磁場が生じるよう
になる。しかしながら、移動手段１４によって磁石装置
１３をバッキングプレート１１の裏面に沿って直線移動
させるようにしているので、直交電磁場もそれに伴って
移動し、高密度のプラズマがターゲット１２の左端部と
右端部との間で各端部においてはみ出すようになるまで
動くようになる。その際、ターゲット１２の左端部の符
号１２ａの場所および右端部の符号１２ｂの場所に光源
１８からの紫外線または近紫外線を当てて光電子を補給
すると、磁石装置１３がターゲット１２よりはみ出して
いても、プラズマ３０は図１７に示されるようにターゲ
ット１２の左端部又は右端部においても発生するように
なる。電子はターゲット２の表面近傍の空間の直交電磁
場により、これに垂直な方向で電場ベクトル（Ｅ）と磁
場ベクトル（Ｂ）とのベクトル積（Ｅ×Ｂ）の向きに数
回のサイクロイドを描きながら運動する。この間にキャ
リヤー・ガス（普通アルゴンが用いられる）分子と衝突
してエネルギーの一部を失った電子は、電子に対するポ
テンシャルの高いターゲット１２には戻れず直交電磁場
中をトロコイド軌道を描きながら、レース・トラック状
のポロイダル磁場の中をドリフトしてゆく。１ｃｍドリ
フトして行く間のトロコイド軌道の延べ軌道長は数十ｃ
ｍから数百ｃｍに達する。此の間にキャーリヤー・ガス
と衝突してイオン化し、電子とイオンを発生させる（α
作用）機会を生じ、生じた電子はやはりトロコイド軌道
を描きながらドリフトし、生じたイオンはターゲット１
２へと加速されてこれと衝突し、ターゲット１２の材料
のスパッタと二次電子の放出を行い（γ（ガンマー）作
用）、放出された二次電子は一次電子と同様のことをお
こなう。この様にして、ターゲット１２の表面近傍の空
間にレース・トラック状のプラズマが成長する。しか
し、ターゲット１２の端部の廻りを取り囲むように、端
部と隙間をもってアースシールド１６を配置し、隙間に
プラズマを流入させないようにしていると、プラズマは
ターゲット１２の手前で切れ、アースシールド１６まで
も広がらず、しかも、ターゲット１２以外の物質をスパ
ッタすることがなく、スパッタによる不純物の発生を防
止させることができるようになる。
【００１７】次に、第２実施例は図３および図４に示さ
れている。第２実施例は第１実施例の紫外線または近紫
外線光源１８の代わりに、熱陰極２０を用いて、熱電子
を補給するものである。
れている。第２実施例は第１実施例の紫外線または近紫
外線光源１８の代わりに、熱陰極２０を用いて、熱電子
を補給するものである。
【００１８】第３実施例は図５および図６に示されてい
る。第３実施例は第１実施例の紫外線または近紫外線光
源１８の代わりに、ターゲット１２に高周波電力供給手
段２１を接続したものである。
る。第３実施例は第１実施例の紫外線または近紫外線光
源１８の代わりに、ターゲット１２に高周波電力供給手
段２１を接続したものである。
【００１９】第４実施例は図７および図８に示されてい
る。第４実施例は第１実施例の紫外線または近紫外線光
源１８の代わりに、マイクロ波電力供給手段２２を備え
たものである。
る。第４実施例は第１実施例の紫外線または近紫外線光
源１８の代わりに、マイクロ波電力供給手段２２を備え
たものである。
【００２０】第５実施例は図９および図１０に示されて
いる。第５実施例は第１実施例の磁石装置１３の代わり
に、少なくとも２つの棒状磁石（レースライン磁石）１
３ｃ、１３ｄを間隔をおいて平行に配置し、各棒状磁石
１３ｃ、１３ｄをターゲット１２の端部と同方向に伸ば
した磁石装置１３を用いたものである。レースライン磁
石は、上方にＮ極、下方にＳ極をもつ立方体磁石片を横
一列に並べたもの、及び、上方にＳ極、下方にＮ極をも
つ立方体磁石片を横一列に並べたものがあり、図９、図
１０のように配置されている。
いる。第５実施例は第１実施例の磁石装置１３の代わり
に、少なくとも２つの棒状磁石（レースライン磁石）１
３ｃ、１３ｄを間隔をおいて平行に配置し、各棒状磁石
１３ｃ、１３ｄをターゲット１２の端部と同方向に伸ば
した磁石装置１３を用いたものである。レースライン磁
石は、上方にＮ極、下方にＳ極をもつ立方体磁石片を横
一列に並べたもの、及び、上方にＳ極、下方にＮ極をも
つ立方体磁石片を横一列に並べたものがあり、図９、図
１０のように配置されている。
【００２１】第６実施例は図１１および図１２に示され
ている。第６実施例は第５実施例の紫外線または近紫外
線光源１８の代わりに、熱陰極２０を用いて、熱電子を
補給するものである。
ている。第６実施例は第５実施例の紫外線または近紫外
線光源１８の代わりに、熱陰極２０を用いて、熱電子を
補給するものである。
【００２２】第７実施例は図１３および図１４に示され
ている。第７実施例は第５実施例の紫外線または近紫外
線光源１８の代わりに、ターゲット１２に高周波電力供
給手段２１を接続したものである。
ている。第７実施例は第５実施例の紫外線または近紫外
線光源１８の代わりに、ターゲット１２に高周波電力供
給手段２１を接続したものである。
【００２３】第８実施例は図１５および図１６に示され
ている。第８実施例は第５実施例の紫外線または近紫外
線光源１８の代わりに、マイクロ波電力供給手段２２を
備えたものである。
ている。第８実施例は第５実施例の紫外線または近紫外
