JPH0726202B2

JPH0726202B2 - マグネトロンスパッタにおける膜厚調整方法

Info

Publication number: JPH0726202B2
Application number: JP60284934A
Authority: JP
Inventors: 利郎今井; 篤中村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1985-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPS62142765A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、マグネトロンスパッタにおいて基板上に形
成される薄膜の膜厚分布を均一に調整する膜厚分布調整
方法に関する。

（ロ）従来の技術従来、マグネトロンスパッタにおいては、同一の磁力を
有する１又は２の磁石片を組合せた磁石により、アルミ
ニウム（Al）板等よりなるターゲット近傍に磁場を形成
していた。

例えば、プレーナマグネトロンスパッタ装置において
は、第３図に示すように、磁石支持板37上中央に、各棒
状の永久磁石よりなる磁石片38を一の磁極が上面となる
ように取着し、更に前記支持板37周縁上には、前記磁石
片38を囲むような枠状の、磁石片38と同じ高さの永久磁
石よりなる磁石片39が、磁石片38と反対の磁極を上面と
して取付けたものが知られている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来の磁石を用いてターゲット近傍空間に磁界を形
成するマグネトロンスパッタにおいては、ターゲットの
材質等の相違により、ターゲットに対向して置かれる基
板上に形成される薄膜の膜厚分布が不均一となる場合が
あったが、その場合には、ターゲットや基板の位置を調
整することにより、基板上に形成される薄膜の膜厚分布
を均一になるように調整していた。しかし、この調整操
作によっては、大まかな膜厚調整しか行うことができ
ず、膜厚の不均一を完全に取り除くことは困難である不
都合があった。

又、前記ターゲットや基板等は、真空容器内に置かれて
いるため、上記調整操作は手間がかかる不都合もあっ
た。

この発明は、上記不都合に鑑みなされたもので、膜厚調
整操作が容易で、且つ細かな膜厚調整を可能にするマグ
ネトロンスパッタの膜厚調整方法の提供を目的としてい
る。

（ニ）問題点を解決するための手段上記不都合を解決するための手段として、この発明のマ
グネトロンスパッタにおける膜厚調整方法は、ターゲッ
ト近傍空間に磁界を形成するための磁石を、矩形状の支
持板と、この支持板の周縁に１極を上面にして枠状に配
された複数の永久磁石よりなる磁石片と、支持板の中央
に前記極とは反対の極を上面にして配された複数の永久
磁石よりなる磁石片とで構成し、ターゲットに対向して
位置する基板上に形成される薄膜の膜厚の大小に応じ
て、その膜厚の大小部分に対向する磁石片を磁力の異な
る磁石片に変えて磁力を変化させると共に、高さの異な
る磁石片に変えて該磁石片とターゲット間の距離を変化
させることにより、ターゲット近傍空間に形成される磁
界の分布を変更し、基板上の薄膜の膜厚分布を調整する
ものである。

（ホ）作用この発明のマグネトロンスパッタにおける膜厚調整方法
は、磁石を、矩形状の支持板、この支持板の周縁に配さ
れた枠状の複数の永久磁石よりなる磁石片及び中央に配
された複数の永久磁石よりなる磁石片で構成し、ターゲ
ットに対向して位置する基板上に形成される薄膜の膜厚
の大小に応じて、その膜厚の大小部分に対向する磁石片
の磁力と、その磁石片とターゲット間の距離とを独立に
可変とした結果、ターゲット近傍空間に形成される磁界
の分布を細かく変更することが可能となる。そして、タ
ーゲット上に発生するプラズマの密度も細かく変更する
ことが可能となり、プラズマ中のアルゴンガス等の分子
がターゲット表面に衝突し、ターゲット表面から飛び出
すアルミニウム等の原子の数が制御できる結果、基板表
面に形成される薄膜の膜厚分布を細かく均一に調整する
ことが可能である。

