JPH0227433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の関連する分野 本発明は、エンベロープと、少くとも表面がス
パツタすべき材料より成る平坦なカソード板と、
前記カソード板と同軸を成すほぼ環状のアノード
と、前記カソード板の前記アノードとは反対側に
配置され、カソード表面の１部分上に１つの電子
捕獲を形成する磁力線のトンネル状閉曲線を少く
とも１つ発生する磁気装置とを具えるマグネトロ
ン形カソードスパツタ装置に関するものである。

従来技術 かかるマグネトロン形カソードスパツタ装置
は、基板上に或る材料（例えば金属）の薄膜を設
けるためにしばしば使用される。スパツタ装置の
作動中、被膜すべき基板をガス充填エンベロープ
内に置き、アノード及びカソード間に十分な高電
圧を印加すると、ガス放電が起り、ガスイオンが
カソード上に高速で衝突し、そこから蒸着物質
（主として原子）を放出する。このスパツタされ
た蒸着物質は基板に捕集される。カソードの前面
にこれから放出した電子を捕獲する磁力線の１個
以上のトンネル状閉曲線を設けることにより、一
層多くのイオンが形成され、従つてスパツタ処理
が増強されるようになる。この結果、所望する被
膜が急速に基板上に形成されるようになる。カソ
ード平板は、例えば正方形、矩形、或いは円板状
とすることができる。ほど環状のアノードはこの
カソードの形状に適合させるようにする。かかる
マグネトロン形カソードスパツタ装置は、
「Vaccum」、vol.28，No.４，1978年から既知であ
る。この論文には、マグネトロン修正形カソード
スパツタ装置が記載されている。この装置では、
金属棒を円板状カソードの中央から延在させると
共にこれにより磁気装置の１方の細長ポールシユ
ーを形成する。前記磁気装置の他のポールシユー
は、これによつて円板状のカソードを囲むと共に
これに同軸状に配設する。これらポールシユー間
の磁場によつていわゆる電子捕獲を形成する。前
記スパツタ装置に使用される円板状カソード直径
は100mm以下である。

かかるマグネトロン形カソードスパツタ装置
は、特に半導体装置の製造に用いられると共に情
報が多数の孔（ビツト）の形態で存在する薄い合
成プラスチツク或いはガラス円板からなる基板に
薄い反射金属膜を被覆する光学記録担体の製造に
使用される。かかる記録担体は、フイリツプステ
クニカルレビユー、第33巻、178〜180ページ、
1973年、第７号に記載されているエヌ・ベー・フ
イリツプス・フルーイランペンフアブリケン社の
ビデオロングプレイシステム、即ちVLP system
（商標）に使用されている。かかる円板はその直
径が約30cmであり、著しく平坦に被覆する必要が
ある。この円板は著しく加熱してはならず、しか
も著しい電子衝撃にさらしてはならない。その理
由は、加熱或いは電子衝撃によつて円板を損傷す
るからである。加熱及び電子衝撃による損傷は、
かかるスパツタ装置を用いて半導体装置を製造す
る場合にも不所望である。

発明の開示 本発明の目的は、スパツタ装置内で発生する電
子のうちの僅かな電子だけが、被覆すべき基板に
当り、これにより基板の損傷を減少或いは防止し
得るようにしたマグネトロン形カソードスパツタ
装置を提供することにある。

この目的のため、エンベロープと、少くとも表
面がスパツタすべき材料より成る平坦なカソード
板と、前記カソード板と同軸を成すほぼ環状のア
ノードと、前記カソード板の前記アノードとは反
対側に配置され、カソード表面の１部分上に１つ
の電子捕獲を形成する磁力線のトンネル状閉曲線
を少くとも１つ発生する磁気装置とを具えるマグ
ネトロン形カソードスパツタ装置において、前記
電子捕獲によつて囲まれ、且つこれから離間さ
れ、前記カソード板の中心から同心状に延在する
棒状電極と、管状断面を有し、前記カソード板と
同軸を成し、前記カソード板の周縁付近から延在
する補助電極を具え、これら前記棒状電極及び前
記補助電極は、前記カソード板表面の前記電子捕
獲の存在しない区域から延在させ、前記補助電極
の開口及び少くとも前記カソード板により近い前
記アノードの端部の開口並びに前記カソード板の
周縁及び前記棒状電極の周縁は互いに平行に配置
し、装置の作動中前記棒状電極を、材料をスパツ
タすべき基板から適宜離間して、電子がアノード
方向に指向されるようにしたことを特徴とする。

