JPH0330969B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0330969B2 JPH0330969B2 JP58188485A JP18848583A JPH0330969B2 JP H0330969 B2 JPH0330969 B2 JP H0330969B2 JP 58188485 A JP58188485 A JP 58188485A JP 18848583 A JP18848583 A JP 18848583A JP H0330969 B2 JPH0330969 B2 JP H0330969B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- leakage magnetic
- target
- field strength
- change
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はFeを代表とする磁性体のスパツタ装
置に関する。
置に関する。
従来、磁性体を高速スパツタリングするために
永久磁石を使用したマグネトロンカソードが使用
されている。しかし、永久磁石を使用したマグネ
トロンカソードの場合、使用するターゲツトの厚
さがスパツタリングにより薄くなるに従いターゲ
ツトの飽和磁束量が減少し、ターゲツト表面に漏
洩する磁場の強度が強い方に変化する。その結
果、放電の特性が変化し、膜の付着速度が変化す
る。また、ターゲツトの厚みが初期の厚みに対し
半分位になると、漏洩磁場強度が正常なマグネト
ロン放電を維持できなくなる程度まで強くなり、
放電が停止する場合もある。
永久磁石を使用したマグネトロンカソードが使用
されている。しかし、永久磁石を使用したマグネ
トロンカソードの場合、使用するターゲツトの厚
さがスパツタリングにより薄くなるに従いターゲ
ツトの飽和磁束量が減少し、ターゲツト表面に漏
洩する磁場の強度が強い方に変化する。その結
果、放電の特性が変化し、膜の付着速度が変化す
る。また、ターゲツトの厚みが初期の厚みに対し
半分位になると、漏洩磁場強度が正常なマグネト
ロン放電を維持できなくなる程度まで強くなり、
放電が停止する場合もある。
かかる状態を改良する案として永久磁石の代り
に電磁石を使用した、マグネトロンカソードが提
案されている。
に電磁石を使用した、マグネトロンカソードが提
案されている。
永久磁石の代りに電磁石を使用すれば、ターゲ
ツトの厚みの変化に対応して電磁石のコイルの励
磁電流を変化させることにより漏洩磁場強度を変
化させることができる。
ツトの厚みの変化に対応して電磁石のコイルの励
磁電流を変化させることにより漏洩磁場強度を変
化させることができる。
しかし、この電磁石を使用したマグネトロンカ
ソードを有するスパツタ装置において実際に装置
を運転していく場合、ターゲツトの消耗又はその
消耗による漏洩磁場強度の変化を検知する手段を
持たなくては制御性、再現性の良いスパツタリン
グが行えない。ターゲツトの消耗又は漏洩磁場強
度そのものの変化を測定器を用いて真空室内で直
接的に行おうとする場合、装置の運転中は困難で
ある。また、運転と運転の合間に行う場合、一回
の運転が終了したら真空室を大気にするバツチ式
のスパツタ装置の場合なら可能であるが、基板の
挿入のための予備室を設けた連続式の装置の場
合、スパツタ室は常に真空状態に維持されてお
り、漏洩磁場強度の変化を検知する毎に真空室を
大気状態にしていては本来の装置性能である量産
性、再現性が損なわれる。
ソードを有するスパツタ装置において実際に装置
を運転していく場合、ターゲツトの消耗又はその
消耗による漏洩磁場強度の変化を検知する手段を
持たなくては制御性、再現性の良いスパツタリン
グが行えない。ターゲツトの消耗又は漏洩磁場強
度そのものの変化を測定器を用いて真空室内で直
接的に行おうとする場合、装置の運転中は困難で
ある。また、運転と運転の合間に行う場合、一回
の運転が終了したら真空室を大気にするバツチ式
のスパツタ装置の場合なら可能であるが、基板の
挿入のための予備室を設けた連続式の装置の場
合、スパツタ室は常に真空状態に維持されてお
り、漏洩磁場強度の変化を検知する毎に真空室を
大気状態にしていては本来の装置性能である量産
性、再現性が損なわれる。
また、漏洩磁場強度そのものの変化を検知する
代りに、膜付着速度の変化を水晶発振式モニタを
利用して検知し、カソードの電源にフイードバツ
クする方法は、蒸着装置と類似で一般的方法と考
えられるが、マグネトロンカソードを使用するス
パツタ装置の場合、次の問題点がある。即ち、タ
ーゲツトがスパツタリングされて薄くなつていく
状態は、第１図に示す如く、一様でなくターゲツ
ト２の断面が谷の様な形状になつていく。これは
