JPH0774438B2

JPH0774438B2 - マグネトロンスパッタにおける膜厚調整方法

Info

Publication number: JPH0774438B2
Application number: JP60284933A
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: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPS62142764A

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調整方
法に関する。

（ロ）従来の技術マグネトロンスパッタとは、真空容器中に置かれたアル
ミニウム等のターゲット近傍空間に磁界を形成し、真空
容器中に封入されたアルゴンガス等のプラズマを前記磁
界内に閉じ込め、このプラズマ中よりの前記不活性ガス
の陽イオンをターゲット表面に衝突させ、ターゲット表
面の原子を飛出させ、前記真空容器内にこのターゲット
と対向するように設けられた基板上に、この原子を堆積
させて薄膜を形成するものである。

従来、ターゲット近傍空間に磁界を形成する方法とし
て、ターゲットがカソードを兼ねる場合にはターゲット
背面に、ターゲットがカソード表面に取着される場合に
はカソード背面に、永久磁石又は電磁石を密着させ、固
定していた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来のマグネトロンスパッタにおいては、ターゲッ
トの材質の相違等により、基板上に形成される薄膜の膜
厚分布が均一でない場合、ターゲットと基板間の距離を
調整し、均一な膜厚分布が得られるようにしていたが、
ターゲット及び基板は真空容器中に位置しているため、
その調整操作が困難で、手間がかかる不都合があった。

この発明は、上記不都合に鑑みなされたもので、基板上
に形成される薄膜の膜厚分布を容易に調整できるマグネ
トロンスパッタにおける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、真空容器
内に置かれたターゲット近傍空間に磁界を形成する磁石
を前記真空容器外に設け、この磁石の相対両端部の下面
に、それぞれ少なくとも１本の固定ネジの先端を螺入す
ると共に、それぞれ少なくとも１本の前記固定ネジとは
異なるネジを当接した上で、まず固定ネジを緩め、次に
前記当接したネジを回転させて、前記磁石の高さ及び前
記磁石の相対両端部方向の軸に直交する軸回りの傾きを
調整し、更に固定ネジを締付ける際にその螺入量を調整
して、前記磁石の相対両端部方向の軸回りの傾きを設定
し、前記磁石を固定することにより、前記磁石と前記タ
ーゲット間の距離及び前記磁石の前記ターゲットに対す
る姿勢を変化させ、前記ターゲット近傍空間に生じる磁
界の強度・分布を変更し、前記真空容器内の前記ターゲ
ットと対向する位置に置かれた基板上に形成される薄膜
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、ターゲット近傍空間に形成される磁界の強度及び分
布を変更することにより、この磁界中に閉じ込められて
いるアルゴンガス等のプラズマの密度分布を変更し、こ
のプラズマ中よりターゲット表面にアルゴンガス等の陽
イオンが衝突することにより飛出すターゲット原子の数
を制御し、基板上に形成される薄膜の膜厚分布を均一に
調整するものである。この時、磁石は真空容器外に設け
られているため、膜厚調整のための操作は容易に行うこ
とが可能となる。

（ヘ）実施例この発明の一実施例を、第１図、第２図、第３図
（ａ）、第３図（ｂ）及び第３図（ｃ）に基づいて、以
下に説明する。

第１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、平板状の基台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。また、基台
４中央には、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、さらにこ
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、アルミニウム板等よりなるターゲット12が
固定される。さらに、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。

前記カソード９底面両側部よりは、Ｌ字形のステー14、
14が垂設される。ステー14、14下端の水平部14a、14aに
は、それぞれ押しネジ16、16が挿通するように螺着され
る。この押しネジ16、16上端には、前記ターゲット12近
傍空間に磁界を形成するための磁石17が載置される。

磁石17は、第２図に示すように、平板状の磁石支持板18
上の中央に、棒状の永久磁石よりなる磁石片19aを１極
が上面となるように取付けし、一方、磁石支持板18上面
の周縁には、枠状の永久磁石よりなる磁石片19bが、前
記磁石片19aの上面の極と反対の極が上面となるように
取付けられている。

前記磁石支持板18下面には、ステー14、14の水平部14
a、14aに穿設された挿通孔を下方より挿通してきた固定
ネジ15、……、15の先端を、それぞれ螺入するための雌
ネジ孔18a、……、18aが、四隅に設けられている。

次に、このプレーナマグネトロンスパッタ装置１の使用
例を、以下に説明する。

先ず、ベルジャー３を上動させ、真空容器２を開放し、
バッキングプレート11上にターゲット12をセットすると
共に、薄膜を形成したい面を下にして、基板13を図示し
ない支持手段により支持させる。

次いで、ベルジャー３を下動し、真空容器２を密閉し、
パイプ５より真空容器２内の空気を排気して、高真空状
態とする。そして、図示しない注入手段により、アルゴ
ンガス等を注入する（注入後の真空容器２内のアルゴン
ガス等の圧力は、10^-3〜10^-1torrが適当である）。

以下、アルゴンを例にとって説明を続けると、基板13と
カソード９間に電圧源Ｖより直流又は高周波電圧（例え
ば5kv）を加え、アルゴン分子を陽イオン（以下Ar⁺と記
す）と電子（以下e^-と記す）に電離させる。Ar⁺とe^-の
一部は、ターゲット12近傍空間に磁石17により形成され
る磁界に捉えられ、サイクロイド運動する。この時、Ar
⁺とe^-が未電離のアルゴン分子と衝突することにより、A
r⁺とe^-が増殖される結果、ターゲット12近傍空間には、
密度の高いプラズマが発生する。このプラズマ中よりAr
⁺がターゲット12表面に衝突することにより、ターゲッ
ト12の表面原子（例えばアルミニウム原子）が上方に飛
出し、基板13下面に捉えられ、堆積して薄膜が形成され
る。