カソード板は、円形、矩形、或いは正多角形と
することができる。

２個以上の電子捕獲を使用する場合には、カソ
ード表面から延在する同軸円筒状補助電極を前記
電子捕獲間にも設けることができる。従つてカソ
ード及びアノード間の電場がこの補助電極の影響
をうけるため、より多くの電子が基板に衝突せ
ず、アノードに向つて移動するようになる。かよ
うに補助電極によつてカソードに対する電場を適
宜修正して、電子捕獲で捕捉されない電子が基板
でなくてアノードで終端する通路内を移動し得る
ようにする。スパツタ処理中、補助電極はカソー
ドと同一電位とすることができる。従つて、カソ
ードのスパツタは電子捕獲の下側のカソード表面
のみに生じるようになるため、補助電極をスパツ
タ装置すべき材料で造る必要はない。

１個以上の補助電極を、カソードに対して電気
的に絶縁されるように配設する場合には、これら
電極の電位を適宜変化させて、より多くの電子を
基板からアノードに向かつて誘導させるようにす
ることができる。

上述したVLP systemの記録担体では、基板の
中央部を被覆しないままとするため、棒状補助電
極の端部に半径方向に延在するフランジ或いは円
板を設けることができる。これがため電場を一層
好適に修正することができる。

発明の実施例 図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

第１図に示すマグネトロン形カソードスパツタ
装置は、エンベロープ１、円板状カソード２及び
カソード２と同軸をなすほぼ環状のアノード３を
具える。エンベロープ１は、排気すると共に排気
管４を介して、ガス（例えばアルゴン）を充填し
得るようにする。更にエンベロープ１は扉５を具
え、これにスパツタすべき基板７の支持体６を連
結する。この場合には、基板７をVLP system用
の合成プラスチツク製円板状記憶担体とする。カ
ソード２は、厚さ１cmの蒸着すべき材料（例えば
アルミニウム）の板で構成する。カソード２の主
表面の周縁８を、電気絶縁材料製のガスケツト９
を介して、エンベロープ２内の開口１１を囲む環
状のフランジ１０に連結する。カソード支持板１
２はカソード２のアノード３とは反対側の主表面
に当接し、多数のマグネツト１３は、カソード支
持板１２の裏面に固着すると共にカソード２の表
面でトンネル状の磁力線１４の閉曲線を発生し得
るようにする。カソード２から生ずる電子を前記
トンネル状磁力線内に捕獲し、これにより、カソ
ード表面近くのエンベロープ１内のガスをイオン
化する。カソード２から放出された電子の１部分
を電子捕獲で捕捉することによつて、前記電子捕
獲を使用しない場合より一層多くのイオンがつく
られ、従つてスパツタ処理が増強されるようにな
る。カソードから放出された電子の１部分が捕獲
されないで基板７に当るようになるため、前記基
板７の加熱及び損傷を防止する手段を講ずる必要
がある。これがため本発明によれば同心円筒状の
補助電極１５をアノード及びカソード間のカソー
ド２の周縁８近くに設け、棒状の補助電極１６を
カソードの中央に設けるようにする。円筒状の補
助電極１５及び棒状補助電極１６の双方はカソー
ドの電子捕獲のおこらない部分１７及び１８の近
くに設けるようにする。第２図につき説明するよ
うに、棒状の補助電極からスパツタすべき基板７
までの距離を適宜選定して、部分１７及び１８か
ら放出される電子とカソードの電子捕獲間に位置
する部分１９から放出される電子の双方がアノー
ド３にできるだけ誘導されるようにする。

１個以上の電子捕獲を使用する場合には電子捕
獲間（第１図のカソード表面の部分１９）に円筒
状の補助電極を設けることができる。１例とし
て、円筒状の補助電極２０を第１図に破線で示
す。

１個以上の円筒状電極１５及び２０と棒状補助
電極１６とをカソード２に対し電気的に絶縁した
状態で配設し、これら電極の電位を変化させるこ
とができるため、より一層多くの電子を基板７で
なくアノード３に指向させることができる。棒状
の補助電極１６の端部２１に半径方向に延在する
円板２２を設けることにより、電場をより一層好
適に修正することができる。

基板７の直径を約30cmとする場合には、円板２
２から基板７までの距離は約２〜３cmとするのが
好適である。この場合棒状電極１６はその長さを
約10cm、直径を約３cmとする。

