JPH05209266A

JPH05209266A - 分布磁界を有するマグネトロン・スパッタ・ガン・ターゲット・アセンブリ

Info

Publication number: JPH05209266A
Application number: JP4226523A
Authority: JP
Inventors: Jiei Aren Boore; ボーレ・ジェイ・アレン; Bii Buritsuji Raru; ラル・ビー・ブリッジ; Etsuchi Atefu Erutoukii; エルトウキイ・エッチ・アテフ
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-08-05
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 1993-08-20
Also published as: US5174880A

Abstract

(57)【要約】【目的】スパッタリング・ターゲットの領域内に、よ
り均一でかつより集中した磁界パターンを形成すること
により、ターゲットの寿命を延長し、ターゲットの寿命
の尽きるまでスパッタリングされる薄膜の均一性を高め
た。【構成】円形でフラットなターゲット・プレート６２
を備え、内側リング６６と外側リング６４がスパッタリ
ング表面から延びているターゲット・アセンブリであ
る。強磁性の外側磁極部材４６が、ターゲット・プレー
ト及び外側リング６４を包囲している。強磁性の内側磁
極部材４８が、ターゲット・プレート及び内側リング６
６によって包囲されている。強磁性の裏当てプレート５
０が、ターゲット・プレートのベース表面に押しつけら
れており、その外側部分は、外側磁極部材４６に押しつ
けて配置され、内側部分は、内側磁極部材４８に押しつ
けて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陰極スパッタリング装
置に関するものであり、とりわけ、ターゲットに磁界を
分布させる改良形ターゲット・アセンブリに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】陰極スパッタリングは、基板に材料の薄
膜を被着させるために広く用いられている。このプロセ
スには、アルゴンのような不活性ガスを納めた真空排気
室において、陰極アセンブリの一部を形成するターゲッ
トのイオン・ボンバードによって材料を蒸発させること
が含まれる。真空排気室において、陰極アセンブリと陽
極の間に高電圧電界が印加され、陰極表面から放出され
る電子との衝突によって、ガスがイオン化される。陽ガ
ス・イオンは、陰極表面に引き寄せられ、イオンがター
ゲットにぶつかった時に追い出された材料の原子は、エ
ンクロージャを横切って、陽極電位またはその近くに保
持された支持体に配置されている基板に、薄膜として被
着する。

【０００３】スパッタリング・プロセスは、電界でしか
実施することができないが、スパッタリング・ターゲッ
トの表面に閉ループをなして形成されたアーチ状磁界
が、電界に重ねられるマグネトロン・スパッタリングの
場合、被着速度が大幅に増す可能性がある。アーチ状の
閉ループ磁界は、ターゲットの表面に隣接した環状領域
に電子を捕獲し、これによって、電子とガスの原子との
衝突を増加させ、これに応じて該領域におけるイオン数
を増加させる。

【０００４】従来の平面プレーナ・ターゲット陰極アセ
ンブリの場合、基板に被着させるべき材料からなるフラ
ットなターゲット・プレートが、ターゲットの半径方向
における内側と外側に配置された非磁性クランプ・リン
グによって所定の位置に固定される。磁性の裏当てプレ
ートが、クランプ・リングとターゲットを支持し、電磁
石または永久磁石のような磁界源に磁気的に結合され
る。そして、ターゲットの露出面に沿って延びるトンネ
ル又は閉ループの形をなすアーチ状の磁界が、発生す
る。こうしたターゲット・アセンブリについては、Ｂｏ
ｙｓによって、「ＳｐｕｔｔｅｒＣｏａｔｉｎｇＳ
ｏｕｒｃｅＨａｖｉｎｇＰｌｕｒａｌＴａｒｇｅｔ
Ｒｉｎｇｓ」と題する米国特許第４，７６１，２１８
号に示されている。この構成の場合、ターゲットは、タ
ーゲットのベース表面の内側エッジ及び外側エッジの下
に延びる磁極リップによって支持される。

