JPH04202771A

JPH04202771A - マグネトロンスパッター装置

Info

Publication number: JPH04202771A
Application number: JP33875090A
Authority: JP
Inventors: Yoji Arita; 陽二有田
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-23

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、マグネトロンスパッター装置に関するもので
あり、詳しくは、マグネトロンを改造することなく、強
磁性体ターゲット材の利用効率を高めたマグネトロンス
パッター装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のマグネトロンスパッター装置を第５図によって説
明する。

第５図（ａ）は、従来のマグネトロンスパッター装置の
一例を示す斜視図、第５図（ｂ）は、第５図（ａ）のＰ
Ａ−ＰＢ線による断面図である。

従来のマグネトロンスパッター装置は、内側主磁極（２
）、該内側主磁極を取り囲み且つ反対の極性を持つ外側
主磁極（３）、内側主磁極（２）から外側主磁極（３）
近傍の両主磁極上に配置されたバッキングプレート（５
）上に載置されたターゲット材（１）から主として構成
される。そして、両生磁極の底部は、通常、軟鋼などの
軟磁性体からなる磁気ヨーク（４）で結合され、磁気回
路を構成している。

なお、バッキングプレート（５）は、通常、銅、ステン
レスなどの非磁性材料にて構成される。

上記の各部は、真空容器に収容されており、使用に当た
っては、低圧のＡｒ雰囲気とし、ターゲット材（１）と
ディスク等の被スパッター物（図示せず）の間に電圧を
印加し、ターゲット材（１）表面から飛び出した電子に
よりＡｒガスをイオン化し、このＡｒイオンかターゲッ
ト材（１）に衝突することにより、ターゲット材（１）
の物質をたたき出して被スパッター物の表面に薄膜を生
成させる。

そして、ターゲット材（１）上面付近において両生磁極
（２）、（３）が形成する矢印方向のドーム状の洩れ磁
場は、ターゲット材（１）の表面から飛び出した電子を
効率よく捕獲し、スパッター効率を高める。

すなわち、前記のようなプレーナマグネトロンスパッタ
ー装置においては、両生磁極（２）、（３）が形成する
ドーム状の漏れ磁場でプラズマを閉じこめることにより
高速スパッタリングを可能にしている。そして、磁力線
によるプラズマに対する磁気圧は、磁力線に直角方向に
作用するから、第５図（ｂ）に示すように磁力線に湾曲
がある場合には、プラズマは、両生磁極付近からそれぞ
れドーム状の洩れ磁場の中央部に押され、ドームの天井
付近ではプラズマか厚くなるものと考えられる。

事実、第６図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第５図に示
すマグネトロンスパッター装置において、強磁性体ター
ゲット材（１）を使用した場合の磁場分布とターゲット
材（１）のエロージョンパターンを示す説明図であるが
、これから明らかなように、両生磁極（２）、（３）が
形成するドーム状の漏れ磁場の天井、つまり、漏れ磁場
の垂直成分の磁束密度がゼロになる位置で強磁性体ター
ゲット材（１）のエロージョンが最も激しい。

なお、第６図（ａ）中、（±）は、強磁性体ターゲット
材（１）に垂直な成分、（／／）は、水平成分を表す（
以下同じ）。そして、強磁性体ターゲット材の場合は、
第６図（ｂ）に示すように、エロージョンが発生すると
強磁性体タープ・ソト材（１）からの磁束の洩れ出しが
起こり、その結果、エロージョン部分では磁場強度が増
し、それ以外の部分では減少するため、二ローションは
極めて狭い領域で選択的に発生する。

本発明者は、先に、斯かる局所的エロージョンを防止す
るように改良されたマグネトロンスパッター装置を提案
した（特開昭６３−１５７８６６号、特開平１−２７９
７５４号、同２−１０７７６４号等参照）。

