JPS61204371A - 陰極スパツタリング用磁気回路装置 - 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、磁界の作用でターゲットから放出される電子
を閉じ込め電子密度を高めることによシ、高密度のプラ
ズマを発生させ、高い成膜速度を得るようにした陰極ス
パッタリング用磁気回路装置に関するものである。

従来の技術 この棟のいわゆるハイレート陰極スパッタリング装置は
、ターゲットの温度上昇をおさｎｌ　しがも成膜効率を
増大させることができる等、の特徴をもっている。そし
てその一般的な形式としては添附図面の第４図に示すよ
うに陰極１におけるターゲット２と反対側に隣接して円
柱状の中央永久磁石３と円墳状の外側永久磁石４と円板
状ヨーク５とから成る磁界形成手段が設けられ、この磁
界形成手段によって構成される磁力線は陰極１における
ターゲット２０表面から出てその表面に戻るようにさｎ
こうしてターゲット２の近傍に形成される磁界の働きで
プラズマを閉じ込め、ターゲット表面に強いイオン衝撃
が行なわれるように構成されている。そしてこのような
型式の例としては、例えば米国特許第４．１６２，９５
４号明細書の第１図や特公昭５５−２７６２７号公報の
第１３図（Ａ）等に記載されたものを挙げることができ
る。

ところでこのような従来の装置では上記の米国特許明細
書および特許公報にも開示されているように磁界のかけ
られたターゲット上には第４図に示すように線Ｉで示す
垂直な磁界成分と線■で示す平行な磁界成分が存在し、
ターゲットからスパッタされる材料は主として、符号Ａ
で示さｎる浸食領域から放出され、そして平行な磁界成
分■がターゲット２と交わる部分２ａにおいて最も強く
浸食作用が生じる。このようにターゲット２上における
磁界の分布は均一ではなく、そのためターゲット２０表
面における浸食度合も不均一となる。

その結果スパッタリングが進むにつれて激しくスパッタ
される部分２ａのターゲット材料が早く消耗しターゲッ
ト２の寿命が比較的短かくなると共にターゲット材料の
無駄となっていた。

ま之、形成される磁界によって必然的に浸食領域が決ま
るため、第４図に示すようにターゲット２０面積に比べ
て実際の浸食領域の中心径人は小さく、その之め均一な
膜厚分布の得られる範囲が狭く、上述のような陰極構造
ではターゲット径の約半分で±２０％程度である。従っ
て基板上に形成される膜の膜厚分布もこのような浸食領
域の形状や浸食状態によって決まることになる。

さらに、上述のようにターゲットにおける浸食領域の面
積が小さいため付着速度も約１００ＯＡ／ｍｉｎ程度と
低い。

このような欠点を解決するため、上記特許公報には、タ
ーゲットとターゲット近傍の磁界との相対的位置を時間
的に変動させてターゲット表面を均一にイオン衝撃レタ
ーゲットを経済的に消耗できるようにすると共に膜厚分
布を均一にできるようにしたものが提案されている。ま
た同様な提案は、実公昭５５−２８７５５号公報に記載
されておシ、それにおいては陰極の裏面側において磁石
を陰極スパッタ面と平行に移動できるようにしてターゲ
ット合体にわたって浸食を平均化すると共に膜厚分布の
均一化を図っている。ターゲットを耐用時間をのばすた
めターゲットと磁界とを相対移動させるようにしたもの
は特開昭５５−７５８６号公報に開示されている。さら
に上述の米国特許明細書に記載されたものにおいてはタ
ーゲットの浸食を一様化させるためターゲットの中心を
通る磁力線がターゲット表面に対して４５°以下を角度
となるように磁石を配置した構造が示されている。さら
にまた特開昭５１−８６０８３号公報には、ターゲット
に垂直な方向に補助的な可変磁界を発生させ、これによ
りターゲット表面上の磁界パターンを連続的に移動させ
浸食領域全体にわたって均一な浸食が行なわれるように
したものが開示されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、ターゲットの浸食の一様化や膜厚分布の
均一化を狙った上述で挙げた従来提案のものでは、いず
れも磁気手段を時間と共に動かしたり或いは補助的な磁
気手段を付加する念め、真空容器内に運動導入部を設け
たり、磁気手段を動かした９補動手段を配置するための
スば一スを必要とし、その結果構造の複雑化や排気や真
空シールの問題が伴ない、装置が高価のものとなる等の
問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述のように磁石を移動させ
たシ補助的磁気手段を用いることなしにすなわち構造の
複雑化や余計なスに一スの必要性を伴なうことなしにタ
ーゲットの浸食領域を拡げて膜厚分布の均一化と共に付
着効率の上昇が得られるようにし九陰極スパッタリング
用磁気回路装ａｔ提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するために、本発明による陰極スパッ
タリング用磁気回路装置は、陰極におけるスパッタされ
るターゲット表面に隣接して磁界を形成する磁気手段を
、陰極におけるターゲット表面と反対側の面に近接して
配置された外側磁石とこの外側磁石に近接して配置され
た円筒状の内側磁石とで構成し、ターゲット表面におけ
る浸食領域を拡げたことを特徴としている。