【０００５】従来のフラットなプレート・ターゲットの
欠点は、閉ループ磁界の形状に対応する比較的狭いリン
グ形状の領域に浸食の生じることである。この理由は、
ターゲットを離れた電子の経路が表面に対してほぼ垂直
であるため、それが、磁気「トンネル」に沿った電子経
路の偏向を生じさせる表面と平行なアーチ状磁界の成分
にしかならないためである。磁極の上にあって、この平
行な成分は、ほとんど無いくらいに小さく、従って、電
子は磁界から逃げ出すことが可能である。このため、磁
極上でのイオン化効率は、極めて低く、そこでのスパッ
タリング速度も、相応じて遅い。結果として、いわゆる
「レース・トラック」領域における全ターゲット材料の
部分だけが、ターゲットの交換が必要になる前に、消耗
する。「ＭａｇｎｅｔｒｏｎＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇ
ＴａｒｇｅｔａｎｄＣａｔｈｏｄｅＡｓｓｅｍｂ
ｌｙ」と題する米国特許第４，１９８，２８３号には、
Ｃｌａｓｓ他によって、こうした従来タイプのターゲッ
トを用いたターゲット・アセンブリについて解説されて
いる。

【０００６】従来の環状ターゲット、とりわけ、円形タ
ーゲットのもう１つの欠点は、ターゲットの露出表面近
くの磁束密度が、円形または環状ターゲットの中心軸か
らの距離と共に低下するということである。従って、磁
束密度は、ターゲットの内側エッジ近くが高くなり、外
側エッジ近くが低くなる。これは、ターゲットの外周に
おける浸食を減らす働きもする。

【０００７】ターゲットの利用可能な材料のパーセンテ
ージを高めるため、ターゲットの形状には、スパッタリ
ング時における実際の浸食特性に対応するように、再設
計が施される。「ＴａｒｇｅｔＰｒｏｆｉｌｅｆｏ
ｒＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇＡｐｐａｒａｔｕｓ」と題す
る米国特許第４，１００，０５５号には、Ｒａｉｎｅｙ
によって、ターゲットの中心からの距離と共に厚さの増
すターゲットが開示されている。これは、外周領域のほ
うが激しい浸食に適応するものである。ターゲット・ア
センブリは、ターゲットの高くなった外側表面に隣接す
る磁極部材からターゲットを支持する磁極プレートまで
延びる磁界を示す。この磁極構成によって、磁界線が外
周においてのみターゲット表面と平行になる。

【０００８】「ＴａｒｇｅｔＡｓｓｅｍｂｌｉｅｓ
ｏｆＳｐｅｃｉａｌＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒ
ＵｓｅｉｎＳｐｕｔｔｅｒＣｏａｔｉｎｇＡｐ
ｐａｒａｔｕｓ」と題する米国特許第４，３８５，９７
９号には、Ｐｉｅｒｃｅ他によって、Ｒａｉｎｅｙのタ
ーゲット・アセンブリ設計に対する改良が開示されてい
る。磁極片が、ターゲットの下ではなく、ターゲットの
内側表面に隣接して配置され、ターゲット・スパッタリ
ング表面に沿ってさらに延びる磁束線を発生する。この
結果、ターゲットの最も厚くて中心に近い部分で浸食が
生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の先行技術による
アプローチは、ターゲットの形状を制御して、ターゲッ
トからの収量を最大にしている。従って、ターゲット・
スパッタリング表面を横切って選択的に分布して、所望
の浸食プロフィールを生じさせる磁界を備えた、ターゲ
ット・アセンブリに対する要求はそのまま残ることにな
る。また表面のより広い部分にわたって浸食を分布させ
るため、ターゲットの幅のより多くの部分にわたって、
ターゲットのスパッタリング表面とほぼ平行に延びる磁
界を有するターゲット・アセンブリに対する要求もあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、ターゲット・スパッタリング表面に対して高
位にある磁極を備えたターゲット・アセンブリを提供す
る。すなわち、中心軸のまわりに配置され、中心軸を横
切って延びるスッパタリング表面と、中心軸に近接した
内側表面と、中心軸から遠位の外側表面を備えた環状の
スパッタリング・ターゲットによって可能になる。スッ
パタリング表面が、内側表面と外側表面の間に延びてい
る。強磁性外側磁極は、ターゲットの外側表面を包囲し
ており、その外側延長部は、ターゲット表面を越えて延
びている。この延長部は、磁束源から第１の磁極に対応
する磁束をスパッタリング表面の上方に伝導するように
配置されている。強磁性内側磁極は、ターゲットの内側
表面により包囲されている。強磁性内側磁極は、やは
り、第２の磁極に対応する磁束を伝導するために配置さ
れた延長部が、ターゲット表面を越えて延びている。内
側及び外側磁極は、内側延長部と外側延長部の間におい
てターゲットを越えて延びる磁束経路を形成する。

