JPH0352534B2 - - Google Patents

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JPH0352534B2
JPH0352534B2 JP60084356A JP8435685A JPH0352534B2 JP H0352534 B2 JPH0352534 B2 JP H0352534B2 JP 60084356 A JP60084356 A JP 60084356A JP 8435685 A JP8435685 A JP 8435685A JP H0352534 B2 JPH0352534 B2 JP H0352534B2
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cathode
substrate
sputter
sputtering
hollow
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Uetsuguman Urusu
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OC Oerlikon Balzers AG
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Balzers AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカソードスパツタに関し、特に半導体
の金属化用のカソードスパツタに関する。この半
導体は製造過程間に光印刷法によつて幾何学的構
造を設け、個々の表面層に電気的結線のための外
形を設ける。円板は直径50〜200mmとし、厚さは
１／１０mmの数倍とし、外形は大部分の場合数ミクロ
ンであり、深さは個々の層の厚さにほヾ相当す
る。次に金属化層を厚さ約１ミクロンとして設け
て円板の上記外形間の電気的接点とし、次の作業
過程で別の構造を金属層に腐蝕する。金属化層の
ために使用される金属はアルミニウム、アルミニ
ウム合金、チタンタングステン合金等である。
従来の技術 金属化層の製造のために使用される既知のカソ
ードスパツタ装置は平面マグネトロンを使用し、
次の各種がある。
(1) ドラム装置 複数の基板を多角形断面を有するドラムの外
側金属面に固着する。ドラムの附近に少なくと
も１個のスパツタマグネトロンを設け、基板に
対向する部分に１個の材料源を設ける。材料源
は２本の直線の端部の曲つた線状源とする。そ
の材料源の侵蝕部は閉鎖軌道の形状となる。ド
ラムが均等に軸線を中心として回転する時に基
板は均等に被覆され、線状源の軸線方向で均等
運動の外周方向である。被覆位置での基板と板
状マグネトロンとの間の間隔は所定限度内で変
化させることができ、被覆厚さの均等性の許容
公差を超えないようにする。
(2) 皿装置 この装置では多数の基板を大きな円形の回転
皿上に取付ける。この上方に少なくとも１個の
マグネトロンを取付ける。このマグネトロンの
侵蝕部は基板に対向した位置とし、回転皿の均
等な軸線を中心とする回転間に均等に被覆する
ようにする。更に、この既知の装置では基板と
平面マグネトロンとの間隔を所定限度内で変更
可能とし、被覆厚さの均等性の公差を超えない
ようにする。
(3) １個基板装置 この装置では１個の円形基板を不動とし１個
の平面マグネトロンに対向させ、侵蝕部はリン
グ状とする。この場合は、基板直径と、侵蝕部
の円直径と、基板とマグネトロンとの間隔との
間に所定の関係を保つ必要があり、許容公差は
±５％以下とする。間隔が過小であれば基板上
の侵蝕部に対向したリング状部に中央部よりは
厚い被覆となる。間隔が過大であれば基板中央
部は厚い被覆となり、縁部に向けて著しく減少
する。
更に、被覆厚さの均等性については、何れの
場合でも、できるだけ良い均等な被覆が所要の
程度に被覆すべき基板に形成される必要があ
り、例えば、前述の電気接点の外形境界部に形
成されると共に、基板上の局部的分布に関して
各方向の縁部まで均等とする必要がある。既知
の装置によつて達成する被覆は基板面に垂直の
面について段階があり、段階被覆と称し、所定
寸法内の被覆厚さの％で示され、被覆の均等性
が既知の装置では達成されないことが多い。不
十分の段階被覆は１個の基板の装置において基
板縁部附近で多く生じ、段階の外向きの面を生
ずる。バレル装置及び皿装置では垂直段階の段
階被覆は50％以上とならない。この理は、スパ
ツタする陰極材の方向分布によるものである。
これらはランベルシエンの余弦法、即ち主強度