作　　　　用 このように構成した本発明のｔｃｆｌにおいては、従来
の磁気回路を構成している中央磁石に円筒状磁石を使用
し、外側磁石に近接させて配置したことによって浸食領
域の径は大幅に拡大され、例えば従来構造でｆ１７５で
あったものがｆＩＩ９０に拡大でき、それによって基板
上における膜厚分布は従来構造Ｃｌｌ７５）で±１０チ
であったものが±５チと大幅に向上させることができる
。また浸食領域の拡大によシ蒸発源面積が実質的に増大
し、その結果蒸発指向特性が良、くなシ、基板への付着
確［ｋ約３０〜４０チ上昇させることができると共に付
着速度を約１．３〜１．４倍増大させることができる。

さらに本発明においては、磁石自体の構成を変えるだけ
であるので、陰極本体シールド、絶縁構造等を実質的に
変更せずに従来の装置に容易に適用することができる。

実施例 以下、添附図面の第１〜３図を参照して本発明の一実施
例について説明する。

第１図に示す本発明の実施例において６は陰極本体で、
この陰極本体６はターゲット７を支持する受板８を備え
ている。受板８の裏側において、図示したように円筒状
の外側磁石９とこの外側磁石９に近接して円筒状の内側
磁石１０が同心にドーナツ状のヨーク１１に取付けられ
ている。陰極本体６内に設けられる水冷用バックルはそ
の一部だけを符号１２で示す。また第１図において符号
１３はシールド部材を示す。

このように構成した装置の動作において、外側磁石９と
内側磁石１０とによって形成される磁界は第１図のター
ゲット７上に示すような垂直磁界成分Ｉと平行磁界成分
■とで表わされる。この磁界成分分布によってターゲッ
ト７上の浸食領域の径Ａは増大することが認められる。

それによってターゲット７上に比較的広い有効蒸発源面
積が得られる。

ｆ７ｇ１図に示す装置およびこれと同じ寸法の第４図に
示す従来構造の装置を用いて付着速度の比較をした結果
を第２図に示す。この場合５ｉ０２　　のターゲット（
１５０ダ）を用い、Ｔ／Ｓ　７５ｍｍ、芥囲気：アルゴ
ンガス（６，７ｘ　１０　　Ｐａ）の条件で測定した結
果を示し、ａは本発明の場合、ｂｔｉ従来構造の場合を
表わし、このグラフかられかるように本発明によるもの
では従来のものに比べて約１．３〜１．４倍の付着速度
が得られる。

また第３図には基板上における膜厚分布の比較結果を示
し、ａは本発明の場合、ｂは従来の場合を示す。このグ
ラフかられかるように従来のものでは基板の中心から２
備を越えると急激に膜厚が変動するのに対して、本発明
のものでは基板の中心から３−程度までほぼ一様な膜厚
分布が得られるＯ 効　　　　果 以上説明してきたように本発明によれば、上述のように
構成したことによって従来の陰極スパッタリング装置の
構成ｔ−実質的に変える必要なしに容易に実施でき、そ
してターゲット上の浸食領域を拡げて付層確度および付
着速度の増大と共に膜厚分布の均一化を得ることができ
る。さらに浸食領域の拡大によってターゲットをより有
効に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、第２．３
図は本発明の装置と従来装置との比較例を示すグラフ、
第４図は従来例を示す概略断面図である。 図中、６：′陰極本体、　７：ターゲット。 ８：ターゲット受板、　９：外側磁石、　１０：円筒状
の内側磁石。 第２図 中心からの距離（Ｃ＃）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 陰極におけるスパッタされるターゲット表面に隣接して
   磁界を形成する磁気手段を備えた陰極スパッタリング用
   磁気回路装置において、上記磁気手段を、陰極における
   ターゲット表面と反対側の面に近接して配置された外側
   磁石とこの外側磁石に近接して配置された円筒状の内側
   磁石とで構成し、ターゲット表面における浸食領域を拡
   大したことを特徴とする陰極スパッタリング用磁気回路
   装置。