【００１１】本発明のもう１つの特徴によれば、ターゲ
ット・スパッタリング表面に分布する磁界を有するター
ゲット・アセンブリが得られる。内側磁極と外側磁極
は、磁束が、内側表面と外側表面の間においてターゲッ
トを横切って延びる経路に生じるような構造になってい
る。また、内側磁極と外側磁極のうちの一方が、それに
関連した磁束が、もう一方に関連した磁束に比べて、ス
パッタリング表面上により高い割合で分布するように、
内側表面と外側表面の中間に位置する、スパッタリング
表面の反対側のターゲット・ベース表面に沿って延びて
いる。

【００１２】本発明の望ましい実施例の場合、中心軸を
横切って延びるほぼ平面のスパッタリング表面を有す
る、中心軸まわりに配置された円形スパッタリング・タ
ーゲットを備えるターゲット・アセンブリが設けられて
いる。内側表面は、中心軸に近接し、外側表面は、中心
軸から遠くにありベース表面は、スパッタリング表面の
反対側にある。ターゲットには、さらに、内側リングと
外側リングが含まれており、両方とも、ターゲットとほ
ぼ同じ材料から形成されており、スパッタリング表面の
エッジから延びるように配置されている。

【００１３】強磁性外側磁極部材は、ターゲットの外側
表面を包囲し、スパッタリング表面を越えて外側リング
に沿って延びる。強磁性内側磁極部材は、ターゲットの
内側表面により包囲され、スパッタリング表面を越えて
内側リングに沿って延びる。強磁性裏当て部材が、ベー
ス表面に押しつけて配置されているが、その外側部分
は、外側磁極部材に押しつけて配置され、内側部分は、
内側磁極部材に押しつけて配置されている。これらは、
磁界源に対して、外側部分及び外側磁極部材を通り、外
側リングと内側リングの間のスパッタリング表面を横切
り、内側磁極部材及び内側部分を通る第１の経路に、磁
束を伝導するように配置されている。

【００１４】裏当て部材には、さらに、内側部分と外側
部分の中間にあって、それらと磁気的に間隔をあけて配
置されている分路部分が含まれている。この分路部分
は、ターゲットから内側部分に関連した磁界源に向かっ
て延び、内側部分と外側部分の中間にあるターゲットの
一部を通り、スパッタリング表面を横切って、外側リン
グに向かう第２の経路に磁束を伝導する。

【００１５】従って、この実施例によれば、スパッタリ
ング表面にほぼ均一な磁束が生じ、同時に、外側部分に
は磁束の集中が生じる。この磁束分布によって、スパッ
タリング表面には普通の浸食が生じるが、外側エッジ近
くの浸食は激しくなる。従って、より広い表面積にわた
ってスパッタリングが生じるので、ターゲット材料の利
用効率が良くなり、基板に対するスパッタリング層の被
着がより均一になり、相応じて、各ターゲットの用途が
拡大する。

【００１６】本発明の以上の及びその他の特徴及び利点
については、本発明の望ましい実施例に関する下記の詳
細な説明から明らかになるであろう。実施例では、制限
のためでなく、例示のために、添付の図面に示すところ
に従って解説した。

【００１７】

【実施例】

Ｉ．ターゲット・アセンブリまず、図１を参照すると、全体を１０で示したターゲッ
ト・アセンブリが、別様の従来のスパッタリング陰極ア
センブリ１２の一部を形成している。アセンブリ１２に
は、磁極溶接部１６に納められた電磁コイル・アセンブ
リ１４が含まれており、コイル・アセンブリにエネルギ
ーを印加すると、コイル・アセンブリのまわりの、全体
に短いダッシュ矢印で表した経路１８に沿って磁束を伝
導するようになっている。

【００１８】陰極アセンブリは、水チャネル２０内を移
動する水によって冷却されるのが普通である。後部磁極
２２は、磁極溶接部を覆っており、陽極アセンブリ２４
によって所定位置に保持されている。アセンブリ２４に
は、陽極ポスト２６が含まれており、図示のように、陽
極ポストは、その端部にナット３２をねじ込むことによ
って、陽極クーラ・プレート２８及び陽極絶縁ワッシャ
３０で固定される。陽極ポストの終端は露出した円形デ
ィスク状陽極キャップ３６の位置となり、陽極絶縁シー
ル３４が、陽極ポストの反対側の端部を支持している。
陽極ポスト及びキャップは、軸３８で示すターゲットの
中心に対して対称をなす。