が陰極面に直角とする方式に準拠する。これに
関して、マグネトロンのスパツタ面からの材料
の蒸発間に腐蝕路を変更しても基本の変更には
ならない。
１個の円板の装置は平面マグネトロンの変型
として円錐形陰極面上の１個のプラズマリング
を使用することができる。この方法は内方に傾
いた方向の材料流となる。基板上の段階被覆の
問題はこれらの既知の方法では根本的に改良さ
れない。
発明の解決しようとする問題点 本発明は基板被覆のためのカソードスパツタ装
置を提供し、段階被覆を改善し、良好な被覆厚さ
の均等性を得る。
問題点を解決するための手段 本発明によるカソードスパツタによる基板被覆
装置は、基板に向かつて開いた中空体状陰極と、
陽極とを設け、該基板の方を向いた該中空体状陰
極内面にスパツタ部を形成するために、該内面の
裏側にあたる該中空体状陰極外面に磁石装置を配
置した装置において、磁石装置は作動に際してス
パツタすべき陰極内面に２個のスパツタ部を設
け、両スパツタ部のスパツタ負荷の比を制御可能
とする。
中空体状陰極面例えばCH−PS204862号のポツ
ト状としたスパツタ装置は既知である。類似の構
造として半球状凹面の陰極面も既知であり、２個
の同一軸線の巻線によつて４重磁界が生じ、陰極
面に１個のリング状侵蝕部が保たれる。この場
合、平な基板上の被覆の均等性と被覆速度とは両
巻線を流れる電流に影響される。
基板の段階的被覆、例えば半導体上に電気結線
を製造するための前述の外形上の絶縁層上の被覆
のためには既知の装置は被覆すべき物体を部分的
に囲む陰極面を有するがほとんど効果がなく、各
種方向からの被覆は夫々の負荷に相当して制御さ
れない。
作 用 本発明の装置は２組の分離したスパツタ部を有
し、２組のスパツタ源が互に無関係に夫々の負荷
に関して制御可能であり、既知の１組のみのスパ
ツタ部が円錐又は半球状陰極面に形成される装置
に比較して大きな利点を有する。本発明の装置の
利点は、両スパツタ部の寸法と配置は、平面の基
板面に均等な被覆厚さ分布とし、スパツタ負荷の
比は段階比覆に関して最適に選択されることにあ
る。更に本発明装置は合金被覆に好適であり、第
１の金属を第１のスパツタ部からスパツタし、第
２の金属を同時に第２のスパツタ部からスパツタ
する。合金の組成はスパツタ負荷の同時の又は順
次の比の制御によつて行ない、及び又は時間間隔
を適切に選択する。被覆すべき基板面の各部にお
ける合金の組成は、両スパツタ部の側面に対する
位置から各部を最初に想像するよりは著しく良く
なる。これは陰極の各表面部分か互いに被覆さ
れ、混合が基板面だけでなく陰極でも生ずるため
である。
既知のスパツタマグネトロンを本発明の要旨に
従つて配置するには最も簡単には平面陰極面を有
するマグネトロンの第１のスパツタ部と、これに
直角の円筒形陰極面を有するマグネトロンによる
第２のスパツタ部によつて形成できる。２個の円
錐形陰極部も実施例で示す通り容易に本発明によ
つて形成できる。
実施例 第１図に示す実施例において、陰極１は被覆材
料製の板状マグネトロンとし、陰極１に結合して
冷却水通路を有する冷却材２を設ける。陰極は冷
却材にろう材、溶接、又は加圧する。
板状マグネトロンの磁石装置として第１図に示
す例では、鉄ヨーク３と巻線４とを有する電磁石
製とし、筒型磁石として示す。この磁石装置を永
久磁石とすることもできる。陰極は非磁性材料製
とし、磁界線が貫通し、リング状に閉鎖した磁界
線のトンネルが開放側に形成され、作動中に電子
とイオンとを閉じこめる機能となる。イオンは陰
極のイオン結合によつて案内されて被覆材料のス
パツタ部５内でカソードスパツタを行なう。
上述の例では円形基板６を不動の１個の板とし
て被覆する。できるだけ均質の被覆を行なうため
に、板状マグネトロンは陰極中空スペースの底部
を回転体として構成し、基板６に対して平行に同
一軸線上に可動とする。
上述の構成は既知の構成に相当する。この場合
は陰極１と基板６との距離及びスハツタ部５の直
径を選択してできるだけ均等な被覆を行なう。
本発明による構成は、上述の構成に附加して第
２のマグネトロンを設け、被覆材料の中空円筒陰
極７、冷却円筒８、鉄ヨーク９、巻線１０によつ
て形成する。第２のマグネトロンの陰極面は図示
の通り、平面の第１のマグネトロンに対して直角
であり、共働して基板の方向に開いた中空スペー
スを形成する。両陰極面は図示の例では電気的機
械的に互に１個の中空体状陰極に結合形成され、
絶縁板１１、陽極１２と共に構成ユニツトとな
り、基板６は支持部材１３によつて軸線方向に案
内され、被覆される。
スパツタ作動のためには、陽極と陰極は所要電