又、ターゲットや基板の位置を調節する必要がないの
で、膜厚の調整操作を容易化できる。

（ヘ）実施例この発明の一実施例を、第１図及び第２図に基づいて、
以下に説明する。

第２図は、この発明の膜厚調整方法が適用されるプレー
ナマグネトロンスパッタ装置１の縦断面図である。２
は、基台４上にベルジャー３を載置して構成される真空
容器である。基台４には、下方より、図示しない真空ポ
ンプに接続されるパイプ５が挿通され、真空容器２内の
空気が排気され、高真空に保たれる。又、基台４中央に
は、長方形状の開口部６が開設されている。

前記開口部６は、フッ素樹脂等よりなるインシュレータ
7aを介して、カソード９上面により下方から閉塞され
る。カソード９は、下面を基台４下面にボルト7c,7cで
固着されるＬ字状のフッ素樹脂等よりなるインシュレー
タ7b,7bにより支持されている。このカソード９は、１
つの極が接地されている直流又は高周波電圧源Ｖの他の
極に接続される。前記カソード９上面には、凹部10が設
けられ、更に、この凹部10を密閉するように、バッキン
グプレート11によって被蓋される。前記凹部10内には、
図示しない循環手段により冷却水Ｗが循環される。前記
バッキングプレート11上には、アルミニウム等よりなる
ターゲット12が固定される。更に、開口部６上縁に沿っ
てシールド８が設けられ、カソード９上面及びバッキン
グプレート11の周縁を遮蔽している。

このターゲット12上方には、ターゲット12表面に対向す
るように、図示しない支持手段によって、表面に薄膜を
形成すべき基板13が支持され、適当な手段により接地又
はバイアス電圧が加えられる。

カソード９下面には、磁石16がボルト14,14によってカ
ソード９下面に固着される磁石押えさ部材15,15により
取付けられる。磁石16は、第１図に示すように、支持板
17上の中央には磁極のうちの１極、例えばＮ極を上面に
し、永久磁石よりなる磁石片18a,18bが並べて固着され
る。一方、支持板17周縁上には、前記磁石片18a,18b上
面の磁性とは反対の極、この場合にはＳ極を上面にし
て、永久磁石よりなる磁石片19a,19b,20a,20b,20c,20d
が枠状に配され、取付けられる。磁石片18aと18b、19a
と19b,20aと20b,20cと20dは、磁力及びその高さ、即ち
磁極とターゲット間の距離の異なるものを含ませること
ができる。或いは、各磁石片のそれぞれの支持板17に対
する高さを調整する機構を設けることができる。

次に、この実施例に使用されるプレーナマグネトロンス
パッタ装置１の使用例を説明する。

まず、ベルジャー３を上方に上げて、バッキングプレー
ト11上にターゲット12を、図示しない支持手段に基板13
（被膜が必要な面を下方に向ける）をそれぞれセットす
る。

次いで、ベルジャー３を基台４上に降ろし、真空容器２
を密閉し、パイプ５より真空容器２内の空気を排気し、
高真空状態が得られたならば、図示しない注入手段によ
りアルゴンガス等を少量、真空容器２内に注入する。そ
して、カソード９と基板13には、電圧源Ｖの直流又は高
周波電圧（例えば5kV）が加えられる。

以下、アルゴンガスを例にとって説明を続けると、アル
ゴンガスの分子は、カソード９と基板13間に生じた電界
によりアルゴン陽イオン（以下Ar⁺と記す）と電子e^-に
電離される。Ar⁺はターゲット12表面に衝突し、ターゲ
ット12表面のAl原子を上方に飛び出させる。又、前記Ar
⁺及び電子e^-は、ターゲット12近傍に形成される磁石16
の磁場に捉えられ、サイクロイド運動をし、このサイク
ロイド運動するAr⁺及び電子e^-がアルゴン分子に衝突し
て電離させ、Ar⁺と電子e^-が増殖される結果、密度の高
いプラズマがターゲット12近傍に発生する。このプラズ
マ中よりAr⁺がターゲット12表面に衝突し、更に多くのA
l原子が上方に飛ばされる。