【００１９】コイル・アセンブリ１４によって駆動され
る磁極溶接部１６は、ターゲット・アセンブリ１０に用
いられる磁界源３９を形成する。第１の方向の磁束は、
磁極溶接部の円筒状外側部分１６ａに生じ、磁束経路
は、陽極ポストに隣接した、対応する直径の小さい円筒
状内側部分１６ｂによって完成する。陰極アセンブリ
は、吸い込みチャネル４０を通り、図示のように、ター
ゲット・アセンブリ１０及び磁極溶接部１６によって形
成されたターゲット冷却キャビティ４２をまわり、吐き
出しチャネル４４から出て行く水によって冷却される。

【００２０】ターゲット・アセンブリには、外側磁極手
段またはアセンブリ４６、及び、内側磁極手段またはア
センブリ４８が含まれている。外側磁極アセンブリ及び
内側磁極アセンブリは、部分的には、環状の裏当てプレ
ート５０によって形成される。裏当てプレートには、厚
い円形の外側磁極部分５０ａ、厚い円形の内側磁極部分
５０ｂ、及び、薄い中間接続部分５０ｃが含まれてい
る。環状の分路部分５０ｄが、中間部分５０ｃの真ん中
あたりから、内側磁極溶接部分１６ｂに向かって下方へ
延びている。磁極溶接部１６の上方端部は、平面であ
る。外側磁極溶接部分１６ａは、裏当てプレートの外側
磁極部分５０ａのサイズにほぼ一致する。一方、磁極溶
接部の内側部分は、軸３８から外側に延び、肩１６ｃに
達する。分路部分５０ｄは、肩１６ｃに向かって内側に
延びるが、それに完全に接触しないようにすることが望
ましい。

【００２１】従って、動作時、非磁性部分またはギャッ
プ５２には、冷却水が充填される。やはり図示されてい
るように、分路部分５０ｄは、磁極溶接部の肩に向かっ
てサイズが少し細くなっている。ギャップ、及び、分路
部分の形状及びサイズを利用して、分路部分を通って伝
導する磁束量が制御される。さらに、外側キャビティ５
４と内側キャビティ５６が設けられており、分路部分と
裏当てプレートの外側部分及び内側部分の間に、冷却水
のような非磁性材料の冷却キャビティ４２が形成されて
いる。また、ギャップ５２とキャビティ５４及び５６の
形状を利用して、磁極溶接部の内側部分と裏当てプレー
トの内側部分及び分路部分の間における磁束流の量及び
位置が制御される。

【００２２】裏当てプレートの外側部分５０ａの上部に
は、外側環状強磁性リング・スペーサまたはクランプ５
８が配置されている。対応する強磁性リング・スペーサ
またはクランプ６０が、裏当てプレートの内側部分５０
ｂの上部に配置されている。これらのクランプは、円形
のターゲット・プレート６２を固定している。ターゲッ
ト・プレートは、上方の（図に示すように）露出表面す
なわちスパッタリング表面６２ａ、クランプ５８に押し
つけて配置された外側表面６２ｂ、及び、クランプ６０
に押しつけて配置された内側表面６２ｃと、裏当てプレ
ートの中間部分５０ｃによって支持されたベース表面６
２ｄを備えている。

【００２３】外側表面に隣接した外側環状突出部すなわ
ちリング６４と、内側表面に隣接した内側環状リング６
６が、ターゲット・プレートのスパッタリング表面を越
えて延びている。ターゲット・プレートに加えて、これ
らのリングも、ＣｏＣｒＴａ磁性合金のような従来のス
パッタリング・ターゲット材料から作られており、スパ
ッタリング・ターゲットを形成している。リング６４及
び６６は、それぞれ、外側環状クランプ６８及び内側環
状クランプ７０によって、所定の位置に保持される。従
って、外側磁極アセンブリは、裏当てプレートの外側部
分５０ａ、外側ターゲット・クランプ５８、及び、外側
リング・クランプ６８によって形成されている。これら
のコンポーネントは、アセンブリの磁極からの磁束線に
対して比較的不伝導性の、４１０ステンレス鋼のような
適合する強磁性材料から形成されている。

【００２４】内側磁極アセンブリは、全て、やはり、４
１０ステンレス鋼のような適合する強磁性材料から形成
されている、裏当てプレートの内側部分５０ｂ、内側タ
ーゲット・クランプ６０、及び、内側リング・クランプ
７０から成る第１の経路に沿った磁束の伝導を可能にす
る。従って、内側リング・クランプと外側リング・クラ
ンプは、磁極アセンブリの延長部を形成し、これによっ
て、ターゲット・リング６４及び６６は、外側ターゲッ
ト磁極及び内側ターゲット磁極を形成することになる。
磁束は、また、裏当てプレート分路部分５０ｄ及び分路
ギャップ５２によって形成された第２の経路７４に沿っ
て伝導する。ターゲット・プレートの表面における磁束
の分布は、第２の磁束経路の分路部分についてサイズ及
び特性の構成を適正に選択することによって、所望通り
の制御を簡単に行うことが可能である。