ターゲツトの浸食形状によつて、膜厚分布が変化
することを意味する。このため、カソードに対向
させて尚かつ基板ホルダ等の妨げにならない場所
にモニタを置いた場合、ターゲツトの浸食による
膜厚分布の変化で、正しい膜付着速度変化を検知
できない。
代りに、膜付着速度の変化を水晶発振式モニタを
利用して検知し、カソードの電源にフイードバツ
クする方法は、蒸着装置と類似で一般的方法と考
えられるが、マグネトロンカソードを使用するス
パツタ装置の場合、次の問題点がある。即ち、タ
ーゲツトがスパツタリングされて薄くなつていく
状態は、第１図に示す如く、一様でなくターゲツ
ト２の断面が谷の様な形状になつていく。これは
ターゲツトの浸食形状によつて、膜厚分布が変化
することを意味する。このため、カソードに対向
させて尚かつ基板ホルダ等の妨げにならない場所
にモニタを置いた場合、ターゲツトの浸食による
膜厚分布の変化で、正しい膜付着速度変化を検知
できない。
この水晶発振式モニタによる検出方法のもう一
つの欠点は、特に装置が連続装置の場合、水晶発
振子の寿命がターゲツトの寿命より桁違いに短
く、ターゲツトを交換するまでに何回か水晶発振
子を交換しなくてはならなくなる点である。この
ため、真空室を大気開放しなくてはならず連続装
置の長所が損なわれる。
つの欠点は、特に装置が連続装置の場合、水晶発
振子の寿命がターゲツトの寿命より桁違いに短
く、ターゲツトを交換するまでに何回か水晶発振
子を交換しなくてはならなくなる点である。この
ため、真空室を大気開放しなくてはならず連続装
置の長所が損なわれる。
本発明はかかる問題点を解決しようとするもの
で、磁性体をスパツタリングするための電磁石を
含むカソードを有するスパツタ装置において、タ
ーゲツトの消耗による漏洩磁場強度の変化を真空
案外で検知する手段と、その検知した変化に対応
して漏洩磁場強度を変化させあらかじめ定められ
た設定値に戻すための自動制御機構を有すること
を特徴とする。
で、磁性体をスパツタリングするための電磁石を
含むカソードを有するスパツタ装置において、タ
ーゲツトの消耗による漏洩磁場強度の変化を真空
案外で検知する手段と、その検知した変化に対応
して漏洩磁場強度を変化させあらかじめ定められ
た設定値に戻すための自動制御機構を有すること
を特徴とする。
次に、本発明の一実施例について説明する。
第２図は本発明によるスパツタ装置における自
動制御回路のブロツク図である。
動制御回路のブロツク図である。
１は真空室を示し、排気系統は省略してある。
２はターゲツト、３は電磁石を含むカソード、４
は電磁石の励磁コイル用直流電源、５はスパツタ
リング用の直流高圧電源、６は自動制御用増幅
器、７は電流検出器である。
２はターゲツト、３は電磁石を含むカソード、４
は電磁石の励磁コイル用直流電源、５はスパツタ
リング用の直流高圧電源、６は自動制御用増幅
器、７は電流検出器である。
本図において、カソード３の励磁コイル１２に
3.5Aの電流を流すと、８mmtのFeのターゲツト２
の表面から垂直方向に６mm離れた点におけるター
ゲツト２と平行方向の漏洩磁場の強さＢの最大値
は340ガウスである。この時の放電電流Ｉとカソ
ード２のバイアス電圧Ｖとの放電特性を第３図に
示す。このような状態において、カソード２への
印加電圧を一定に保ちつつ励磁コイル１２の電流
を増加させると放電電流Ｉと漏洩磁場強度Ｂとの
関係は第４図のようになる。このことから、放電
電流Ｉの変化を検知することにより漏洩磁場強度
Ｂの変化を検出できる。この変化分を電流検出器
７から自動制御用増幅器６を通して励磁コイル電
源４にフイードバツクすれば漏洩磁場強度Ｂの変
化を打消すことができ、放電電流Ｉをを一定に保
つことが可能となる。
3.5Aの電流を流すと、８mmtのFeのターゲツト２
の表面から垂直方向に６mm離れた点におけるター
ゲツト２と平行方向の漏洩磁場の強さＢの最大値
は340ガウスである。この時の放電電流Ｉとカソ
ード２のバイアス電圧Ｖとの放電特性を第３図に
示す。このような状態において、カソード２への
印加電圧を一定に保ちつつ励磁コイル１２の電流
を増加させると放電電流Ｉと漏洩磁場強度Ｂとの
関係は第４図のようになる。このことから、放電
電流Ｉの変化を検知することにより漏洩磁場強度
Ｂの変化を検出できる。この変化分を電流検出器
７から自動制御用増幅器６を通して励磁コイル電
源４にフイードバツクすれば漏洩磁場強度Ｂの変
化を打消すことができ、放電電流Ｉをを一定に保
つことが可能となる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第５図は本発明の他の実施例の自動制御回路の
ブロツク図である。第２図と同じものは同一番号
を付した。
ブロツク図である。第２図と同じものは同一番号
を付した。
８は高周波フイルタ、９はスパツタリング用高
