JPH10102247A

JPH10102247A - スパッタリング装置及び方法

Info

Publication number: JPH10102247A
Application number: JP8261643A
Authority: JP
Inventors: Isamu Aokura; 勇青倉; Hitoshi Yamanishi; 斉山西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-10-02
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 1998-04-21
Also published as: KR100274433B1; KR19980032508A

Abstract

(57)【要約】【課題】ターゲットの侵食が大略均一に進行させるこ
とができるターゲットを保有するスパッタリング装置及
び方法を提供する。【解決手段】磁石１０はターゲット６の一つの縁に沿
うように配置しており、ターゲット６を挟んで対向する
磁石１０の極性が同じになるように定めている。また、
ターゲット６の裏面側に配置した磁石１４は、上記磁石
１０のターゲット６を挟んで対向する極性と逆の極性が
タ−ゲット６の表面方向を向くように定めるとともに、
ターゲット６の上記一つの縁と直交する方向９１に移動
しかつ往復運動するように構成することにより、ターゲ
ット６の侵食の進行がターゲット面内で大略均一にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成技術の一
つであるマグネトロンスパッタリング装置及び方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング法とは、一般に低真空雰
囲気で気体放電を起こすことによりプラズマを発生さ
せ、プラズマの陽イオンをカソードと呼ばれる負極に設
置されたターゲットに衝突させ、衝突によりスパッタさ
れた粒子が基板に付着して薄膜を生成する方法である。
このスパッタリング法は、組成の制御や装置の操作が比
較的簡単であることから、広く成膜過程に使用されてい
る。しかし、従来スパッタリング法は、真空蒸着法など
に比べ、薄膜生成速度が遅いという欠点を有していた。
このため、永久磁石や電磁石を磁気回路として用いてタ
ーゲット付近に磁場を形成するマグネトロンスパッタリ
ング法が考案され、薄膜の形成速度が向上し、半導体部
品や電子部品等の製造工程においてスパッタリング法に
よる薄膜形成の量産化を可能にした。

【０００３】上記マグネトロンスパッタリング法には、
ターゲットの局所的な侵食による膜厚や膜質の不均一性
があるという問題点があり、この問題解決のため、電場
に直交する一様な磁場を形成する装置が考案されてい
る。図２０は従来のスパッタリング装置の装置構成を示
すものである。図２０において、１はチャンバ、２は真
空ポンプによって排気されるチャンバ１の真空排気口、
３はチャンバ１へのガス導入管、４はガス導入管３に取
り付けられたガス流量制御器である。５はガス導入管３
からチャンバ１内に導入される放電ガスで、通常アルゴ
ンガスを用いる。６はターゲット、７はスパッタリング
電極、８は放電用電源、９はマグネットホルダ、１０は
磁石、１１は基板ホルダである。１２は基板で、この上
に薄膜を形成する。