【００２５】最後に、従来のアース・シールド７６が、
図示のように、外側リング・クランプに隣接したターゲ
ット・アセンブリのまわりを円周方向に延びている。説
明したばかりのターゲット・アセンブリは、全体を８２
で表示したスパッタリング装置の密閉室８０内に納めら
れている。また、この密閉室内には、図２（Ａ）に示す
ように、ディスク基板８４も納められており、この基板
は後述するように、ターゲットからのスパッタリング被
着に備えて、該アセンブリの「上方に」配置されてい
る。スパッタリング工程時に、基板の上側に所望の薄膜
をスパッタリングするため、基板の上側に同様のターゲ
ット・アセンブリを配置することも可能である。基板８
４のような各基板は、内径のエッジ８４ａと外径のエッ
ジ８４ｂを備えており、その間には、スパッタリング時
に材料を被着させる平面基板表面が配置される。薄膜媒
体の典型的な基板は、内径が２５ｍｍ、外径が９５ｍｍ
である。

【００２６】ＩＩ．動作特性動作時、上述のスパッタリング装置におけるターゲット
・アセンブリの密閉室ハウジングに、真空排気が施さ
れ、アルゴンのような不活性スパッタリングガスが、一
般に約２〜２０ｍｔｏｒｒの最終圧になるまで密閉室内
に送り込まれる。ターゲット・アセンブリの陽極と陰極
間に電圧が印加されると、電子とガスの衝突が生じ、２
つの電子間に陽イオンが形成される。持続プラズマの形
態をとるこれらのイオンが、ターゲット表面にぶつかる
と、ターゲットの原子が放出され、基板の向かい合った
表面に被着する。

【００２７】上述のように、本発明のターゲット・アセ
ンブリは、２つのターゲット・リング６４、６６の間に
おいてターゲット表面６２ｂのすぐ上に形成された領域
に７２で示された、２つの磁極間の磁界線を集中させる
働きをする。すなわち、磁界線は、従来のターゲット構
成の場合に比べると、ターゲット表面に対してより平行
な方向において、ターゲット表面の平面により接近して
集中することになり、磁界線は、よりアーチ形状が強ま
り、ターゲット表面から遠くなる。

【００２８】この磁界の集中度の増大は、本発明の２つ
の特徴によるものである。まず、リング６４、６６、及
び、関連するクランプ５８、６０を含む、持ち上げられ
たリング・クランプ構造が、磁界線をターゲット表面に
垂直にではなく、この表面を直接横切って磁極に向ける
働きをする。第２に、アセンブリのクランプ構造は、比
較的強磁性であるため（本実施例における鉄の含有量の
ため）、クランプが、磁極の延長部の働きをし、持ち上
げられたクランプ間における磁極の磁界線（磁極表面に
対して垂直）を偏向させる役割を果たす。

【００２９】本発明のもう１つの特徴によれば、該アセ
ンブリにおける磁界分路によって、実際に、分割磁極が
生じ、その内側の主磁極は、ターゲット表面全体におけ
る磁界線７２を持ち上げられたターゲット領域の間に集
束させる働きをし、中間の副磁極は、図１に７４で示す
ような磁界線をターゲット表面の外側領域と中央領域の
間に引きつける働きをする。結果として、スパッタリン
グ時に生じるプラズマは、ターゲット表面により均一に
分布し、スパッタリング工程において、次に述べる利点
が得られることになる。

【００３０】以下に述べる工程において、スパッタリン
グは、ローディングとアンローディングのために２つの
インターロック・システムを備えた両側インライン高ス
ループットのＶａｒｉａｎ社製スパッタ機を用いて実施
された。該装置の陰極は、セクションＩで詳述した本発
明に従って修正が施された。比較のため、未修正の装置
の性能特性も、測定された。両方の場合とも、スパッタ
リング室は、約１０^-7ｔｏｒｒの圧力になるまで真空排
気が施され、２０ｍｔｏｒｒの最終スパッタリング圧に
なるまでアルゴンガスがスパッタリング室に送り込まれ
た。スパッタリング・ターゲットは、コバルト・ターゲ
ットであった。