周波電源、１０は高周波整合回路、１１はカソー
ドにかかる自己バイアス電圧の検出器である。
周波電源、１０は高周波整合回路、１１はカソー
ドにかかる自己バイアス電圧の検出器である。
本実施例では、前記実施例と同様に励磁コイル
１２に電流を流し、ターゲツト２の表面への漏洩
磁場強度を適当にセツトした後、高周波電源９よ
り13.56MHzの高周波電力をカソード３に供給す
ると、自己バイアス電圧Ｖと供給電力Ｐとの関係
は第６図に示すような特性を示す。
１２に電流を流し、ターゲツト２の表面への漏洩
磁場強度を適当にセツトした後、高周波電源９よ
り13.56MHzの高周波電力をカソード３に供給す
ると、自己バイアス電圧Ｖと供給電力Ｐとの関係
は第６図に示すような特性を示す。
このような状態において励磁コイル１２の電流
を増加させると、自己バイアス電圧Ｖと漏洩磁場
強度Ｂとの関係は第７図のようになる。このこと
から、自己バイアス電圧Ｖの変化を検出器１１で
検知することにより、漏洩磁場強度Ｂの変化を検
出できる。そして、バイアス電圧Ｖの変化分を検
出器１１から自動制御用増幅器６を通して励磁コ
イル電源４にフイードバツクすれば漏洩磁場強度
Ｂの変化を打消すことができ、、自己バイアス電
圧を一定に保つことが可能となる。
を増加させると、自己バイアス電圧Ｖと漏洩磁場
強度Ｂとの関係は第７図のようになる。このこと
から、自己バイアス電圧Ｖの変化を検出器１１で
検知することにより、漏洩磁場強度Ｂの変化を検
出できる。そして、バイアス電圧Ｖの変化分を検
出器１１から自動制御用増幅器６を通して励磁コ
イル電源４にフイードバツクすれば漏洩磁場強度
Ｂの変化を打消すことができ、、自己バイアス電
圧を一定に保つことが可能となる。
以上述べた二つの実施例は、漏洩磁場強度Ｂを
直接的に測定する方法ではなく、間接的な方法を
採用している。直接的な方法としては、ホール効
果を利用した磁気プローブが一般的であるが、第
１図に示した様に、磁場測定はターゲツトの浸食
部分の中心にあたるａ点又は−ａ点にて行うのが
精度上望ましい。しかし、スパツタリングを行つ
ている最中にａ点又は−ａ点にプローブを設置し
ておくことは膜作成上好ましくない。従つて、ス
パツタリング中はプローブが膜作成の障害になら
ない所に待避でき、測定のサイクルになつた時に
所定の位置までプローブを真空を保持したまま移
動させなくてはならない。これは本発明による二
つの間接的方法に比較すると機構が複雑であり、
かつ高価である。
直接的に測定する方法ではなく、間接的な方法を
採用している。直接的な方法としては、ホール効
果を利用した磁気プローブが一般的であるが、第
１図に示した様に、磁場測定はターゲツトの浸食
部分の中心にあたるａ点又は−ａ点にて行うのが
精度上望ましい。しかし、スパツタリングを行つ
ている最中にａ点又は−ａ点にプローブを設置し
ておくことは膜作成上好ましくない。従つて、ス
パツタリング中はプローブが膜作成の障害になら
ない所に待避でき、測定のサイクルになつた時に
所定の位置までプローブを真空を保持したまま移
動させなくてはならない。これは本発明による二
つの間接的方法に比較すると機構が複雑であり、
かつ高価である。
以上述べた如く、放電電流又は自己バイアス電
圧をモニタしてその変化分を知ることにより、真
空状態を維持したままで尚かつ連続のスパツタ中
でもターゲツトの消耗を測定することもでき、漏
洩磁場強度言い換えれば、放電電流あるいは自己
バイアス電圧を一定にして再現性の良い放電状態
を維持できる。
圧をモニタしてその変化分を知ることにより、真
空状態を維持したままで尚かつ連続のスパツタ中
でもターゲツトの消耗を測定することもでき、漏
洩磁場強度言い換えれば、放電電流あるいは自己
バイアス電圧を一定にして再現性の良い放電状態
を維持できる。
第１図は電磁石方式のカソードの主要部分の断
面図とターゲツト表面でのターゲツト面に平行な
成分の漏洩磁場強度の分布との関係を示し、第２
図はカソード用電源として直流電圧電源を用いた
場合の本発明によるスパツタ装置における自動制
御回路のブロツク図、第３図は第２図においてあ
る一定の漏洩磁場強度Ｂにおける放電特性を示し
た図、第４図は一定カソード電圧における漏洩磁
場強度Ｂと放電電流との関係を示した図、第５図
はカソード用電源として高周波電源を用いた場合
の本発明によるスパツタ装置における自動制御回
路のブロツク図、第６図は第５図においてある一
定の漏洩磁場強度Ｂにおけるカソード投入高周波
電力Ｐとカソードに現われる自己バイアス電圧Ｖ
との関係を示した図、第７図は一定高周波電力に
おける漏洩磁場強度Ｂと自己バイアス電圧Ｖとの
関係を示した図。 １……真空室、２……ターゲツト、３……カソ
ード、４……電磁石励磁コイル用直流電源、５…
…スパツタリング用直流高圧電源、６……自動制
