JPH03260067A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH03260067A JPH03260067A JP6042490A JP6042490A JPH03260067A JP H03260067 A JPH03260067 A JP H03260067A JP 6042490 A JP6042490 A JP 6042490A JP 6042490 A JP6042490 A JP 6042490A JP H03260067 A JPH03260067 A JP H03260067A
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- JP
- Japan
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- magnetic pole
- pole body
- target
- sputtering
- magnetic
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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。
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〕
この発明は、基板上に各種薄膜を形成するのに用いられ
るスパッタリング装置であって、一方の端面が板状ター
ゲットの裏面中心部に近接して対向する第１の磁極体と
、該第１の磁極体を包囲する環状に形成され前記第１の
磁極体の一方の端面と同側の端面が前記板状ターゲット
の裏面周縁側に近接して対向するとともに該第１の磁極
体の一方の端面と逆の極性を有する第２の磁極体と、該
第１．第２の磁極体のそれぞれ他方の端面を互いに磁気
結合するヨークとを備え、板状ターゲットの表面側に円
弧状の磁束を環状に形成して環状のプラズマを形成する
スパンタリングカソードを持つプレーナマグネトロン方
式のスパッタリング装置に係り、特に基板に形成された
薄膜の基板ごとの特性のばらつきが少なく、また、強磁
性材薄膜を効率よく形成することのできるスパッタリン
グ装置に関する。
るスパッタリング装置であって、一方の端面が板状ター
ゲットの裏面中心部に近接して対向する第１の磁極体と
、該第１の磁極体を包囲する環状に形成され前記第１の
磁極体の一方の端面と同側の端面が前記板状ターゲット
の裏面周縁側に近接して対向するとともに該第１の磁極
体の一方の端面と逆の極性を有する第２の磁極体と、該
第１．第２の磁極体のそれぞれ他方の端面を互いに磁気
結合するヨークとを備え、板状ターゲットの表面側に円
弧状の磁束を環状に形成して環状のプラズマを形成する
スパンタリングカソードを持つプレーナマグネトロン方
式のスパッタリング装置に係り、特に基板に形成された
薄膜の基板ごとの特性のばらつきが少なく、また、強磁
性材薄膜を効率よく形成することのできるスパッタリン
グ装置に関する。
周知のように、この種のスパッタリングＷｉｔの陰極側
を構成するスパッタリングカソードは、通常、第２図に
示すように、一方の端面が板状ターゲット１２の裏面中
心部に近接して対向する永久磁石である第１の磁極体２
と、この第１の磁極体２を包囲して環状に形成され第１
の磁極体２の一方の端面と同側の端面が板状ターゲット
の裏面周縁側に近接して対向する永久磁石である第２の
磁極体３と、前記第１．第２の磁極体２．３のそれぞれ
他方の端面を磁気的に結合する板状のヨーク１とからな
る。そして、第１．第２の磁極体２．３それぞれのター
ゲット裏面と対向する面は互いに逆の極性を有し、ター
ゲラ１−１２の表面側に円弧状の磁束４を環状に形成す
る。この状態でターゲット１２に電圧を印加すると、図
示されない被成膜基板背面側のアノードとの間に電界が
生じ、ターゲラ）１２表面側の円弧状磁束がターゲツト
面と平行になる部分で電界と磁界とが直交する。そして
、この電界によって生じた電子が、この直交部分を中心
に環状の平行磁束に沿ってサイクロイド連動ヲ行い、ス
パッタガス （スパッタリングカソードが買かれている
雰囲気ガス）を電離し、環状のマグネトロンプラズマを
発生させ、このプラズマ中のイオンが電界によりターゲ
ット方向へ加速され、ターゲット表面をスパッタし、タ
ーゲットに対向する１図示されない基板の表面にスバフ
タ粒子が分布して堆積し、薄膜が形成される。
を構成するスパッタリングカソードは、通常、第２図に
示すように、一方の端面が板状ターゲット１２の裏面中
心部に近接して対向する永久磁石である第１の磁極体２
と、この第１の磁極体２を包囲して環状に形成され第１
の磁極体２の一方の端面と同側の端面が板状ターゲット
の裏面周縁側に近接して対向する永久磁石である第２の