【０００４】以上のように構成された上記スパッタリン
グ装置について、以下その動作について説明する。ま
ず、チャンバ１内を真空排気口２から真空ポンプで１０
^−７Ｔｏｒｒ程度にまで排気する。次に上記チャンバ１
の一端に接続されたガス導入管３を介してチャンバ１内
に放電ガス５を導入し、チャンバ１内の圧力を１０^−３
〜１０^−２Ｔｏｒｒ程度に保つ。ターゲット６を取りつ
けたスパッタリング電極７に直流あるいは高周波のスパ
ッタリング用電源８により負の電圧または高周波電圧を
印加すると、上記電源８による電場とマグネットホルダ
９内に収納された磁石１０による磁場との作用でターゲ
ット６の表面近傍に放電によるプラズマが発生し、スパ
ッタリング現象が起こり、ターゲット６から放出された
スパッタ粒子により基板ホルダ１１に設置された基板１
２上に薄膜が形成される。しかしながら、上記スパッタ
リング装置ではターゲット６が強磁性材料の場合、磁石
１０から発生する磁束の大部分がターゲット６内を通過
し、プラズマ形成に寄与する磁束がきわめて少なくな
る。その結果、成膜速度が低下してしまうという問題を
有している。そこで、特開昭６１−１２４５６７号公報
に記載のようにターゲット表面に配置する磁石に加え
て、ターゲット裏面にも磁石を配置することによって強
磁性材料のターゲットにおいても成膜速度を低下させな
い取り組みがなされている。図２１はターゲット６の表
面および裏面に磁石１０、１３を配置したときのスパッ
タリング電極構成を示したもので、１３はターゲット６
の裏面に配置された磁石である。この構成によって、タ
ーゲット６の裏面に配置された磁石１３から発生する磁
束が強磁性材料のターゲット６内を満たし、ターゲット
表面に配置された磁石１０から発生する磁束がターゲッ
ト６内を通過することを防ぐようにしている。この効果
によって、強磁性材料のターゲット６における成膜速度
の低下を防ぐようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、強磁性材料のターゲットにおける成膜速
度の向上は達成できるが、磁束がターゲット全面に渡っ
て同じ方向を向いているので、プラズマ中の電子はター
ゲット全面に渡って同じ方向の力を受けることになる。
したがって、プラズマ中の電子の密度がターゲット面内
で不均一になる。この結果、電子の受ける力の方向での
ターゲットの侵食が速く進行し、逆方向では侵食の進行
が遅くなり、侵食が進行するにしたがって、侵食が均一
に進行しないという問題点がある。これにより、ターゲ
ット材料の材料利用効率がきわめて悪いだけでなく、基
板面に生成される薄膜の膜厚均一性が確保できないとい
う問題点が発生する。本発明は、上記の問題点を解決
し、磁性材料に関係なく、ターゲットの侵食を大略均一
に進行させることができるスパッタリング装置及び方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成している。本発明の第１
態様にかかるスパッタリング装置によれば、矩形ターゲ
ットを用いてスパッタリングを行うスパッタリング装置
において、上記ターゲットの一対の縁に沿うように棒状
の第１磁石をそれぞれ配置するとともに、上記ターゲッ
トの裏面側に棒状の第２磁石を移動可能に配置するよう
に構成している。本発明の第２態様によれば、第１態様
において、上記第１磁石の極性が同極どうしが向き合う
ように定め、上記第２磁石は、上記第１磁石の互いに向
き合う磁極と異なる極が上記ターゲットの裏面に対向す
ように設定されるように構成することもできる。本発明
の第３態様によれば、第１又は２態様において、上記第
２磁石が、ターゲット裏面側において、上記第１磁石間
に相当する範囲を往復運動するように構成することもで
きる。本発明の第４態様によれば、第１〜３のいずれか
の態様において、上記第２磁石は複数の棒状の磁石より
構成されるようにすることもできる。

【０００７】本発明の第５態様にかかるスパッタリング
装置によれば、丸型ターゲットを用いてスパッタリング
を行うスパッタリング装置において、上記ターゲットの
縁に対向する第３磁石を配置するとともに、上記ターゲ
ットの裏面側に第４磁石を大略円運動可能に配置するよ
うに構成している。本発明の第６態様によれば、第５態
様において、上記第３磁石の極性が、同極どうしが上記
ターゲットの中心を向くように定め、上記第４磁石は、
上記第３磁石の上記ターゲット中心を向く極と異なる極
が上記ターゲットの裏面に向き合うように設定されるよ
うに構成することもできる。本発明の第７態様によれ
ば、第５又は６態様において、上記第４磁石が複数であ
るように構成することもできる。本発明の第８態様によ
れば、第５〜７のいずれかの態様において、上記第４磁
石が螺旋運動をするように構成することもできる。

【０００８】本発明の第９態様にかかるスパッタリング
装置によれば、丸型ターゲットを用いてスパッタリング
を行うスパッタリング装置において、上記ターゲットの
縁に対向した複数の電磁石を配置し、該電磁石の磁極は
時間的に変化するように構成している。本発明の第１０
態様によれば、第９態様において、上記電磁石は、上記
ターゲットの内側に向く極をそれぞれ独立に制御できる
ように構成することもできる。本発明の第１１態様によ
れば、第９又は１０態様において、上記電磁石の数は４
個以上の偶数個であるように構成することもできる。本
発明の第１２態様によれば、第９〜１１のいずれかの態
様において、上記電磁石のコイルが真空チャンバの大気
側にあるように構成することもできる。