御用増幅器、７……電流検出器、８……高周波フ
イルタ、９……スパツタリング用高周波電源、１
０……高周波整合回路、１１……自己バイアス電
圧検出器、１２……励磁コイル、１３……ヨー
ク。
面図とターゲツト表面でのターゲツト面に平行な
成分の漏洩磁場強度の分布との関係を示し、第２
図はカソード用電源として直流電圧電源を用いた
場合の本発明によるスパツタ装置における自動制
御回路のブロツク図、第３図は第２図においてあ
る一定の漏洩磁場強度Ｂにおける放電特性を示し
た図、第４図は一定カソード電圧における漏洩磁
場強度Ｂと放電電流との関係を示した図、第５図
はカソード用電源として高周波電源を用いた場合
の本発明によるスパツタ装置における自動制御回
路のブロツク図、第６図は第５図においてある一
定の漏洩磁場強度Ｂにおけるカソード投入高周波
電力Ｐとカソードに現われる自己バイアス電圧Ｖ
との関係を示した図、第７図は一定高周波電力に
おける漏洩磁場強度Ｂと自己バイアス電圧Ｖとの
関係を示した図。 １……真空室、２……ターゲツト、３……カソ
ード、４……電磁石励磁コイル用直流電源、５…
…スパツタリング用直流高圧電源、６……自動制
御用増幅器、７……電流検出器、８……高周波フ
イルタ、９……スパツタリング用高周波電源、１
０……高周波整合回路、１１……自己バイアス電
圧検出器、１２……励磁コイル、１３……ヨー
ク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電磁石を含むカソードを有するスパツタ装置
において、直流高圧電源あるいは高周波電源に接
続され、ターゲツトの消耗による漏洩磁場強度の
変化を検知する手段と、その検知した変化に対応
して漏洩磁場強度を可変させあらかじめ定められ
た設定値に戻すための自動制御機構とを有するこ
とを特徴とするスパツタ装置。 ２ 漏洩磁場強度の検知手段として、スパツタリ
ング中の放電電流の変化を検出する手段を有する
ことを特徴とする特許請求範囲第１項記載のスパ
ツタ装置。 ３ 漏洩磁場強度の検知手段として、スパツタリ
ング中の自己バイアス電圧の変化を検出する手段
を有することを特徴とする特許請求範囲第１項記
載のスパツタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18848583A JPS6080212A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18848583A JPS6080212A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080212A JPS6080212A (ja) | 1985-05-08 |
| JPH0330969B2 true JPH0330969B2 (ja) | 1991-05-01 |
Family
ID=16224553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18848583A Granted JPS6080212A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6080212A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1088341A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-07 | Anelva Corp | 低圧力放電スパッタ装置及びスパッタ制御方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7510797B2 (ja) * | 2020-06-24 | 2024-07-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57147265U (ja) * | 1981-03-11 | 1982-09-16 |
-
1983
- 1983-10-11 JP JP18848583A patent/JPS6080212A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1088341A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-07 | Anelva Corp | 低圧力放電スパッタ装置及びスパッタ制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6080212A (ja) | 1985-05-08 |
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