JPH01263272A - マグネトロン型スパッタ装置 - 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〕 本発明は基板に薄膜を形成するのに用いられるマグネト
ロン型スパッタ装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は良く知られた従来のマグネトロン型スパッタ装
置を示すものであるが、該装置（１）は真空容器内にあ
シ、その壁部１３に絶縁部材α◆を介してボルト（４）
によジ固定されている。ボルトＱ５を介して壁部Ｅｉ２
１にはアース電位が与えられ、壁部ら２と一体的に形成
されるリング状のアースシールド（ハ）によりスパッタ
装置（１）の外周部は包囲されている。

装置（１）において平板状ターゲツト材（２）は図示せ
ずとも真空容器内にあって薄膜を形成させるべき基板と
対向しており、この下側には磁気装置　（５）が配設さ
れている。これは中央磁極部（３）と外周磁極部（４）
と、これらを磁気的に結合するヨーク部材（１０とから
成り、矢印で示すように外周磁極部（４）から中心磁極
部（３）に向って磁束ｍが流れている。

磁気装置（５）は、ターゲツト材（２）と当接し、磁極
部（３）　（４）の磁極上面を被覆する円板状の第１電
極部材（６）、こ肛と一体的で外周磁極部（４）の外周
面を被覆する円筒状の第２に極部材（７）及びこれと一
体的でカソード電位を受は入れるためのフランジ状の第
３′１１１極部材（８）から成るカソード電極（１７）
によって全体が覆われている。磁気装置（５）はカソー
ド電離α力にマグネット押え部材συを介してボルト（
９）により固定されている。ボルト（９）を介してカソ
ード電極σηにカソード電位（壁１６２１に対し負の電
位）が与えられる。マグネット押え部材叩には更に冷却
水導入ボルト■が螺着しておシ、これを介して磁気装置
（５）内のバッフル（２）に冷却水が循環される。

公知のように磁束ｍは磁極部（３）　（４）間でターゲ
ツト材（２）にはゾ平行となり、主としてこの領域で電
子はサイクロイド運動を行なってプラズマ密度を上げる
のであるが、これによってターゲツト材（２）は主とし
て磁極部（３）　（４）間に対応する部分で侵食（エロ
ージョン）（至）が行われ、こ＼からターゲツト材（２
）の構成元素の粒子が飛び出して図示しない基板に付着
するようになりている。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに上記装置（１）において磁極部（３）　（４）の
磁極面に対向する部分ではターゲツト材（２）はスパッ
タ作用には殆んど寄与しておらず、逆にスパッタされた
粒子がこ＼に堆積する。しかも、この部分にもカソード
電位が与えられているのでイオンが飛び込み堆積物を飛
散させることがある。これによって基板に異物として付
着し、これは洗浄工程で落ちてピンホールを発生させる
要因となっている。

また、磁極部（３）　（４）の対向する部分のターゲツ
ト材（２）はスパッタに寄与していないため、ターゲッ
ト全体の使用効果は低い。

本発明は上記問題に鑑みてなされ、基板に良質の薄膜を
形成させることができ、ターゲツト材の使用効率を向上
させ得るマグネトロン型スパッタ装置を提供することを
課題とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記課題は、平板状ターゲットに近接して磁気装置を配
設させたマグネト（Ｉン型スパッタ装置において、前記
磁気装置の少なくとも磁極部分をアース電位もしくはア
ノード電位としたことを特徴とするマグネトロン型スパ
ッタ装置によって解決される。

〔作　　用〕

磁気装置の少なくとも磁極部分をアース電位もしくはア
ノード電位としているので、この部分にはイオンの飛び
込みはない。従ってスパッタされることはなく、またこ
＼から異物がはじき飛ばされてこれが基板に付着するこ
ともないので、この基板に良質の薄膜を形成することが
できる。

また、アース電位もしくはアノード電位としている磁極
部分に対向する部位にはターゲットを存在させないよう
にすることによりターゲットの使用効率を向上させるこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例によるマグネトロン型スパッタ装
置について第１図乃至第３図を参照して説明する。

第１図及び第２図は第１実施例を示すが、本実施例のマ
グネトロン型スパッタ装置翻も真空容器の壁部Ωに固定
されている。磁石のは鉄材でなるヨーク部材ｃ！４１．
この中心部に固定された中心磁極としての永久磁石固、
これに同心的に同ヨーク部材ｒ２４１に固定された外周
磁極としての環状の永久磁石■からなっており、これに
本発明に係る上述の磁極Ｇ！５１に対応した凹凸形状を
有するアノード電極面が磁極ｃ！５１Ｇを被覆するよう
に壁部のにマグネット押え部材■を介してボルト■によ
り固定されている。アート電極＠はフランジ状の取付部
３υ、これに連接する環状で外周磁極部■を被覆する環
状凸部（３３，中央磁極−を被覆する中央凸部時及び凸
部１３ｚ時を連結する環状連結部例から成っている。