磁極体３と、前記第１．第２の磁極体２．３のそれぞれ
他方の端面を磁気的に結合する板状のヨーク１とからな
る。そして、第１．第２の磁極体２．３それぞれのター
ゲット裏面と対向する面は互いに逆の極性を有し、ター
ゲラ１−１２の表面側に円弧状の磁束４を環状に形成す
る。この状態でターゲット１２に電圧を印加すると、図
示されない被成膜基板背面側のアノードとの間に電界が
生じ、ターゲラ）１２表面側の円弧状磁束がターゲツト
面と平行になる部分で電界と磁界とが直交する。そして
、この電界によって生じた電子が、この直交部分を中心
に環状の平行磁束に沿ってサイクロイド連動ヲ行い、ス
パッタガス （スパッタリングカソードが買かれている
雰囲気ガス）を電離し、環状のマグネトロンプラズマを
発生させ、このプラズマ中のイオンが電界によりターゲ
ット方向へ加速され、ターゲット表面をスパッタし、タ
ーゲットに対向する１図示されない基板の表面にスバフ
タ粒子が分布して堆積し、薄膜が形成される。
このような構成のスパッタリングカソードでは、スパッ
タによってターゲット表面の種線領域が広がり、かつ深
さ方向にも種線が進行してターゲット表面の形状が変化
して行くため、種線領域表面と磁極との距離が刻々と変
化し、種線領域表面の磁界の強さが変化する。この変化
により、アノードとカソード間に投入される電力は同じ
でも種線領域に接するプラズマ中の反応状態が変化して
プラズマ密度が時間とともに変化し、１枚のターゲット
から複数の基板に薄膜を形成する際に、スパッタ初期段
階の基板に形成された薄膜と後期段階の基板に形成され
た薄、喚とで薄膜特性にばらつきを生じていた。また、
ターゲットの材質がＩＪ！Ｊ９！ｉ性材の場合には、磁
束がターゲット内を面方向に多く通過するため、ターゲ
ット表面側に十分な磁束が得られず、スパッタリング効
率が極端に下がっていた。
タによってターゲット表面の種線領域が広がり、かつ深
さ方向にも種線が進行してターゲット表面の形状が変化
して行くため、種線領域表面と磁極との距離が刻々と変
化し、種線領域表面の磁界の強さが変化する。この変化
により、アノードとカソード間に投入される電力は同じ
でも種線領域に接するプラズマ中の反応状態が変化して
プラズマ密度が時間とともに変化し、１枚のターゲット
から複数の基板に薄膜を形成する際に、スパッタ初期段
階の基板に形成された薄膜と後期段階の基板に形成され
た薄、喚とで薄膜特性にばらつきを生じていた。また、
ターゲットの材質がＩＪ！Ｊ９！ｉ性材の場合には、磁
束がターゲット内を面方向に多く通過するため、ターゲ
ット表面側に十分な磁束が得られず、スパッタリング効
率が極端に下がっていた。
この発明の目的は、種線によるターゲットの形状変化に
基づく薄膜特性のばらつきを小さくすることができ、ま
たターゲットの材質が透磁率の高いｓ磁性材の場合にも
スパッタリング効率高く成膜可能なスパッタリング装置
を提供することである。
基づく薄膜特性のばらつきを小さくすることができ、ま
たターゲットの材質が透磁率の高いｓ磁性材の場合にも
スパッタリング効率高く成膜可能なスパッタリング装置
を提供することである。
上記課題を解決するために、この発明においては、従来
のスパッタリングｖｔＷにおける第１、第２の磁極体の
間に第３の磁極体を、Ｆｋ第３の磁極体の第１．第２の
Ｉｌｉ極体それぞれの側の極性が該第１．第２の磁極体
それぞれのターゲット側端面と同一となるようにかつタ
ーゲットの面と垂直方向に移動可能に配するものとする
。
のスパッタリングｖｔＷにおける第１、第２の磁極体の
間に第３の磁極体を、Ｆｋ第３の磁極体の第１．第２の
Ｉｌｉ極体それぞれの側の極性が該第１．第２の磁極体
それぞれのターゲット側端面と同一となるようにかつタ
ーゲットの面と垂直方向に移動可能に配するものとする
。
このように、第３の磁極体を、従来のスパッタリングカ
ソードにおける第１．第２の磁極体の間に垂直方向に移
動可能に配することにより、第３の磁極体から出る磁束
が第１．第２の磁極体の間でターゲット表面側に形成さ
れている磁束に重畳され、第３の磁極体のターゲットへ
の近づけ方により、ターゲット表面側の磁束分布が変化
する。
ソードにおける第１．第２の磁極体の間に垂直方向に移
動可能に配することにより、第３の磁極体から出る磁束
が第１．第２の磁極体の間でターゲット表面側に形成さ
れている磁束に重畳され、第３の磁極体のターゲットへ
の近づけ方により、ターゲット表面側の磁束分布が変化
する。
従ってスパッタリングの進行とともに第３の磁極体とタ
ーゲットとの間隔を変えることにより、被成膜基板に形
成される薄膜の特性のばらつきを小さく抑えることがで
きる。また、ターゲットが強磁性材から威る場合には、
第３の磁極体をターゲットに近づけ、第３の磁極体から