【０００９】本発明の第１３態様にかかるスパッタリン
グ方法よれば、矩形ターゲットを用いて、上記ターゲッ
トの一対の縁に沿うように棒状の第１磁石をそれぞれ配
置するとともに、上記ターゲットの裏面側に棒状の第２
磁石を移動可能に配置した状態でスパッタリングを行う
スパッタリング方法において、上記第２磁石を上記ター
ゲットの裏面側で移動させながらスパッタリングを行
い、磁束の向きを時間的に変化させ、ターゲット面上で
のプラズマ密度が時間的に大略平均化されるように構成
している。本発明の第１４態様によれば、第１３態様に
おいて、上記第１磁石の極性が同極どうしが向き合うよ
うに定め、上記第２磁石は、上記第１磁石の互いに向き
合う磁極と異なる極が上記ターゲットの裏面に対向すよ
うに設定されるように構成することもできる。本発明の
第１５態様によれば、第１３又は１４態様において、上
記第２磁石が、ターゲット裏面側において、上記第１磁
石間に相当する範囲を往復運動するように構成すること
もできる。

【００１０】本発明の第１６態様にかかるスパッタリン
グ方法によれば、丸型ターゲットを用いて、上記ターゲ
ットの縁に対向する第３磁石を配置するとともに、上記
ターゲットの裏面側に第４磁石を移動可能に配置した状
態でスパッタリングを行うスパッタリング方法におい
て、上記第４磁石を上記ターゲットの裏面側で大略円運
動させながらスパッタリングを行い、磁束の向きを時間
的に変化させ、ターゲット面上でのプラズマ密度が時間
的に大略平均化されるように構成している。本発明の第
１７態様によれば、第１６態様において、上記第３磁石
の極性が、同極どうしが上記ターゲットの中心を向くよ
うに定め、上記第４磁石は、上記第３磁石の上記ターゲ
ット中心を向く極と異なる極が上記ターゲットの裏面に
向き合うように設定されるように構成することもでき
る。本発明の第１８態様によれば、第１６又は１７態様
において、上記第４磁石が螺旋運動をするように構成す
ることもできる。

【００１１】本発明の第１９態様にかかるスパッタリン
グ方法によれば、丸型ターゲットを用いて、上記ターゲ
ットの縁に対向した複数の電磁石を配置した状態でスパ
ッタリングを行うスパッタリング方法において、上記電
磁石の磁極は時間的に変化させて、磁束の向きを変化さ
せ、プラズマ中の電子が力を受ける方向が変化して、タ
ーゲット面上でのプラズマ密度が時間平均的に大略均一
化するように構成している。本発明の第２０態様によれ
ば、第１９態様において、上記電磁石の磁極を時間的に
変化させることにより、磁束の向きを変化させ、プラズ
マ中の電子が力を受ける方向が３６０°回転させて、タ
ーゲット面上でのプラズマ密度が時間平均的に大略均一
化するように構成することもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１から図１９を用いて説明する。（第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態にかか
る、スパッタリング方法を実施するためのスパッタリン
グ装置の構成を示すものである。図１において、１は真
空チャンバ、２はチャンバ１に備えられかつ真空ポンプ
に通じた真空排気口、３はチャンバ１に備えられたガス
導入管、４はガス導入管３に取り付けられたガス流量制
御器である。５はガス導入管３からチャンバ１内に導入
される放電ガスで、通常はアルゴンガスが用いられる。
６はチャンバ１内に配置された矩形のターゲット、７は
チャンバ１に絶縁体８０を介して取り付けられかつター
ゲット６を支持するスパッタリング電極、８はスパッタ
リング電極７に負の電圧又は高周波電圧を印加する放電
用の直流又は高周波放電源、９はチャンバ１内に配置さ
れかつターゲット６の長手方向沿いの一対の縁に沿うよ
うに配置された一対のマグネットホルダ、１０は一対の
マグネットホルダ９内に保持されかつターゲット６の一
対の縁に沿って配置された一対の棒状の磁石である。１
１はチャンバ１内のターゲット６に対向する位置に配置
された基板ホルダである。１２は基板ホルダ１１により
保持される基板で、この上に薄膜を形成する。１４はス
パッタリング電極７の内側でかつターゲット裏面側に配
置されかつターゲット６の長手方向沿いに配置された棒
状の磁石で、この磁石１４は、ターゲット６の裏面側で
ターゲット６の長手方向と直交する方向に移動する移動
機構を備えている。