上記のマグネトロンスパッター装置は、内側主磁極（２
）と外側主磁極（３）との間に、両生磁極（２）、（３
）が形成する漏れ磁場を部分的にキャンセルする軟磁性
体や永久磁石等を配置することにより、前記漏れ磁場の
ターゲット材（１）に垂直な成分の勾配を両生磁極（２
）、（３）の中央部では小さく、両生磁極（２）、（３
）の付近で大きくしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかながら、上記の装置は、マクネトロンそのものを改
造するものであるから、既設の装置においては大掛かり
な改造を必要とする。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、強磁性
体ターゲット材の局所的エロージョンを防止するように
改良された装置であるが、先に提案された装置とは異な
り、大掛かりな改造を必要せずに既設の装置にも容易に
適用し得るように更に改良されたマグネトロンスパッタ
ー装置の提供を目的としたものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明の要旨は、内側主磁極（２）、該内側
主磁極を取り囲み且つ反対の極性を持つ外側主磁極（３
）、内側主磁極（２）から外側主磁極（３）近傍の両主
磁極上に配置されたパッキングプレート（５）上に載置
された強磁性体ターゲット材（１）から主として構成さ
れるマグネトロンスパッター装置において、強磁性体タ
ーゲット材（１）は、内側主磁極（２）の外径より大き
い内径と外側主磁極（３）の内径より小さい外径を有す
る中空形状に成されており、そして、強磁性体ターゲッ
ト材（１）の中心部および外側部におけるバッキンプレ
ート（５）の上面露出部分は絶縁体で覆われていること
を特徴とするマグネトロンスパッター装置に存する。

〔作　用〕

中空形状に成された強磁性体ターゲット材（１）は、そ
の内外周部において、大きな磁束の吸い込み洩れ出しを
行う。その結果、両主磁極（２）、（３）が形成する漏
れ磁場のターゲット材（１）に垂直な成分の勾配は、両
主磁極（２）、（３）の中央部では小さく、両主磁極（
２）、（３）の付近で大きくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基ついて説明するが、本
発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。

第１図は、本発明の一実施例を示す部分断面図であり、
第５図（ｂ）に相当するものである。

本発明のマグネトロンスパッター装置は、基本的には、
第５図に示した従来の装置と同一であり、内側主磁極（
２）、該内側主磁極を取り囲み且つ反対の極性を持つ外
側主磁極（３）、内側主磁極（２）から外側主磁極（３
）近傍の両主磁極上に配置されたバッキングプレート（
５）上に載置された強磁性体ターゲット材（１）から主
として構成される。

本発明の特徴は、強磁性体ターゲット材（１）を内側主
磁極（２）の外径より大きい内径と外側主磁極（３）の
内径より小さい外径を有する中空形状に形成した点にあ
る。

第１図に示した中空形状の強磁性体ターゲット材（１）
は、厚さ２．４ｍｍのＦｅＣｏ強磁性体から成る。そし
て、このような中空形状の強磁性体ターゲット材（１）
は、例えば、円弧状の複数枚の強磁性体ターゲットを接
合することにより、容易に製作することかできる。

強磁性体ターゲラ）　（１）は、両主磁極（２）、（３
）か形成する漏れ磁場によって矢印の方向に磁化される
。そして、磁化された強磁性体ターゲット（１）がその
上面で形成する漏れ磁場は、両主磁極（２）、（３）が
形成する漏れ磁場を部分的に打ち消すように作用し、結
果として、第２図（ａ）の磁場分布に示すように、両主
磁極（２）、（３）が形成する漏れ磁場の強磁性体ター
ゲット材（１）に垂直な成分の勾配は、両生磁極（２）
、（３）の中央部では小さくなり、従って、強磁性体タ
ーゲット材（１）の局所的エロージョンは防止されてエ
ロージョン領域が拡大する。

これに対し、第５図に示す従来の装置の場合は、強磁性
体ターゲット材（１）の中心部におけるそれ自体による
磁束の吸い込みは殆どなく、むしろ、強磁性体ターゲッ
ト材（１）の中心部では磁束が洩れ出すために、その上
での磁場分布は、第５図（ａ）に示す通り、垂直な成分
の勾配は強磁性体ターゲット材（１）かない場合よりも
大きくなる。

そして、スパッタリングの結果、従来の装置においては
、強磁性体ターゲット材（１）の寿命か投入電力で約１
０ｋｗｈであったのに対し、本発明の装置においては、
約２５ｋｗｈと大幅に増大した。