線光源１８の代わりに、マイクロ波電力供給手段２２を
備えたものである。
【００２４】
【発明の効果】この発明においては、磁石装置に移動手
段を取り付け、この移動手段によって磁石装置をバッキ
ングプレートの裏面に沿って移動させ、その移動により
高密度のプラズマをターゲットの一端部と他端部との間
で各端部においてはみ出すようになるまで動かしている
ので、ターゲットの周縁部においてもスパッタされ、タ
ーゲットが全体にわたって均等にスパッタされるように
なる。また、ターゲットの端部の廻りを取り囲むよう
に、端部と隙間をもってアースシールドを配置し、隙間
にプラズマを流入させないようにしたときには、ターゲ
ット以外の物質をスパッタすることがなくなるので、ス
パッタによる不純物の発生を防止させることができるよ
うになる。更に、ターゲットの端部に電子を供給する電
子供給手段、もしくは、ターゲットに接続する高周波電
力供給手段、又は、マイクロ波電力供給手段を備えてい
るときには、プラズマの出発点で光電子、熱電子の補
給、ＲＦ電圧による強勢、又はマイクロ波によるＥＣＲ
放電が起こり、プラズマを出発点から強くし、スパッタ
の不均一性を生じさせなくなる。更に、図１７ａ、１７
ｂにプラズマの成長が示されている。レーストラック状
磁石の一部が図１７ａのようにターゲットの外にまでは
み出すような位置まで動いてくると、プラズマははみ出
し部分はとぎれ、磁石がターゲットにかかっている部分
から徐々に１０ｃｍ位の暗部をへ発生するが、非常に弱
い。しかし、光電子、熱電子、ｒｆ放電、マイクロ波に
よる電子サイクトロン放電（ＥＣＲ）放電が端部にあっ
て、十分な電子を補給すると、図１７ｂのように端部１
〜２ｃｍから太く強いプラズマが立ち、スパッタリング
の端部における効率低下が全然起こらなくなり、ターゲ
ットは全面的に一様にスパッタエロードされる。
段を取り付け、この移動手段によって磁石装置をバッキ
ングプレートの裏面に沿って移動させ、その移動により
高密度のプラズマをターゲットの一端部と他端部との間
で各端部においてはみ出すようになるまで動かしている
ので、ターゲットの周縁部においてもスパッタされ、タ
ーゲットが全体にわたって均等にスパッタされるように
なる。また、ターゲットの端部の廻りを取り囲むよう
に、端部と隙間をもってアースシールドを配置し、隙間
にプラズマを流入させないようにしたときには、ターゲ
ット以外の物質をスパッタすることがなくなるので、ス
パッタによる不純物の発生を防止させることができるよ
うになる。更に、ターゲットの端部に電子を供給する電
子供給手段、もしくは、ターゲットに接続する高周波電
力供給手段、又は、マイクロ波電力供給手段を備えてい
るときには、プラズマの出発点で光電子、熱電子の補
給、ＲＦ電圧による強勢、又はマイクロ波によるＥＣＲ
放電が起こり、プラズマを出発点から強くし、スパッタ
の不均一性を生じさせなくなる。更に、図１７ａ、１７
ｂにプラズマの成長が示されている。レーストラック状
磁石の一部が図１７ａのようにターゲットの外にまでは
み出すような位置まで動いてくると、プラズマははみ出
し部分はとぎれ、磁石がターゲットにかかっている部分
から徐々に１０ｃｍ位の暗部をへ発生するが、非常に弱
い。しかし、光電子、熱電子、ｒｆ放電、マイクロ波に
よる電子サイクトロン放電（ＥＣＲ）放電が端部にあっ
て、十分な電子を補給すると、図１７ｂのように端部１
〜２ｃｍから太く強いプラズマが立ち、スパッタリング
の端部における効率低下が全然起こらなくなり、ターゲ
ットは全面的に一様にスパッタエロードされる。
【図１】この発明の第１実施例の正面図
【図２】この発明の第１実施例の平面図
【図３】この発明の第２実施例の正面図
【図４】この発明の第２実施例の平面図
【図５】この発明の第３実施例の正面図
【図６】この発明の第３実施例の平面図
【図７】この発明の第４実施例の正面図
【図８】この発明の第４実施例の平面図
【図９】この発明の第５実施例の正面図
【図１０】この発明の第５実施例の平面図
【図１１】この発明の第６実施例の正面図
【図１２】この発明の第６実施例の平面図
【図１３】この発明の第７実施例の正面図
【図１４】この発明の第７実施例の平面図
【図１５】この発明の第８実施例の正面図
【図１６】この発明の第８実施例の平面図
【図１７ａ】この発明の第１実施例においてプラズマの
成長を示す説明図
成長を示す説明図
【図１７ｂ】この発明の第１実施例においてプラズマの
成長を示す説明図
成長を示す説明図
【図１８】従来のマグネトロンスパッタ装置の正面図
【図１９】従来のマグネトロンスパッタ装置の平面図
【図２０】従来のマグネトロンスパッタ装置の斜視図
【図２１】従来のマグネトロンスパッタ装置の磁場等を
示す説明図
示す説明図
【図２２】従来のマグネトロンスパッタ装置の正面図
【図２３】従来のマグネトロンスパッタ装置における磁
石装置の移動を示す説明図
石装置の移動を示す説明図
１１・・・・・・バッキングプレート １２・・・・・・ターゲット １３・・・・・・磁石装置 １４・・・・・・移動手段 １５・・・・・・基板 １６・・・・・・アースシールド １７・・・・・・アノード電極 １８・・・・・・光源 ２０・・・・・・熱陰極 ２１・・・・・・高周波電力供給手段 ２２・・・・・・マイクロ波電力供給手段
Claims (8)