【００１３】図２は図１で示したスパッタリング装置の
うち、スパッタリング電極７の部分の平面図を示したも
のである。また、図３は図２のＡ−Ａ’断面を示したも
のである。各磁石１０は、図２に示すように、長方形の
ターゲット６の長手方向沿いの各縁に沿うようにターゲ
ット６の外側に配置しており、ターゲット６を挟んで対
向する、一対の磁石１０の極性が同じなるよう定めてい
る。この図２では一対の磁石１０においてそのＮ極同士
が対向するようにしている。また、ターゲット６の裏面
側に配置した磁石１４は上記磁石１０のターゲットを挟
んで対向する極性と逆の極性がターゲットの裏面に対向
するように定める。図２では、磁石１０がＮ極同士対向
しているため、ターゲット裏面側の磁石１４はＳ極がタ
ーゲット６の裏面に対向するようにしている。また、タ
ーゲット裏面側の磁石１４は、上記移動機構により、タ
ーゲット６の長手方向と直交する方向すなわち９１の方
向に移動しかつ往復運動できるように構成されており、
時間とともに図４（Ａ）から（Ｂ）を経て（Ｃ）に、そ
して、（Ｃ）から（Ｂ）を経て（Ａ）に示すような移動
をする。すなわち、ターゲット６の裏面側で一対の磁石
１０の間に相当する範囲において、一方の磁石１０の近
傍から徐々に遠ざかり他方の磁石１０に接近し、次い
で、他方の磁石１０の近傍位置まで位置すると、逆に、
他方の磁石１０の近傍から徐々に遠ざかり一方の磁石１
０に接近し、次いで、一方の磁石１０の近傍位置まで位
置するようにしている。この間の磁石１４の移動速度は
等速度とすることが、プラズマ密度を時間的に大略平均
化するためには好ましい。

【００１４】上記構成により、ターゲット６上のあらゆ
る点で磁場は、その強さと方向が時間的に変化する。図
５は、一例として、ターゲット６の中心位置での、およ
びターゲット６の中心から図２のＡ−Ａ’線上５０ｍｍ
離れた位置での、ターゲット裏面側に配置した磁石１４
の移動速度を５０ｍｍ／ｓとしたときのターゲット表面
から２ｍｍ離れたところのＡ−Ａ’方向での磁束密度の
時間変化を、それぞれ、実線と点線で示したものであ
る。図３中の磁石１４の右向きの移動を正として示して
いる。図５からわかるように、ターゲット上各点で、磁
場の強さと方向が時間的に変化する。

【００１５】図２において、磁束が右に向いているとき
はプラズマ中の電子は図２の下側に向かう力を受ける。
また磁束が左を向いているときはプラズマ中の電子は上
側に向かう力を受ける。したがって、磁束の向きが時間
的に変化することによりターゲット面上のプラズマを閉
じこめプラズマの密度を高めることが可能となり、侵食
速度が増加し、基板上への膜の生成速度が上昇する。さ
らに、ターゲット面上でのプラズマ密度が時間的に平均
化され、図６に示すようにターゲット６の侵食部分６ａ
が大略均一となり、材料の利用効率が増大する。

【００１６】（第２実施形態）図７は、本発明の第２実
施形態にかかる、スパッタリング方法を実施するための
スパッタリング装置を示している。大略構成は第１実施
形態と同一であるが、異なる点は、ターゲット６の裏面
側の棒状の磁石１４が複数個、例えば２個配置されてい
ることである。よって、図７に示すように、所定間隔離
れた２つの磁石１４が、第１実施形態の移動機構と同様
な機構でもって図６に示すような移動を行う。すなわ
ち、ターゲット６の裏面側で一対の磁石１０の間に相当
する範囲において、図７においてターゲット裏面側の左
側の磁石１４がターゲット表側の左側の磁石１０の近傍
から徐々に遠ざかるように、ターゲット６の裏面側の右
側の磁石１４と一体的に右方向に移動し、この右側の磁
石１４がターゲット６の表側の右側の磁石１０に接近
し、次いで、その磁石１０の近傍位置まで位置すると、
逆に、右側の磁石１０の近傍から徐々に遠ざかるように
右側の磁石１４が左側の磁石１４と一体的に左方向に移
動し、左側の磁石１４が左側の磁石１０に接近し、その
磁石１０の近傍位置まで位置するようにしている。この
間の２つの磁石１４の移動速度は等速度とすることが、
プラズマ密度を時間的に大略平均化するためには好まし
い。この第２実施形態では、第１実施形態と同様な効果
を奏することができるとともに、特にターゲットが大き
いとき、すなわち磁石１０同士の間隔が広いとき、磁石
１４を複数個設置することによって、ターゲット面上で
の磁束の低下を防ぎ、成膜速度の低下を抑えることがで
きる。