フランジ状の取付部３υはシール部材のを嵌着してボル
トａにより壁部のに固定されており、マグネット押え部
材■はヨーク部材（２４１の外周縁部と係合してヨーク
部材（２４１を押えているのであるが、このヨーク部材
（２４はアノード電極（２）の上述の連結部（ロ）と当
接している。

本実施例では平板状ターゲット付置はリング状であって
銅から成９、この中心孔部（３５ａ）内に磁石＠の中心
磁極■が位置するように、すなわちこれを被覆するアノ
ード−の凸部（３３１を位置させるようにしている。タ
ーゲット材間は環状のカソード電極（ト）にのせられて
お９、このカソード電極間はヨーク部材Ｃ２４１との間
にシールリング１４３　［３１４１ｆａ　Ｃ７ασＤを
装着させたテフロＸセラミック等で成る絶縁材口を介し
て７ノード電極−に対し電気的に絶縁して固定されてい
る。この固定はヨーク部材１２４＋に形成した丸孔にテ
フロンで成る絶縁部材３８１Ｃ３’ｌを挿入した上でこ
れに冷却水導入及び導出用のボルトケ１（４０及びボル
トｔ４１１によジョーク部材（２４１に対し行われてい
る。ポル）　（４１及び４＋１はカソード電極間に形成
したネジ孔に螺着、締付ける墨によりカソード電極部）
、絶縁部材ｃ１７１及びヨーク部材＠は一体化される。

冷却水導入または導出用のポル）　（４１（４（ｌは上
述のようにカソード電極（ト）に螺着されるのであるが
、この先端部周囲に位置するようにカソード電極（至）
には環状の空間４ｅが形成されており、こ＼を冷却水が
循環するようにポル）４４０ｔ４０の軸部には通孔（４
０ａ）が形成されている。またポル）　ｔ４ｔ）　（４
０は水に対しシールテープで封止している。

本発明に係るアノード電極面はボルトのにより真空容器
の壁部のに直接固定されるので、この壁部のと同電位の
アース電位となジ、その環状凸部Ｃ３２はアースシール
ドとして作用する。なお、アノード電極口を壁部のと電
気的に絶縁して固定し、アノード電位を与えるようにし
ても良い。またヨーク部材Ｃ！（転）の取付用のボルト
ｔ４］１を介してカソード電極間にカソード電位が与え
られる。カソード電極（至）とアノード電極口は上述の
絶縁部材（３η關によシ相互に電気的に絶縁されている
。またシールリング１４２　Ｉ４４１　四σＤにより冷
却水の通る通路Ｉ４ｅと真空容器内とは気密もしくは液
密に絶縁されている。

本発明の第１実施例による装置は以上のように構成され
るのであるが次にこの作用について説明する。

従来例と同様に図示しないが真空容器内に於てターゲッ
ト材四に対向して薄膜を形成すべき基板（例えばソーダ
ライムガラス板）が配設されている。真空容器内は５　
Ｘ　ｉｏ−’Ｔｏｒｒでアルゴン（Ａｒ）ガスが導入さ
れる。中央磁極■に向りて環状外周磁極四から矢印で示
すように磁束ｍが流入する。

この磁束ｍは磁極部ｃ！！５１■との間で、即ちターゲ
ット（ハ）の上方ではゾ平行となり、この領域において
、電子がサイクーイド運動を行って、公知のようにこの
領域内で高密度プラズマを発生させる。よってターゲッ
ト□□□に工０−ジ、ンが生じ、こ＼から図示しない基
板に向ってスパッタされた粒子が飛び出す。

本実施例によれば磁極−ノはアース電位であるアノード
電極口により被覆されているのでターゲット付置から飛
び出した粒子がこれら磁極部上に堆積したとしてもアー
ス電位であるために、従来のように堆積物がこ＼に飛び
込んでくるイオンによってスパッタされて図示しない基
板に異物として付着する事は無く、基板には良質の薄膜
が形成される。なおボルトｔ４１　ｔ４ｆ）　、通路（
３）には冷却水が循環してターゲット付置の冷却を行な
う。

本発明の第１実施例は以上のような作用を行うのである
が、更に次のような効果を奏するものである。即ち本実
施例によれば平板状ターゲット材四は環状であって磁極
ｃ２５１ノの上方には存在していないので、即ち磁極（
２５１■の間にのみ存在するようにしているのでしかも
殆んどこの中央部分で二〇−ジ１ンが行われるのでター
ゲツト材の使用効率を従来より一段と向上させる事が出
来る。例えば約６０チであり、従来は約３５チであった
。