- 【請求項１】バッキングプレートの表面にターゲットを
取り付け、バッキングプレートの裏面側に磁石装置を配
設し、この磁石装置によってターゲット表面近傍の空間
に湾曲した磁場を形成し、この湾曲した磁場によりター
ゲット表面近傍の空間に高密度のプラズマを発生し、こ
の高密度のプラズマ中のイオンをターゲットに加速衝突
させてターゲットをスパッタして、ターゲットに対向し
て配置された基板に薄膜を形成するマグネトロンスパッ
タ装置において、上記磁石装置に移動手段を取り付け、
この移動手段によって上記磁石装置を上記バッキングプ
レートの裏面に沿って移動させ、かつ、その移動により
上記高密度のプラズマが上記ターゲットの一端部と他端
部との間で各端部においてはみ出すようになるまで、上
記磁石装置を動かすことを特徴とするマグネトロンスパ
ッタ装置。 - 【請求項２】上記ターゲットの端部の廻りを取り囲むよ
うに、この端部と隙間をもってアースシールドを配置
し、上記隙間にプラズマを流入させないことを特徴とす
る請求項１記載のマグネトロンスパッタ装置。 - 【請求項３】上記磁石装置は、中央部磁石と、この中央
部磁石の廻りにこれと間隔をおいて配置された周縁部磁
石とを備えることを特徴とする請求項１又は２記載のマ
グネトロンスパッタ装置。 - 【請求項４】上記磁石装置は少なくとも２つの棒状磁石
を間隔をおいて平行に配置したものであって、各棒状磁
石は上記ターゲットの端部と同方向に伸びていることを
特徴とする請求項１又は２記載のマグネトロンスパッタ
装置。 - 【請求項５】上記ターゲットの端部に近紫外又は紫外線
を照射して光電子を発生させ、その光電子をプラズマに
供給する電子供給手段を備えていることを特徴とする請
求項３又は４記載のマグネトロンスパッタ装置。 - 【請求項６】上記ターゲットの端部に熱電子を供給する
電子供給手段を備えていることを特徴とする請求項３又
は４記載のマグネトロンスパッタ装置。 - 【請求項７】上記ターゲットに高周波電力供給手段を備
えたことを特徴とする請求項３又は４記載のマグネトロ
ンスパッタ装置。 - 【請求項８】上記ターゲットの端部にマイクロ波電力供
給手段を備え、その部分に局部的に電子サイクトロン共
鳴（ＥＣＲ）放電を起こさせる特徴とする請求項３又は
４記載のマグネトロンスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19334892A JP3558655B2 (ja) | 1992-06-28 | 1992-06-28 | マグネトロンスパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19334892A JP3558655B2 (ja) | 1992-06-28 | 1992-06-28 | マグネトロンスパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610127A true JPH0610127A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3558655B2 JP3558655B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=16306410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19334892A Expired - Lifetime JP3558655B2 (ja) | 1992-06-28 | 1992-06-28 | マグネトロンスパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3558655B2 (ja) |
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| WO2011152481A1 (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-08 | 株式会社アルバック | スパッタ成膜装置 |
| WO2011152482A1 (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-08 | 株式会社アルバック | スパッタ成膜装置 |
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| WO2019244786A1 (ja) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 株式会社アルバック | スパッタリング方法、スパッタリング装置 |
| US10680277B2 (en) | 2010-06-07 | 2020-06-09 | Sapurast Research Llc | Rechargeable, high-density electrochemical device |
-
1992
- 1992-06-28 JP JP19334892A patent/JP3558655B2/ja not_active Expired - Lifetime
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