圧とする必要がある。特に簡単な方法は１個の給
電装置として両マグネトロンガス放電を同じ点弧
電圧とする。これによつて、次の実施例に述べる
両マグネトロンの陰極の電気的絶縁を行なう必要
がない。両被覆部５，１４の被覆電圧の比は巻線
４，１０の電流の相当値によつて制御し、基板と
基板隣接部とは均等に被覆される。
本発明による装置は両被覆部を選択的に直流又
は交流で作動できる。本発明の利点は何れの場合
にも得られる。更に基板に既知の方法で直流又は
交流を作用させることができ、基板面上のプラズ
マの作用を制御できる。
他の特長として、磁界の相対運動によつて基板
に対するスパツタ部の相対運動が得られる。第２
図の実施例においては陰極は動かさずに磁石のみ
を動かす。これによつて、陰極の利点度が良くな
り、陰極の異なる各部から被覆材料が供給され均
等な被覆となる。
第２図は真空ハウジングのフランジ２１を有す
る一部２０を示し、例えば他の真空室又は真空ポ
ンプ装置に取付可能である。ハウンジグ部２０の
下側に底部２２を絶縁材２３とｏリング２４，２
５を介して気密に取付ける。ハウジングの真空室
を形成する内側は陰極部２６，２７を被覆すべき
材料で作るようにし、バレル型とする。開放側に
は被覆すべき基板２８を設ける。ハウジング部２
０の外側には第１のリング状磁石装置２９を設
け、回転可能に支承した外側マントルすなわち外
被３１に固着する。第１の磁石装置はスパツタ室
内の陰極２６に磁界を生じ既知の通り、第１のス
パツタ部に作用して被覆を行ない、陰極と基板と
の間に所要の圧力を作用させる。
同様にして、底部２２の下側にも、偏心的に配
置された二つのリング状磁石装置が具備され、こ
れらは回転可能の外被３１に結合された本体３４
に支持され、従つて回転によつてそれ自体随伴運
動をさせられる。この第２の磁石装置は、陰極２
７の上側にあるスパツタ室の内側に第２のスパツ
タ部の作業のために必要な磁界を作り出してい
る。
磁石装置の極性は好適な例で、両装置が反対方
向に反撥するように選択する。傾斜即ち、リング
状磁石装置の軸線と中空体状陰極の軸線との間の
角度並びに両磁石装置の偏心度は、磁石装置が回
転に際して常に予じめ選択した最小間隔となるよ
うにする。
第２回に示す通り、ハウジング底部２２に固着
したスタブ軸３５を設け、底板３５及び被３１を
球軸受３６を介して回転可能に軸３５に支承し、
両部分３５，３１の回転を取付軸３７、歯車３８
を介して球軸受ハウジングに固着した歯車３９に
かみ合す。
陰極２６に共働するリング状磁石装置２９を傾
け、陰極２７に属する磁石装置を陰極に対して非
対称配置として第２図に示すようにし、回転運動
によつて固定の陰極面に対して磁界の周期的変動
を生ずる。これによつて陰極の各面部分からの均
等なスパツタが生じ、この運動も時間的に互に同
調させ陰極材料の最大の利点を行なうことを得る
ため極めて望ましい。
第２図に示す実施例は、両マグネトロンの形成
するスパツタ部のスパツタ負荷の比の制御を行な
う他の方法を示す。この場合は２個の分離した放
電装置を必要とする。この方法によつて、互に絶
縁した陰極部に種々の電位を供給してスパツタ負
荷を制御することができる。
上述の説明は例示として２個の陰極部分とし、
スパツタ負荷の比を制御可能と記載した。しかし
当業者に明らかである通り、本発明の陰極は３個
以上のスパツタ部、即ち多部分として形成可能で
あり、各部は個々のスパツタ負荷の制御を行な
い、各種の要求に適応できる。本発明によるスパ
ツタ部のスパツタ負荷の制御は既知の技法で行な
うことができ、各要求に応じて行ない得る。更に
負荷比の一定保持のための制御装置として２個以
上のスパツタ部を形成することもできる。所要に
応じて、個々のスパツタ部を交互に作動させ、被
覆時間によつて定まる個々のスパツタ部の負荷に
よつて各通電時間を定める制御を行なう。この種
の負荷調整装置は文献に示され、本発明の要旨で
はない。本発明の２個以上のスパツタ部を設ける
ことは特徴を形成し、少なくとも２個のスパツタ
部によつてスパツタ負荷の比を制御可能とする。
発明の効果 本発明によつて少なくとも２個のスパツタ部
５，１４を設け、両部のスパツタ負荷の比を制御
可能とし、これによつて均等な被覆が得られ、基
板面６上の被覆材料の段階とした被覆面とするこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例によつて底部の
平面マグネトロンと側壁のリング状マグネトロン
によつてドラム状とした断面図、第２図は第２の
実施例として２個の円錐状陰極部を陰極中空スペ