【００３１】スパッタリング効率の１つの尺度は、所定
のスパッタリング室のガス圧で、スパッタリング・プラ
ズマに点火するのに必要なプラズマ電圧である。図３に
は、プラズマに点火されるスパッタリング室におけるタ
ーゲット電圧（ボルト）対アルゴン圧の図表が示されて
いる。見て分かるように、プラズマの点火は、本発明の
場合（黒色四角形）、約４７５ボルトの電圧において、
わずか１ｍｔｏｒｒで生じた。圧力が１４ｍｔｏｒｒの
場合、プラズマ点火電圧は、３５０ボルトまで低下し
た。これに対し、従来のターゲット（×印）のプラズマ
点火は、４ｍｔｏｒｒで生じたが、最高電圧の場合に限
られた（８００ボルトに近い）。１４ｍｔｏｒｒでさ
え、プラズマ点火電圧は、依然として、５００ボルトを
超えた。

【００３２】図２及び図４から分かるように、本発明の
もう１つの重要な利点は、ターゲットをより長く利用で
きることである。図２（Ａ）には、ターゲットを約５０
キロワット時間（ＫＷＨ）利用した後の、利用の最終段
階に近い時点におけるターゲット６２及びターゲットリ
ング６４、６６が示されている。このプロフィールに示
すように、ターゲットの表面全体にわたって材料が浸食
され、ターゲットの外側領域近くに中心がくる浅い非対
称の谷間８６が形成される。ターゲットの持ち上がった
リング部分には、材料の減耗も見受けられる。

【００３３】図２（Ｂ）には、従来のターゲット・アセ
ンブリにおいて、３０ＫＷＨ利用した後のターゲットの
プロフィールが示されている。この場合、ターゲット８
６の浸食は、ターゲットの比較的狭い中心領域８８に集
中し、浸食された材料の急峻な谷間が形成されるが、タ
ーゲット表面の大部分が残され、あまり浸食は生じな
い。図４には、ターゲットの浸食の深さが、従来のタ
ーゲット・アセンブリ（×印）と本発明のアセンブリに
おけるターゲットの浸食について、スパッタリング時間
すなわちターゲット使用時間（ＫＷＨで表示）の関数と
して図示されている。ターゲットの全利用時間は、従来
のアセンブリにおける約３０ＫＷＨから本発明における
約５０ＫＷＨに延長される。

【００３４】本発明によってターゲット・スパッタリン
グの面積が広くなり、浸食のプロフィールが浅くなる
と、基板表面に対する薄膜の被着もより均一になる。こ
の特徴については、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のスパッ
タリング図から明らかである。図２（Ａ）の場合、スパ
ッタリングを施される材料（点線）は、図示のように、
持ち上がったターゲット表面を含むターゲット表面全体
から基板８４の上方部分に放出される。図示のように、
スパッタリングされる（放出される）ターゲット原子材
料の面積がこのように広いので、基板表面全体わたっ
て、すなわち、内側エッジ８４ａと外側エッジ８４ｂの
間において、比較的均一な被着角度が形成される。

【００３５】図２（Ｂ）には、基板９０に対するターゲ
ット材料の被着が示されている。上述のように、ターゲ
ットの被着は、ターゲットの中央領域の比較的狭いリン
グに制限されるので、この結果、本発明の場合よりも、
基板９０に対するスパッタリング角度の範囲が広くな
る。さらに、ターゲットの浸食が生じると、浸食谷間の
側部からのスパッタリングが増大し、ターゲットに向け
られるスパッタリング角度の非対称性（不均一性）が強
まることになる。

【００３６】図５には、各種スパッタリング条件下にお
ける、基板の内径領域と外径領域の間でのスパッタリン
グされた薄膜の厚さの変動が示されている。黒色四角形
及び白色四角形で表示された薄膜は、それぞれ、１．５
ＫＷＨ及び２５ＫＷＨのスパッタリング時において、す
なわち、ターゲットの寿命の開始時及び終了時近くにお
いて、従来のスパッタリング・ターゲット構成によって
形成された。ターゲットが浸食されると、薄膜厚の均一
性は、かなりの妥協を強いられる。黒色三角形及び白色
菱形で表示の薄膜は、それぞれ、本発明に基づいて構成
されたスパッタリング陰極アセンブリにおいて、約１．
５ＫＷＨ及び４８ＫＷＨのターゲット時間で形成され
た。両方のターゲット極値において、内側基板エッジと
外側基板エッジの間で、ほぼ均一な薄膜厚が得られた。

