JPH0463272A - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents

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装置に関し、特に非磁
性ターゲットの利用効率を改良したマグネトロンスパッ
タ装置にｍｌするものである。

（従来の技術） 従来の一般的なマグネトロンスパッタ装置は、第５図に
示すように、マグネトロンスパッタ容器内に、容器の上
部に取付けた基板ホルダ１と、基板ホルダ１の下部に取
付けられスパッタされた粒子が蒸着される基板２と、基
板２の下方に配置されその粒子がスパッタされるターゲ
ット３と、ターゲット３の下方にわずかに離して設置し
た永久磁石（または電磁石）４とを有する。なお、図中
、５は磁力線を、６はスパッタされた後のターゲットの
状態（エロージョン）を、７はスパッタされた粒子を、
８は不活性ガス（Ａｒ等）を、それぞれ示す。

このように、マグネトロンスパッタ装置は、ターゲット
４の表面に磁界が生じるように、ターゲットの下方に永
久磁石（または電磁石）を設置し、この磁界によってタ
ーゲットの直上にプラズマを形成し、このプラズマに閉
じ込められたイオン化したスパッタガス粒子によりター
ゲットをスパッタするものであり、そしてスパッタされ
た粒子をターゲットの上方に配置された基板に蒸着する
ように構成したものである。

しかしながら、ターゲットから飛び出す粒子（スパッタ
粒子）の数はターゲットの表面の磁界の水平成分に比例
しているが、磁界の水平成分が均一でないので、第５図
の６の点線で示すように、ターゲットは局部的にスパッ
タリングされていた。

即ち、ターゲットは、その表面上で２０〜３０％の面積
だけがスパッタリングされるだけであり、高価なターゲ
ットの利用効率が悪かった。

このため、磁界の水平成分をできるだけ均一にしターゲ
ットの寿命を改善するものとして、第６図に示すように
構成したカソード構造（ターゲット３、電磁石４及び磁
性体９の組み合わせ）が提案されている。即ち、電磁石
４の間にターゲット３を配置し、電磁石の中央部を端部
の直上に磁性体９を位置させたものが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この提案された装置はターゲットの寿命
をある程度改善するものであるとしても、水平磁界分布
はまだ十分には均一でなく、第７図に示すように、ター
ゲットのエロージョン領域６が局部的に残っているもの
であった。

したがって、本発明の目的は、従来の装置より磁界の水
平成分を一層均一にしてターゲットの利用効率を改良し
たマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前述の目的を達成するために、本発明は、ターゲットの
下方に永久磁石または電磁石を設置し、ターゲットの中
央と端上に透磁率が１００以上の磁性体をさらに設置す
るターゲットカソードを有するマグネトロンスパッタ装
置において、ターゲットの下方の電磁石の間隙にさらに
磁性体を設置する、ことを特徴とするマグネトロンスパ
ッタ装置を採用するものである。

（実施例） 次に、図面を参照して、本発明の原理及び、実施例につ
いて説明する。

最初に本発明が基づく原理について説明する。

第１図に示すように、本発明のマグネトロンスパッタ装
置のカソード構造では、永久磁石または電磁石４の磁極
の上方にそれぞれ磁性体９を設置し、これらの磁性体の
間にターゲット３を設置し、さらにこれらの磁石の間で
ターゲットの下方に別の磁性体１０を設置している。磁
性体１０を除いたカソード構造で、ターゲット３、磁性
体９及び磁石の寸法形状を適切に選ぶと、第６図に示す
従来のカソード構造よりターゲットに対して一層均一な
磁界の水平成分の分布が得られ、ターゲットの利用効率
を改良できることが見い出されているが、本発明は、さ
らに磁性体１０を設置することにより、磁界の水平成分
を均一にしてターゲットの利用効率を改良するものであ
る。