マグネトロン形カソードスパツタ装置のカソー
ドの浸食は、カソードの表面全体にわたつて同一
ではなく、電子捕獲の中央部２３に集中し、この
中央部において長時間の作動の後孔が形成される
ようになる。これがためカソード支持板１２によ
り機械的な力をうけるようにする必要があり、従
つて支持板１２は厚くする必要がある。しかし、
カソード保持部１２のマグネツト１３の区域は、
比較的薄くなるように選定してエンベロープ１内
の磁場の強さをできるだけ小さくし得るようにす
る。これがためカソード表面の磁場が強くなり、
これにより電子捕獲の電子が良好に発生するため
基板７上に到達する電子は僅かとなる。

第２図は第１図の半部を詳細に示す断面図であ
る。図中カソード表面の部分１７，１８及び１９
から発生する電子の通路２４を破線で示す。カソ
ード２の前方に多量ののイオン化ガスから成る２
個の円形区域２５（断面のみで示す。）が形成さ
れ、これにより２個の電子捕獲が形成されるよう
になる。円筒状補助電極１５及び棒状電極１６を
設けることにより、基板７に到達する電子の数を
著しく減少させることができ、その結果、基板７
は加熱及び電子衝撃による損傷をほとんど受けな
くなる。円筒状補助電極１５及び２０と棒状補助
電極１６とは、カソードの電子捕獲は発生しない
が磁力線が残存する部分１７，１８及び１９の近
くに設けられている。

本発明は、円形のカソード及び環状のアノード
を有するマグネトロン形カソードスパツタ装置に
限定されるものではなく、矩形及び正方形のカソ
ードを有するスパツタ装置とすることもできるこ
とは勿論である。従つてこの場合には環状アノー
ドを矩形状或いは正方形状とする。このようなス
パツタ装置では、円筒状補助電極及び棒状補助電
極も正方形又は矩形状断面とする。棒状補助電極
１６から基板までの距離も上述した実施例の場合
より大きくすることができるが、この場合スパツ
タ処理の効果は減少するようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明マグネトロン形カソードスパツ
タ装置の構成を示す断面図、第２図は前記マグネ
トロン形カソードスパツタ装置の多数の電子通路
を示す断面図である。 １……エンベロープ、２……円板状カソード、
３……アノード、４……排気管、５……扉、７…
…基板、８……カソード周縁部、９……ガスケツ
ト、１０……フランジ、１１……開口、１２……
カソード支持板、１３……マグネツト、１４……
磁力線、１５，２０……同心円筒状補助電極、１
６……棒状補助電極、２２……半径方向に延在す
る板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンベロープと、少くとも表面がスパツタす
   べき材料より成る平坦なカソード板と、前記カソ
   ード板と同軸を成すほぼ環状のアノードと、前記
   カソード板の前記アノードとは反対側に配置さ
   れ、カソード表面の１部分上に１つの電子捕獲を
   形成する磁力線のトンネル状閉曲線を少くとも１
   つ発生する磁気装置とを具えるマグネトロン形カ
   ソードスパツタ装置において、前記電子捕獲によ
   つて囲まれ、且つこれから離間され、前記カソー
   ド板の中心から同心状に延在する棒状電極と、管
   状断面を有し、前記カソード板と同軸を成し、前
   記カソード板の周縁付近から延在する補助電極を
   具え、これら前記棒状電極及び前記補助電極は、
   前記カソード板表面の前記電子捕獲の存在しない
   区域から延在させ、前記補助電極の開口及び少く
   とも前記カソード板により近い前記アノードの端
   部の開口並びに前記カソード板の周縁及び前記棒
   状電極の周縁は互いに平行に配置し、装置の作動
   中前記棒状電極を、材料をスパツタすべき基板か
   ら適宜離間して、電子がアノード方向に指向され
   るようにしたことを特徴とするマグネトロン形カ
   ソードスパツタ装置。 ２ カソード板を円板，正方形，或いは正多角形
   の形状としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のマグネトロン形カソードスパツタ装
   置。 ３ カソード表面に対し少くとも２個の電子捕獲
   を生ぜしめ、管状断面を有する同心補助電極は、
   これら電子捕獲の間においてカソード表面から延
   在させるようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載のマグネトロン形カソ
   ードスパツタ装置。 ４ 補助電極の少くとも１個をカソードに対して
   電気的に絶縁されるように配設したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記
   載のマグネトロン形カソードスパツタ装置。 ５ 棒状補助電極にはその端部に半径方向に延在
   するフランジ或いは円板を設けるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
   ３項又は第４項記載のマグネトロン形カソードス
   パツタ装置。