出る磁束を、第１、第２の磁極体から出た磁束によりす
でに飽和しているターゲットを貫通してターゲット表面
側へ向かわせることにより、ターゲット表面傷の磁束を
増してスパッタリング効率を上げることができる。
ーゲットとの間隔を変えることにより、被成膜基板に形
成される薄膜の特性のばらつきを小さく抑えることがで
きる。また、ターゲットが強磁性材から威る場合には、
第３の磁極体をターゲットに近づけ、第３の磁極体から
出る磁束を、第１、第２の磁極体から出た磁束によりす
でに飽和しているターゲットを貫通してターゲット表面
側へ向かわせることにより、ターゲット表面傷の磁束を
増してスパッタリング効率を上げることができる。
第１図に本発明の一実施例によるスパッタリングカソー
ドの構造を示す、第１の磁極体２と、この第１の磁極体
２を囲んで環状に形成され該第１の磁極体２と同側の端
面が第１の磁極体と逆の極性を有する第２の磁極体３と
の間には、環状の扁平な磁極体として形成され第１の磁
極体２に面する内側の面の極性がこの第１の磁極体２の
上面と同じ極性を、また第２の磁極体３に面する外側の
面の極性がこの第２の磁極体３の上面と同じ極性を有す
る第３の磁極体５が配され、この第３の磁極体５を、駆
動モータｌＯにより１０ａ、９ａからなるウオームギア
減速機構を介して回転駆動されるねし棒９と螺合する支
持体８に植設された支持棒８ａを介して上下方向に駆動
する構造としている。なお、図中の符号６は環状に形成
され第３の磁極体５の取付は座を形成するとともにヨー
ク１１の一部を構成する可動ヨークである。
ドの構造を示す、第１の磁極体２と、この第１の磁極体
２を囲んで環状に形成され該第１の磁極体２と同側の端
面が第１の磁極体と逆の極性を有する第２の磁極体３と
の間には、環状の扁平な磁極体として形成され第１の磁
極体２に面する内側の面の極性がこの第１の磁極体２の
上面と同じ極性を、また第２の磁極体３に面する外側の
面の極性がこの第２の磁極体３の上面と同じ極性を有す
る第３の磁極体５が配され、この第３の磁極体５を、駆
動モータｌＯにより１０ａ、９ａからなるウオームギア
減速機構を介して回転駆動されるねし棒９と螺合する支
持体８に植設された支持棒８ａを介して上下方向に駆動
する構造としている。なお、図中の符号６は環状に形成
され第３の磁極体５の取付は座を形成するとともにヨー
ク１１の一部を構成する可動ヨークである。
このように、第３の磁極体５を第１．第２の磁極体２．
３の間に配すると、第３の磁極体５のＮ極から出る。１
点鎖線で示す磁束は、ターゲット１２の上面側へ向かい
、主磁束４に重畳されてターゲット上面側の磁束を強化
する。この強化の程度は、第３の磁極体５の上下方向の
位置により異なるから、スパッタリングによるターゲッ
ト上面側の種線の進行に伴って上下方向の位置を変える
ことにより、種線面に生じている磁界がスパッタリング
初期とほぼ同一のプラズマ状態を生じるように調整され
、薄膜特性のばらつきが小さく抑えられる。ここで、第
３の磁極体５のＮ極から出る磁束は下方へも曲がり、ヨ
ーク１．６内を遭遇しようとするが、第１．第２の磁極
体２．３には強力な、かつ体積の大きい、従って保有す
る磁気エネルギーの大きい永久磁石が用いられており、
通常の鋼板（ＪＩＳ記号： ５５４１）で作られたヨー
ク１１は磁束が常時飽和した状態で使用され、ヨーク６
も当然磁気的に飽和した状態にあり、ヨーク６は常に高
い磁気抵抗を示すため、ヨーク１，６内の通過が阻止さ
れ、第３の磁極体５はヨーク！１．６に影響されること
なく、第１．第２の磁極体２．３による主磁束４に重畳
されてターゲット表面例の磁束分布を変化させる磁束７
をターゲット表面側に形成することができる。
３の間に配すると、第３の磁極体５のＮ極から出る。１
点鎖線で示す磁束は、ターゲット１２の上面側へ向かい
、主磁束４に重畳されてターゲット上面側の磁束を強化
する。この強化の程度は、第３の磁極体５の上下方向の
位置により異なるから、スパッタリングによるターゲッ
ト上面側の種線の進行に伴って上下方向の位置を変える
ことにより、種線面に生じている磁界がスパッタリング
初期とほぼ同一のプラズマ状態を生じるように調整され
、薄膜特性のばらつきが小さく抑えられる。ここで、第
３の磁極体５のＮ極から出る磁束は下方へも曲がり、ヨ
ーク１．６内を遭遇しようとするが、第１．第２の磁極
体２．３には強力な、かつ体積の大きい、従って保有す
る磁気エネルギーの大きい永久磁石が用いられており、
通常の鋼板（ＪＩＳ記号： ５５４１）で作られたヨー
ク１１は磁束が常時飽和した状態で使用され、ヨーク６
も当然磁気的に飽和した状態にあり、ヨーク６は常に高
い磁気抵抗を示すため、ヨーク１，６内の通過が阻止さ
れ、第３の磁極体５はヨーク！１．６に影響されること
なく、第１．第２の磁極体２．３による主磁束４に重畳