ターゲット下方の永久磁石または電磁石は、ターゲット
の中央に位置する磁性体を磁化すると共に、ターゲット
表面にスパッタリングに必要な磁界（Ｉ）をつくる。さ
らに、磁化された磁性体は中央部にあるものと端部にあ
るものがそれぞれ周囲に磁界（■、■）を発する。ター
ゲット表面ての実際の磁界は、これらの磁界（Ｉ、■、
■）を重ね合わせた磁界になる。磁界■の水平成分は、
第２図に示すように、磁石間の中心に最大点を持つ強度
分布である。前述したような本発明による磁性体の形状
のものが本発明のターゲット表面との位置関係にあると
き、磁界Ｈの水平成分は、第２図に示すように、その最
大点は磁界■の水平成分の最大点とは異なり、より中心
点近くに存在し、磁界■の水平成分は、第２図に示すよ
うに、その最大点は磁界工の水平成分の最大点とは異な
り、より端部近くに存在する。これらの磁界（Ｉ、■、
■）の水平成分を重ね合わせた結果は、第３図に示すよ
うに、均一な領域がターゲット全体に広がった分布にな
るが、磁界１、■、■の水平成分の最大値がそれに伴っ
て３個からなる連なった山形の分布をつくるため、その
間に２つの谷、即ち磁界の水平成分の極小値をつくるた
め均一度が制限される。ここに、本発明に従って、中央
と端部の両型磁石のターゲットの下方の間隙にさらに別
の磁性体を入れることにより、磁性体は、水平方向に磁
化され、ターゲット表面において、磁界■をつくる。こ
の磁界の水平成分は２個からなる連なった山形の分布を
つくる。磁性体の寸法を適当に選べば磁界■の２個の山
の位宜を上記２つの谷の位１に合わせることができて、
磁界（Ｉ、■、■、■）の重ね合わされた水平成分の分
布は５個の連なった山になり、その極大値と極小値との
格差は３個の連なった山形の分布に比べて１０分の１程
度に減少できるため、均一度を向上できる。これにより
、スパッタされる領域が広がり、利用効率が増加できる
。

第４図は、このことを示すグラフであり、ａは磁界■、
■、■の組み合わせを示し、ｂは、磁界Ｉ、■、■、■
の組み合わせを示す。

次に、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図のマグネトロンスパッタ装置のカソード構造を用
いた。間隙部磁性体１０の寸法は、ｒ′ｒｒＩ隙部磁性
体部磁性体１０い状態で磁界の水平成分あ持つ谷の間隙
を測定して、それに基づいて決めた。

第４図には、そのときの磁界の水平成分の測定結果を拡
大して示すものである。第４区中、縦軸の最低値は６０
０ガウスであり、最大値は６５０ガウスである。測定値
の最低値は６０１ガウスで、最大値は６０６ガウスであ
った。したがって、その変動は０．８％で、均一度は１
％以下になっている。この状態でターゲットにスパッタ
したところ、ターゲットの上方での減少は均一であり、
広い範囲で消耗させることができた。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、磁界の水平成分
をできるだけ均一にしたので、ターゲットの利用効率を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマグネトロンスパッタ装置の好丈し
いカソード構造を示す正面図である。 第２図は、ターゲットに対する各磁界の水平成分の分布
を示すグラフである。 第３図は、ターゲットに対する合成磁界の水平成分を示
すグラフである。 第４図は、本発明のマグネトロンスパッタ装置を用いた
場合のターゲットに対する合成磁界の水平成分を示す拡
大グラフである。 第５図は、従来一般に用いられていたマグネトロンスパ
ッタ装置の全体を示す概略断面図である。 第６図は、従来ものであるが、本発明の改良の基礎とな
ったマグネトロンスパッタ装置のカソード構造を示す正
面図である。 第７図は、第６図のマグネトロンスパッタ装置を用いた
場合のターゲットのエロージョン領域を示す概略断面図
である。 ２・・・基板、 ３・・・ターゲット。 ４・・・磁石、 ９・・・磁性体、 １０・・・間隙磁性体。 儂 図 兼 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ターゲットの下方に永久磁石または電磁石を設置し、
   ターゲットの中央と端上に透磁率が１００以上の磁性体
   をさらに設置するターゲットカソードを有するマグネト
   ロンスパッタ装置において、ターゲットの下方の電磁石
   の間隙にさらに磁性体を設置する、ことを特徴とするマ
   グネトロンスパッタ装置。