【００１７】（第３実施形態）図８は、本発明の第３実
施形態にかかる、スパッタリング方法を実施するための
スパッタリング装置のスパッタリング電極部分を示して
いる。この図８は、第１実施形態において図１に示した
スパッタリング装置のスパッタリング電極部分の平面図
である図２と同様なものである。また、図９は図８のＢ
−Ｂ’断面を示したものである。この第３実施形態が第
２実施形態と異なる点は、矩形のターゲット６を対象と
するものではなく円形のターゲット４６を対象とするこ
とである。円形のターゲット４６の円周状の縁に沿うよ
うに配置した円環状の磁石１５は、ターゲット４６の円
周に沿って、ターゲット４６の中心に向かって同じ極が
向き合うように配置されている。図８では、例えば、タ
ーゲット４６の中心にＮ極が向かうように配置されてい
る。ターゲット４６の裏面側に配置される円柱状の磁石
１６は１２０°おきに３個配置され、かつ、この３個の
磁石１６は１２０°の間隔を保持した状態で、大略円運
動可能に、具体的には、ターゲット６の中心から半径の
異なる同心円上を、それぞれ、好ましくは等角速度で同
一方向に移動できるように配置されており、かつ上記磁
石１５の中心に向かう極性と逆の極性がターゲットの表
面方向を向くように定めている。よって、図８では、Ｓ
極がターゲット４６の裏面に対向するようにしている。

【００１８】図８において、磁束は、ターゲット中心に
向いているため、プラズマ中の電子は、ターゲット裏面
側に配置した３個の磁石１６の移動に伴い、ターゲット
４６の円周方向に移動する力を受ける。このとき３個の
磁石１６はターゲット４６の中心から半径の異なる周上
をそれぞれ移動するため、ターゲット面上の各点ではプ
ラズマ密度が時間平均的に大略均一化し、図１０に示す
ようにターゲット４６の侵食部分４６ａは大略均一化す
る。なお、４７は円形のスパッタリング電極で図１のス
パッタリング電極７に対応するものである。なお、以上
の説明では、ターゲット裏面側に配置した３個の磁石１
６は１２０°おきに３個配置した例で説明したが、複数
個であれば効果は同様である。ただし、その間隔は、等
角度おきである方が望ましい。また、ターゲット裏面側
に配置した磁石１６の形状は、その表面形状が、円形の
みならず、円環状磁石１５に対応する円弧周面を有する
扇形などでもよい。また、３個の磁石１６は常に同一方
向に一体的に移動するものに限らず、所定時間間隔毎
に、３個の磁石１６が一体的に移動する方向が変化する
ようにしてもよい。

【００１９】（第４実施形態）図１１は、本発明の第４
実施形態にかかる、スパッタリング方法を実施するため
のスパッタリング装置のスパッタリング電極部分を示し
ている。この図１１は、第１実施形態において図１に示
したスパッタリング装置のスパッタリング電極部分の平
面図である図２と同様なものである。この第４実施形態
が第３実施形態と異なる点は、ターゲット４６の裏面側
で移動する磁石１６が３個配置されて同心円の大略円運
動する代わりに、１個の円柱状の磁石１６が同心円では
なく螺旋状の大略円運動でかつ往復運動することであ
る。磁石１５は、図８と同様に、ターゲット４６の円周
に沿って、ターゲット４６の中心に向かって同じ極が向
き合うように配置されている。ターゲット４６の裏面側
に配置される磁石１６は、ターゲット４６の中心側から
最外周側に向かう螺旋運動を描きながら移動する。ま
た、最外周側の所定の位置に至ると、逆に、ターゲット
４６の最外周側から中心側に向かうように螺旋運動を描
きながら移動する。この移動は、プラズマ密度を時間的
に大略平均化するためには等角速度とするのが好まし
い。磁石１６は、第３実施形態と同様に、上記磁石１５
の中心に向かう極性と逆の極性がターゲット４６の表面
方向を向くように定めている。このような構成によれ
ば、ターゲット裏面側に配置した磁石１６の螺旋運動の
移動に伴い、ターゲット面上の各点でのプラズマ密度が
時間平均的に大略均一化し、ターゲット４６の材料の利
用効率が向上する。なお、以上の説明では、ターゲット
裏面側に配置した磁石１６は１個配置した例で説明した
が、複数個配置して、一体的に同一方向に螺旋運動を行
わせるようにしてもよい。