されてターゲット表面例の磁束分布を変化させる磁束７
をターゲット表面側に形成することができる。
また、ターゲット１２が強磁性材からなるときには、第
３の磁極体５をターゲットに近づけることにより、第３
の磁極体から出る磁束が、第１．第２の磁極体から出た
磁束により飽和しているターゲットを貫通してターゲッ
ト表面側へ出るため、環状プラズマを生じさせるための
磁束量が増し、強磁性材薄膜を効率よく基板上に形成さ
せることができる。
３の磁極体５をターゲットに近づけることにより、第３
の磁極体から出る磁束が、第１．第２の磁極体から出た
磁束により飽和しているターゲットを貫通してターゲッ
ト表面側へ出るため、環状プラズマを生じさせるための
磁束量が増し、強磁性材薄膜を効率よく基板上に形成さ
せることができる。
以上に述べたように、本発明においては、一方の端面が
板状ターゲットの裏面中心部に近接して対向する第１の
磁極体と、該第１の磁極体を包囲する環状に形成され前
記第１の磁極体の一方の端面と同側の端面が前記板状タ
ーゲットの裏面周縁便に近接トて対向するとともに該第
１の磁極体の一方の端面と逆の極性を有する第２の磁極
体と、該第１．第２の磁極体のそれぞれ他方の端面を互
いに磁気結合するヨークとを備え、板状ターゲットの表
面側に円弧状の磁束を環状に形成して環状のプラズマを
形成するスパッタリングカソードを持つプレーナマグネ
トロン方式のスパッタリング装置において、前記第１．
第２の磁極体の間に第３の磁極体を、該第３の磁極体の
前記第１．第２の磁極体それぞれの側の極性が該第１．
第２の磁極体それぞれの前記一方の端面と同一となるよ
うにかつ板状ターゲットの面と垂直方向に移動可能に配
したので、第３の磁極体をターゲットの面と垂直方向に
移動させつつスパッタリングを行うことにより、ターゲ
ット表面側のプラズマがスパッタリング中はぼ同一の状
態に保たれて被酸膜基板への底膜が進行するから、１枚
のターゲットから複数の基板に薄膜を形成する際の薄膜
特性の基板ごとのばらつきを従来と比べて小さくするこ
とができる。また、ターゲットの材質が強磁性材の場合
には、第３の磁極体をターゲットに近づけてターゲット
表面側の磁束を増大させることができ、基板への強磁性
材膜の形成を効率よく行うことができる。
板状ターゲットの裏面中心部に近接して対向する第１の
磁極体と、該第１の磁極体を包囲する環状に形成され前
記第１の磁極体の一方の端面と同側の端面が前記板状タ
ーゲットの裏面周縁便に近接トて対向するとともに該第
１の磁極体の一方の端面と逆の極性を有する第２の磁極
体と、該第１．第２の磁極体のそれぞれ他方の端面を互
いに磁気結合するヨークとを備え、板状ターゲットの表
面側に円弧状の磁束を環状に形成して環状のプラズマを
形成するスパッタリングカソードを持つプレーナマグネ
トロン方式のスパッタリング装置において、前記第１．
第２の磁極体の間に第３の磁極体を、該第３の磁極体の
前記第１．第２の磁極体それぞれの側の極性が該第１．
第２の磁極体それぞれの前記一方の端面と同一となるよ
うにかつ板状ターゲットの面と垂直方向に移動可能に配
したので、第３の磁極体をターゲットの面と垂直方向に
移動させつつスパッタリングを行うことにより、ターゲ
ット表面側のプラズマがスパッタリング中はぼ同一の状
態に保たれて被酸膜基板への底膜が進行するから、１枚
のターゲットから複数の基板に薄膜を形成する際の薄膜
特性の基板ごとのばらつきを従来と比べて小さくするこ
とができる。また、ターゲットの材質が強磁性材の場合
には、第３の磁極体をターゲットに近づけてターゲット
表面側の磁束を増大させることができ、基板への強磁性
材膜の形成を効率よく行うことができる。
第１図は本発明の一実施例によるスパッタリングカソー
ドの構造を示す断＋！ｉｉ図、第２図は従来例によるス
ペックリングカソードの構造を示す断面図である。 １．１１：ヨーク、２：第１の磁極体、３：第２の磁極
体、５：第３の磁極体。
ドの構造を示す断＋！ｉｉ図、第２図は従来例によるス
ペックリングカソードの構造を示す断面図である。 １．１１：ヨーク、２：第１の磁極体、３：第２の磁極
体、５：第３の磁極体。
Claims (1)
- １）一方の端面が板状ターゲットの裏面中心部に近接し
て対向する第１の磁極体と、該第１の磁極体を包囲する
環状に形成され前記第１の磁極体の一方の端面と同側の
端面が前記板状ターゲットの裏面周縁側に近接して対向
するとともに該第１の磁極体の一方の端面と逆の極性を
有する第２の磁極体と、該第１，第２の磁極体のそれぞ
れ他方の端面を互いに磁気結合するヨークとを備え、板
状ターゲットの表面側に円弧状の磁束を環状に形成して
環状のプラズマを形成するスパッタリングカソードを持
つプレーナマグネトロン方式のスパッタリング装置にお
いて、前記第１，第２の磁極体の間に第３の磁極体を、