このように、ターゲット12表面より飛び出したAl原子
が、基板13表面に捉えられて堆積し、Alの薄膜が形成さ
れるが、ターゲット12の材質等の微妙な相違により、基
板13表面に形成される薄膜の膜厚分布が均一とならない
場合には、ボルト14,14を緩めて磁石16を取り外し、磁
石16を構成する磁石片18a,18b,19a,19b,20a,20b,20c,20
dのうち、必要なものを予め用意されている磁力又は高
さの異なる磁石片と交換した後、再度、カソード９下面
に取付ける。

一般に、ターゲット12上の磁場の強い部分と対向する基
板13表面に形成される薄膜の膜厚は大きくなるため、基
板13表面の薄膜の膜厚の小さい部分に対向するターゲッ
ト12の部分の下方に位置する１又は２以上の磁石片を、
磁力の強いもの又は高さが高いものと交換し、ターゲッ
ト12の当該部分の薄膜の膜厚が大きい部分に生じた場合
には、上記操作と逆の操作を行う。

薄膜の形成された基板13は、真空容器２内に空気を導入
し、大気圧とした後、ベルジャー３を上方に上げて、外
部に取り出される。

なお、この実施例に示す装置は、単品制御用の比較的簡
易なプレーナマグネトロンスパッタ装置であるが、多数
の基板を処理するために、基板を真空容器に搬入・搬出
するための搬送手段を備え、自動化されたプレーナマグ
ネトロンスパッタ装置にも、この発明の膜厚調整方法は
適用できるものである。

又、上記実施例においては、プレーナマグネトロンスパ
ッタ装置にこの発明の膜厚調整方法を適用したものを示
しているが、Ｓ−Gunスパッタ装置や同軸マグネトロン
スパッタ装置等の他のマグネトロンスパッタ装置につい
ても応用可能なものである。

（ト）発明の効果この発明のマグネトロンスパッタにおける膜厚調整方法
は、ターゲット近傍空間に磁界を形成するための磁石
を、矩形状の支持板と、この支持板の周縁に１極を上面
にして枠状に配された複数の永久磁石よりなる磁石片
と、支持板の中央に前記極とは反対の極を上面にして配
された複数の永久磁石よりなる磁石片とで構成し、ター
ゲットに対向して位置する基板上に形成される薄膜の膜
厚の大小に応じて、その膜厚の大小部分に対向する磁石
片を磁力の異なる磁石片に変えて磁力を変化させると共
に、高さの異なる磁石片に変えて該磁石片とターゲット
間の距離を変化させることにより、ターゲット近傍空間
に形成される磁界の分布を変更し、基板上の薄膜の膜厚
分布を調整するものであるから、ターゲット材質等によ
り生じる膜厚分布の不均一をターゲット近傍空間に生じ
る磁界を細かく変更することによって防止できる利点を
有すると共に、真空容器内のターゲット（カソード）と
基板間の距離を変更することなく、膜厚分布を容易に調
整できる利点を有する。

又、基板を搬入・搬出する搬送手段を備え付けて自動化
されたマグネトロンスパッタ装置にも適用可能であり、
装置の自動運転を中断することなく続行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例に使用される磁石の外観斜
視図、第２図は、この発明の実施例に使用されるプレー
ナマグネトロンスパッタ装置の縦断面図、第３図は、従
来の磁石の外観斜視図である。 12:ターゲット、13:基板,16:磁石、18a・18b・19a・19b
・20a・20b・20c・20d:磁石片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−87270（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−137965（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−81969（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−137965（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲット近傍空間に磁界を形成するため
の磁石を、矩形状の支持板と、この支持板の周縁に１極
を上面にして枠状に配された複数の永久磁石よりなる磁
石片と、支持板の中央に前記極とは反対の極を上面にし
て配された複数の永久磁石よりなる磁石片とで構成し、
前記ターゲットに対向して位置する基板上に形成される
薄膜の膜厚の大小に応じて、その膜厚の大小部分に対向
する磁石片を磁力の異なる磁石片に変えて磁力を変化さ
せると共に、高さの異なる磁石片に変えて該磁石片と前
記ターゲット間の距離を変化させることにより、前記タ
ーゲット近傍空間に形成される磁界の分布を変更し、前
記基板上の薄膜の膜厚分布を調整するマグネトロンスパ
ッタにおける膜厚調整方法。