また、第２図（ｂ）のエロージョンパターンに示すよう
に、強磁性体ターゲット材（１）のエロージョン領域も
、従来例である第５図（ｂ）と比較して有効に改善され
ている。

第１図中、（７）は、通常アルミナ焼結体からなる絶縁
体であり、強磁性体ターゲット材（１）の中心部および
外側部におけるバッキンプレート（５）の上面露出部分
を覆い、バッキンプレート（５）自体がスパッターされ
るのを防止する。

第３図は、本発明の他の実施例を示す部分断面図である
。

第３図に示したマグネトロンスパッター装置は、両主磁
極（２）、（３）間のバッキングプレート（５）の裏面
に、上記両主磁極が形成する漏れ磁場の強磁性体ターゲ
ット材（１）に垂直な成分の磁場分布の勾配か小さくな
った範囲の磁束密度を実質的にかセロになし得る磁場制
御手段（６）を設けたものである。

第３図に示した装置においては、磁場制御手段（６）と
して、軟磁性体を使用している。

第４図（ａ）は、上記装置における磁場分布を示す説明
図であるが、第２図（ａ）と比較して明らかなように、
第３図に示した装置においては、強磁性体ターゲット材
（１）上面での垂直な成分の磁束密度が実質的にゼロに
なる位置は、該垂直な成分の勾配の小さい部分になるよ
うに補正されている。

第３図に示した装置により、スパッタリングを行なった
結果、強磁性体ターゲット材（１）の寿命が投入電力で
３２ｋｗｈとなり、そして、強磁性体ターゲット材（１
）のエロージョンパターンは、第４図（ｂ）に示すよう
に一層なだらかとなった。

［発明の効果］以上説明した本発明によれば、マグネトロンそのものは
改造せずに、中空形状に成された強磁性体ターゲット材
自身の磁化分布を有効に利用してその局所的エロージョ
ンを防止し得るように改良されたマグネトロンスパッタ
ー装置が提供される。

従って、本発明は、既設のマグネトロンスパッター装置
にも十分適用が可能であり、工業的な意義は非常に大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す部分断面図であり、
第２図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第１図に示す装置
における磁場分布およびエロージョンパターンを示す説
明図である。第３図は、本発明の他の実施例を示す部分断面図であり
、第４図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第３図に示す装
置における磁場分布およびエロージョンパターンを示す
説明図である。第５図（ａ）は、従来のマクネトロンスパッター装置の
一例を示す斜視図、第５図（ｂ）は、第５図（ａ）のＰ
Ａ−ＰＢ線による断面図、第６図（ａ）、（ｂ）は、そ
れぞれ、第５図に示す装置における磁場分布およびエロ
ージョンパターンを示す説明図である。図中、（１）はターゲット材、（２）は内側主磁極、（
３）は外側主磁極、（４）は磁気ヨーク、（５）はバッ
キングプレート、（６）は磁場制御手段、（７）は絶縁
体を表す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内側主磁極（２）、該内側主磁極を取り囲み且つ
反対の極性を持つ外側主磁極（３）、内側主磁極（２）
から外側主磁極（３）近傍の両主磁極上に配置されたバ
ッキングプレート（５）上に載置された強磁性体ターゲ
ット材（１）から主として構成されるマグネトロンスパ
ッター装置において、強磁性体ターゲット材（１）は、
内側主磁極（２）の外径より大きい内径と外側主磁極（
３）の内径より小さい外径を有する中空形状に成されて
おり、そして、強磁性体ターゲット材（１）の中心部お
よび外側部におけるバッキンプレート（５）の上面露出
部分は絶縁体で覆われていることを特徴とするマグネト
ロンスパッター装置。
（２）両主磁極（２）、（３）間のバッキングプレート
（５）の裏面には、両主磁極（２）、（３）が形成する
漏れ磁場の強磁性体ターゲット材（１）に垂直な成分の
磁場分布の勾配が小さくなった範囲の磁束密度を実質的
にゼロになし得る磁場制御手段（６）が設けられている
ことを特徴とする請求項第１項記載のマグネトロンスパ
ッター装置。