該第３の磁極体の前記第１，第２の磁極体それぞれの側
の極性が該第１，第２の磁極体それぞれの前記一方の端
面と同一となるようにかつ板状ターゲットの面と垂直方
向に移動可能に配したことを特徴とするスパッタリング
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6042490A JPH03260067A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6042490A JPH03260067A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03260067A true JPH03260067A (ja) | 1991-11-20 |
Family
ID=13141819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6042490A Pending JPH03260067A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03260067A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05214527A (ja) * | 1992-02-04 | 1993-08-24 | Hitachi Ltd | マグネトロン電極 |
| KR100456287B1 (ko) * | 2001-12-13 | 2004-11-09 | (주)한백 | 스퍼터링 증착장치의 스퍼터 건 |
| KR100531555B1 (ko) * | 2002-02-14 | 2005-11-28 | 주성엔지니어링(주) | 회전가능한 1개 이상의 가스분사기가 구비된 박막증착장치 및 이를 이용한 박막 증착방법 |
| JP2008514810A (ja) * | 2004-09-28 | 2008-05-08 | オー・ツェー・エリコン・バルザース・アクチェンゲゼルシャフト | マグネトロンで成膜された基板を製造する方法、およびマグネトロンスパッタ源 |
| WO2009095496A1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-06 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Magnetron sputtering source and arrangement with adjustable secondary magnet arrangement |
-
1990
- 1990-03-12 JP JP6042490A patent/JPH03260067A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05214527A (ja) * | 1992-02-04 | 1993-08-24 | Hitachi Ltd | マグネトロン電極 |
| KR100456287B1 (ko) * | 2001-12-13 | 2004-11-09 | (주)한백 | 스퍼터링 증착장치의 스퍼터 건 |
| KR100531555B1 (ko) * | 2002-02-14 | 2005-11-28 | 주성엔지니어링(주) | 회전가능한 1개 이상의 가스분사기가 구비된 박막증착장치 및 이를 이용한 박막 증착방법 |
| JP2008514810A (ja) * | 2004-09-28 | 2008-05-08 | オー・ツェー・エリコン・バルザース・アクチェンゲゼルシャフト | マグネトロンで成膜された基板を製造する方法、およびマグネトロンスパッタ源 |
| WO2009095496A1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-06 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Magnetron sputtering source and arrangement with adjustable secondary magnet arrangement |
| US10043642B2 (en) | 2008-02-01 | 2018-08-07 | Oerlikon Surface Solutions Ag, Pfäffikon | Magnetron sputtering source and arrangement with adjustable secondary magnet arrangement |
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