【００３７】以上から、本発明のさまざまな目的及び特
徴を満たす方法は明らかである。該アセンブリは、スパ
ッタリング・ターゲットの領域内に、選択された、より
均一で、より集中した磁界パターンを形成することによ
って、ターゲットの寿命を延長し、ターゲットの寿命の
尽きるまで、スパッタリングされる薄膜の均一性を高め
る。さらに、スパッタリングのためのプラズマ点火の発
生する圧力及び電圧が低下し、スパッタリング・プロセ
スにおいて変動する可能性のある圧力及び電圧領域が広
がるので、所望の薄膜被着速度及び薄膜特性が得られる
ことになる。

【００３８】もちろん、選択された、さまざまな浸食パ
ターン及び特性を得るため、内側磁極アセンブリの分路
部分のサイズ、形状、磁気特性、及び、位置を変更する
ことによって、構造上のさまざまな修正を加えることが
可能である。従って、当該技術の熟練者には明らかなよ
うに、請求項に定義の本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、望ましい実施例において形態及び細部につい
て変更を加えることが可能である。従って、望ましい実
施例は、解説及び例示を目的として示されたものであっ
て、制限のためのものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成されたターゲット・アセン
ブリを組み込んだ、スパッタリング陰極アセンブリの断
面図である。

【図２】本発明のスパッタリング・アセンブリにおける
ターゲットの利用の終了近い時点のターゲットに関する
断面図（Ａ）と、従来のターゲット・アセンブリにおけ
るターゲットの利用の終了近い時点のターゲットに関す
る断面図（Ｂ）である。

【図３】本発明のアセンブリ（黒色四角形）及び従来の
ターゲット・アセンブリ（×印）におけるプラズマ点火
に必要なスパッタリング圧対ターゲット電圧を示す図表
である。

【図４】本発明のスパッタリング・アセンブリ（黒色四
角形）及び従来のターゲット・アセンブリ（×印）にお
けるターゲットについて、ターゲットの利用時間の関数
としてターゲットの浸食の深さを表した図表である。

【図５】早期及び晩期のターゲット利用時（それぞれ、
黒色三角形と白色菱形）に本発明のスパッタリング・ア
センブリで形成された薄膜、及び、早期及び晩期のター
ゲット利用時（それぞれ、黒色四角形と白色四角形）に
従来のスパッタリング・アセンブリで形成された薄膜に
関して、磁気ディスクの内径領域から外径領域までの磁
性薄膜厚を示した図表である。