また以上のような効果を奏しながら本発明に係わるアノ
ード電極−とカソード電極（ト）の絶縁は絶縁部材ｃ３
７）によジ行われているのであるが、この絶縁部材６の
により同時に真空内と冷却水を通す通路との間の気密、
液密をも保持しているので、構成部材を特に増加させる
事はない。なお、基板に形成した膜のオージェ分析を行
なったが周辺の銅以外の材質の混入は皆無であった。

第３図は本発明の第２実施例によるマグネトロン型スパ
ッタ装誼を示すものであるが、第１図に対応する部分に
ついては同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

本実施例の装置（５ｎもそのアノード電極口を介してボ
ルトＣ２９により真空容器の壁部５２１に対し固定され
るのであるが、永久磁石■の形状は若干異なり、中央磁
極例はこれと同心的な外周磁極６５１よシは少し高さが
低くなっている。そしてターゲット部材５７１はリング
状ではなく円板状であって、即ち中央に開口を有しない
形状を呈し、中央磁極ｃｉ４１との間の空間（６０）を
隔て＼カソード電極Ｃ３ＥＤに固着されている。そして
カソード電極（ｉ８１の一部にはガス抜き用の溝ｔ５９
１が形成されており、これにより上述の空間田と真空容
器内とは連通させるようＫしている。

これによって真空容器内を減圧する時には空間の内の空
気をも排気するよりにしている。

アノード電極州は中央磁極５４１．外周磁極５５１の形
状に対応した凹凸を有してお９第１実施例と同様に真空
容器の壁部１５３と同電位のアース電位が与えられる。

又、カソード電極■にはポル）　＋４１１を介してカソ
ード電位が与えられる。

本実施例においても第１実施例と同様な作用を行うので
あるが、ターゲット（５７１は加工しにくい非常に硬い
材質とか脆い材質でなる場合、第１実施例では中央に孔
を形成しなければならないが、この加工を省略する事が
出来るので、面倒な加工を省略する事が出来る。本実施
例では加工の面倒はないかわりにターゲット６７１の中
央磁極ｃｉ４１に対向する部位は殆んど浸食する事はな
いのでこの点では第１図の実施例と比べるとターゲット
（５力の使用効率は低い。しかしながら従来の第４図で
明らかなように中央磁極、及びこれと同心的な外周磁極
部をも覆うものにくらべると外周部は外周磁極の巾に応
じ、かつこれが全周に亘っており、中心磁極図からの径
に応じた大きな面積を有するものであるから、従来例に
くらべると、はるかにその使用効率を向上させるもので
ある。

以上本発明の実施例について説明したが、勿論本発明は
これら実施例に限定される事なく、本発明の技術的思想
に基き種々の変形が可能である。

例えば以上の実施例ではヨーク部材圓に永久磁石叱別４
１５５）を固定させる構成を示したがこれに代えて電磁
石と用いた装置にも本発明は適用可能である。

着た以上の実施例ではいわゆる環状の磁石を説明したが
、これに限る事なくいわゆるＥ型の磁石長方形状の磁石
、にも本発明は適用可能である。

また以上の実施例ではアノード電極＠のは中心磁極及び
外周磁極のみならず、この間のヨーク部材（２４１に当
接する部分においてヨーク部材Ｃ２４１をも被覆する構
成としたが、この部分は省略しても本発明の効果は失な
われるものではない。また、以上の実施例では直流スパ
ック法で説明したが高周波スパッタ法にも本発明は適用
可能である。また第１の実施例ではターゲットをカソー
ド電極にのせるだけとしたが、勿論、接着剤などで固着
させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のマグネトロン型スノ（ツタ装
置によれば基板にスパッタによる良質の薄膜を形成する
事が出来、またターゲットの形状を、その使用効率を向
上させるべく形成させる事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実権例によるマグネトロン型スパ
ッタ装置の断面図、第２図は同背面図、第３図は第２実
施例によるマグネ、トロン型スノくツタ装置の断面図、
及び第４図は従来例のマグネトロン型スパッタ装置の断
面図である。 なお図において、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板状ターゲットに近接して磁気装置を配設させ
   たマグネトロン型スパッタ装置において、前記磁気装置
   の少なくとも磁極部分をアース電位もしくはアノード電
   位としたことを特徴とするマグネトロン型スパッタ装置
   。
2. （２）前記磁極部分の少なくとも一部には前記平板状タ
   ーゲットを対向させないようにした請求項１に記載のマ
   グネトロン型スパッタ装置。
3. （３）前記磁極部分間に対応する部分にのみ前記平板状
   ターゲットを配設するようにした請求項１に記載のマグ
   ネトロン型スパッタ装置。