基板13下面に形成される薄膜の膜厚分布を一定にするた
めの膜厚調整操作は、先ず、固定ネジ15、……、15を緩
め、押しネジ16、16を回転させ、高さ及び第２図中Ｘ軸
回りの傾きを調整する。次に、固定ネジ15、……、15を
締めつける際、その螺入量を調整し、磁石17のＹ軸回り
の傾きを設定すると共に、固定する。

磁石17をターゲット12に近づけると、ターゲット12近傍
空間に形成される磁界が強くなり、発生するプラズマの
密度が高くなる結果、基板13下面に形成される薄膜の、
基板13下面中心線ｙ−ｙ上の膜厚分布は、第３図（ａ）
に示すように、磁石片19a及び19b上面の磁極間のギャッ
プＧに対応する位置で極大膜厚値を取る。

一方、磁石17をターゲット12より遠ざけると、ターゲッ
ト12近傍空間に形成される磁界が弱くなり、発生するプ
ラズマの密度が減少するため、基板13下面に形成される
薄膜の、基板13下面の中心線ｙ−ｙ上の膜厚分布は、第
３図（ｂ）に示すように、中央で極大を取る曲線で示さ
れる。

従って、ターゲット12に対して適当な距離に磁石17を位
置させれば，基板13下面に形成される薄膜の膜厚分布を
均一にすることが可能となる。また、ターゲット12の材
質・形状の相違により、膜厚が一方のみに偏っている場
合には〔第３図（ｃ）参照〕、磁石17を傾け、基板13下
面の膜厚が大なる部分に対応するターゲット12の部分と
磁石17との距離を大きく取ることにより、膜厚分布を均
一に調整することができる。

なお、上記実施例におけるプレーナマグネトロンスパッ
タ装置１は、単品製作用の最も基本的な装置であるが、
基板を大量に且つ連続的処理を可能にするため、真空容
器内に未処理の基板を搬入する搬入手段と、真空容器外
に薄膜の形成された基板を搬出する搬出手段を備えた自
動化装置にも、この発明の膜厚調整方法は適用できる。

また、上記実施例においては、この発明をプレーナマグ
ネトロンスパッタ装置に適用した例を示しているが、Ｓ
−Gunスパッタ装置等、他の方式のマグネトロンスパッ
タ装置にも、この発明は適用可能である。

（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、真空容器内に置かれたターゲット近傍空間に磁界を
形成する磁石を前記真空容器外に設け、この磁石の相対
両端部の下面に、それぞれ少なくとも１本の固定ネジの
先端を螺入すると共に、それぞれ少なくとも１本の前記
固定ネジとは異なるネジを当接した上で、まず固定ネジ
を緩め、次に前記当接したネジを回転させて、前記磁石
の高さ及び前記磁石の相対両端部方向の軸に直交する軸
回りの傾きを調整し、更に固定ネジを締付ける際にその
螺入量を調整して、前記磁石の相対両端部方向の軸回り
の傾きを設定し、前記磁石を固定することにより、前記
磁石と前記ターゲット間の距離及び前記磁石の前記ター
ゲットに対する姿勢を変化させ、前記ターゲット近傍空
間に生じる磁界の強度・分布を変更し、前記真空容器内
の前記ターゲットと対向する位置に置かれた基板上に形
成される薄膜の膜厚分布を調整するものであるから、真
空容器内の基板・ターゲット間の距離等の調整を行う必
要がなく、真空容器外より基板上の薄膜の膜厚分布の調
整操作が可能となり、膜厚調整操作が容易となる利点を
有する。

また、基板上の薄膜分布が一方にのみ偏っている場合に
おいても、磁石のターゲットに対する姿勢を変更するこ
とにより、つまり磁石をＸ軸方向（一方の相対両端部方
向）とＹ軸方向（他の相対両端部方向）に傾けると共
に、磁石の高さを変えることにより、容易に膜厚分布を
均一に調整できる利点をも有する。

更に、基板の搬入手段と搬出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、自
動化された装置において基板上の薄膜の膜厚の調整を容
易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一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２図は、同装置
の磁石及びその取付状態を示す部分拡大斜視図、第３図
（ａ）、第３図（ｂ）及び第３図（ｃ）は、同装置によ
って基板上に形成される薄膜の膜厚分布を説明するため
の図である。 2:真空容器、12:ターゲット、13:基板、17:磁石。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−81969（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−20469（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−295368（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に置かれたターゲット近傍空間
に磁界を形成する磁石を前記真空容器外に設け、この磁
石の相対両端部の下面に、それぞれ少なくとも１本の固
定ネジの先端を螺入すると共に、それぞれ少なくとも１
本の前記固定ネジとは異なるネジを当接した上で、まず
固定ネジを緩め、次に前記当接したネジを回転させて、
前記磁石の高さ及び前記磁石の相対両端部方向の軸に直
交する軸回りの傾きを調整し、更に固定ネジを締付ける
際にその螺入量を調整して、前記磁石の相対両端部方向
の軸回りの傾きを設定し、前記磁石を固定することによ
り、前記磁石と前記ターゲット間の距離及び前記磁石の
前記ターゲットに対する姿勢を変化させ、前記ターゲッ
ト近傍空間に生じる磁界の強度・分布を変更し、前記真
空容器内の前記ターゲットと対向する位置に置かれた基
板上に形成される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。