【符号の説明】

１０ターゲット・アセンブリ１４電磁コイル・アセンブリ２４陽極アセンブリ３９磁界源４６外側磁極アセンブリ４８内側磁極アセンブリ６２ターゲット・プレート８２スパッタリング装置８４基板９０基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心軸まわりに配置され、中心軸を横切
って延びるスパッタリング表面、中心軸に近接した内側
表面、及び、中心軸から遠い外側表面を備え、スパッタ
リング表面が内側表面と外側表面の間に延びている、環
状のスパッタリング・ターゲットと、ターゲットの外側表面を包囲し、ターゲット表面を越え
て延びる外側延長部を備え、磁束源から第１の磁極に対
応する磁束を伝導するように配置された強磁性外側磁極
手段と、ターゲットの内側表面によって包囲され、ターゲット表
面を越えて延びる延長部を備え、第２の磁極に対応する
磁束を伝導するように配置された強磁性内側磁極手段か
ら構成され、内側磁極手段と外側磁極手段が、内側延長部と外側延長
部の間のターゲットを横切って延びる磁束経路を形成す
ることを特徴とする、磁界源を備えたマグネトロン・スパッタリング装置に用
いられるターゲット・アセンブリ。
【請求項２】ターゲットは、さらに、ターゲットとほ
ぼ同じ材料で形成され、内側延長部と外側延長部の一方
に隣接したターゲット表面から延びるリングを備えてい
ることを特徴とする請求項１に記載のターゲット・アセ
ンブリ。
【請求項３】ターゲットとほぼ同じ材料で形成され、
かつターゲット表面から延びている内側リング及び外側
リングを備え、内側リングは、内側延長部に隣接して配
置され、外側リングは、外側延長部に隣接して配置され
ていることを特徴とする請求項１に記載のターゲット・
アセンブリ。
【請求項４】内側磁極手段と外側磁極手段の一方に
は、スパッタリング表面とは反対側に向かって延び、内
側表面と外側表面の中間にあるターゲットの一部を通っ
て、内側磁極手段と外側磁極手段のもう一方に延びる第
２の磁束経路に、関連する磁束の一部を伝導する分路部
分が備わっていることを特徴とする請求項１に記載のタ
ーゲット・アセンブリ。
【請求項５】中心軸まわりに配置され、中心軸を横切
って延びるスパッタリング表面、中心軸に近接した内側
表面、及び、中心軸から遠い外側表面を備え、スパッタ
リング表面が内側表面と外側表面の間に延びている、環
状のスパッタリング・ターゲットと、外側表面に隣接して配置され、外側表面に隣接した磁束
源から第１の磁極に対応する磁束を伝導する強磁性外側
磁極手段と、内側表面に隣接して配置され、内側表面に隣接した磁束
源から第２の磁極に対応する磁束を伝導する強磁性内側
磁極手段から構成され、内側磁極手段及び外側磁極手段は、内側表面と外側表面
の間のターゲットを横切って延びる経路に磁束を生じさ
せる構造になっており、内側磁極手段と外側磁極手段の
一方が、もう一方の磁極手段よりも十分に、内側表面と
外側表面の中間のベース表面に沿って延び、磁極手段の
一方に関連した磁束が、もう一方の磁極手段に関連した
磁束に比べて、より大きい割合でスパッタリング表面に
分布するようになっていることを特徴とする、磁界源を備えたマグネトロン・スパッタリング装置に用
いられるターゲット・アセンブリ。
【請求項６】磁極手段の一方が、もう一方の磁極手段
に比べると、ベース表面のより長い部分にわたって延び
ていることを特徴とする請求項５に記載のターゲット・
アセンブリ。
【請求項７】内側磁極手段と外側磁極手段は、それぞ
れの内側表面と外側表面に沿って延び、第１の磁気経路
に沿って磁束を伝導するということと、磁極手段の一方
に、内側表面と外側表面の中間におけるベース表面に隣
接して延び、内側表面と外側表面の中間におけるターゲ
ットの一部を通る第２の経路に磁束を伝導する分路部分
が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のタ
ーゲット・アセンブリ。
【請求項８】磁極手段の一方には、内側表面と外側表
面の関連する一方に隣接して延びる主要部分が含まれて
いることと、分路部分には、第２の経路に伝導される磁
束量を減少させるための非強磁性部分が含まれているこ
とを特徴とする請求項７に記載のターゲット・アセンブ
リ。
【請求項９】磁極手段の一方には、内側表面と外側表
面の関連する一方に隣接して延びる主要部分が含まれて
いることと、ターゲット・アセンブリに、さらに、分路
部分と主要部分の間に配置されて、ターゲットの第２の
磁束経路によって伝導される磁束を集中する非強磁性手
段が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の
ターゲット・アセンブリ。
【請求項１０】中心軸まわりに配置され、中心軸を横
切って延びる全体に平面のスパッタリング表面、中心軸
に近接した内側表面、及び、中心軸から遠い外側表面を
備え、スパッタリング表面が内側表面と外側表面の間に
延びており、スパッタリング表面の反対側にベース表面
が配置され、さらに、両方とも、ターゲットとほぼ同じ
材料で形成され、スパッタリング表面から延びている内
側リング及び外側リングを備え、内側リングは、内側延
長部に隣接して配置され、外側リングは、外側延長部に
隣接して配置されている、環状のスパッタリング・ター
ゲットと、ターゲットの外側表面を包囲し、外側リングに沿ってス
パッタリング表面を越えて延びる強磁性外側磁極部材
と、ターゲットの内側表面によって包囲され、内側リングに
沿ってスパッタリング表面を越えて延びる強磁性内側磁
極部材と、ベース表面に押しつけて配置され、外側磁極部材に押し
つけて配置された外側部分と、内側磁極部材に押しつけ
て配置された内側部分を備え、内側部分と外側部分が、
磁界源に対して、外側部分と外側磁極部材を通り、外側
リングと内側リングの間のスパッタリング表面を横切
り、内側磁極部材と内側部分を通る第１の経路に磁束を
伝導するように配置されており、さらに、内側部分と外
側部分の間に、それらから磁気的に間隔をあけて配置さ
れ、ターゲットから内側部分に関連した磁界源に向かっ
て延び、内側表面と外側表面の中間におけるターゲット
の一部を通り、スパッタリング表面を横切って、外側リ
ングに向かう第２の経路に磁束を伝導する分路部分が設
けられている、強磁性裏当て部材から構成される、磁界源を備えたマグネトロン・スパッタリング装置に用
いられるターゲット・アセンブリ。