ースに設けた断面図である。 １，２６，２７……陰極、２，８……冷却材、
３，９……ヨーク、４，１０……巻線、５，１４
……スパツタ部、６，２８……基板、１１，２３
……絶縁材、１２……陽極、２９，３２……磁石
装置、３５……スタブ軸、３６……球軸受、３
８，３９……歯車。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ カソードスパツタによる基板被覆装置であつ
    て、基板に向かつて開いた中空体状陰極と、陽極
    とを設け、該基板の方を向いた該中空体状陰極内
    面にスパツタ部を形成するために、該内面の裏側
    にあたる該中空体状陰極外面に磁石装置を配置し
    た装置において、 上記磁石装置３，４，９，１０，２９，３２は
    作動に際してスパツタすべき陰極１；７，２６，
    ２７内面に２個のスパツタ部５，１４を設け、両
    スパツタ部のスパツタ負荷の比を制御可能とする
    ことを特徴とするカソードスパツタによる基板被
    覆装置。 ２ 前記中空体状陰極１，７を一側に開いた中空
    円筒とし、第１のスパツタ部１４はほヾ円筒面と
    し、第２のスパツタ部５は円筒の閉鎖端面とする
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
    置。 ３ 前記中空体状陰極２６，２７を円錐状とし、
    円錐の軸を共有する別個の２部分が第１第２のス
    パツタ部を形成することを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の装置。 ４ 前記陰極２６，２７を２部分とし、両部分に
    別の結線によつて別の陰極電位を供給することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 磁石装置２９，３２によつて生ずる磁界を陰
    極２６，２７に対して可動とすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 前記磁石装置を２個のリング状部分装置９，
    １０，２９；３，４，３２とすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の装置。 ７ 前記リング状部分装置を中空体状陰極２６，
    ２７の軸線を中心として回転可能とすることを特
    徴とする特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 磁石２９，３２の極性は部分装置が互に反撥
    するようにすることを特徴とする特許請求の範囲
    第６項記載の装置。 ９ リング状部分装置２９の軸線と中空体状陰極
    ２６の軸線間の角度を調整可能とすることを特徴
    とする特許請求の範囲第６項記載の装置。
JP60084356A 1984-04-19 1985-04-19 カソードスパツタによる基板被覆装置 Granted JPS60234970A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1970/84-7 1984-04-19
CH1970/84A CH659484A5 (de) 1984-04-19 1984-04-19 Anordnung zur beschichtung von substraten mittels kathodenzerstaeubung.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60234970A JPS60234970A (ja) 1985-11-21
JPH0352534B2 true JPH0352534B2 (ja) 1991-08-12

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JP60084356A Granted JPS60234970A (ja) 1984-04-19 1985-04-19 カソードスパツタによる基板被覆装置

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JP (1) JPS60234970A (ja)
CH (1) CH659484A5 (ja)
DE (1) DE3506227A1 (ja)
FR (1) FR2563239B1 (ja)
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