【００２０】（第５実施形態）図１２は、本発明の第５
実施形態にかかる、スパッタリング方法を実施するため
のスパッタリング装置のスパッタリング電極部分を示し
ている。この図１２は、第１実施形態において図１に示
したスパッタリング装置のスパッタリング電極部分の平
面図である図２と同様なものである。また、図１３は図
１２のＣ−Ｃ’断面を示したものである。この第５実施
形態では、第４実施形態と異なり、ターゲット４６の裏
面側に磁石を配置するのではなく、ターゲット４６の表
側の円環状に配置された８個の円弧状の電磁石１７の極
性を時間毎に変化させるようにしたものである。電磁石
１７はターゲット４６の円周に沿って等間隔に８個配置
されており、互いに同一形状のものとなっている。電磁
石１７は、それぞれ、磁化するための磁性体１７ａ、磁
性体１７ａに巻き付けられたコイル１７ｂ、およびコイ
ル１７ｂに電流を流すための電源１７ｃから構成されて
おり、かつ、８個の電源１７ｃを制御する制御１７ｄを
備えて、８個の電磁石１７のコイル１７ｂに電流が流れ
る方向を制御装置１７ｄにより制御することによって、
ターゲット４６の表面へ発生させる各電磁石１７の極を
独立に制御することができる。

【００２１】図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、ターゲット４６
の表面へ発生させる各電磁石１７の磁極の時間的変化を
示したものである。磁極を変化させることによって、９
２で示した磁束の向きは図１４の（Ａ）から（Ｂ）を経
て（Ｃ）に変化し、そして、（Ｃ）から（Ｂ）を経て
（Ａ）に変化する。そして、この（Ａ）〜（Ｃ）及び
（Ｃ）から（Ａ）の変化を任意回数だけ繰り返す。その
結果、磁極の変化に伴い、９３で示したプラズマ中の電
子が力を受ける方向が変化する。プラズマ中の電子が力
を受ける方向９３が時間的に変化することによってター
ゲット面上でのプラズマ密度が時間平均的に大略均一化
され、図１５に示すような全面かつ大略均一なターゲッ
ト４６の侵食部分４６ｂが得られる。なお、以上の説明
ではターゲットの円周に沿って配置した電磁石１７は８
個配置した例で説明したが、４以上の偶数個であれば、
何等問題はない。第５実施形態が意図する電子が力を受
ける方向の時間的変化を実現するためには、３個以上の
磁石が必要である。また、ターゲット面内での電子の対
称性から偶数個の磁石が好適である。従って、４個以上
の偶数個であることが望ましい。

【００２２】（第６実施形態）図１６は、本発明の第６
実施形態にかかる、スパッタリング方法を実施するため
のスパッタリング装置を示しており、図１７と同様、タ
ーゲット４６表面へ発生させる磁極の時間的変化を示し
たものである。この第６実施形態では、第５実施形態と
同様に、ターゲット４６の円周に沿って、等間隔に電磁
石１７を８個配置している。第６実施形態が第５実施形
態と異なる点は、制御装置１７ｄの制御により、連続す
る４個の電磁石１７が同じ極、それらに向かい合う４個
の電磁石１７がそれらと異なる極を発生するように定め
ており、時間とともに連続する４個の電磁石１７が１個
ずつずれていくように定めている。ある瞬間、プラズマ
中の電子はターゲット表面に平行にある定まった方向の
力を受けるが、この第６実施形態ではその方向が３６０
°回転することになるので、ターゲット４６の面上での
プラズマ密度は時間平均的に大略均一化する。したがっ
て、図１７に示すようにターゲット４６の侵食部分４６
ｃは全面かつ大略均一に進行し、材料の利用効率が向上
する。またこのとき、基板上に生成する膜の生成速度お
よびその分布は図１８に示すようにきわめて高速かつ大
略均一である。

【００２３】また、この第６実施形態では、ターゲット
４６を挟んで対向する電磁石１７は必ず異なる極である
ので、図１９に示すように２つの磁極を１つの電磁石５
７とする構成をとることによって、電磁石５７を４個に
減少させることができて、装置を簡略化することができ
る。この電磁石５７は、磁性体５７ａにコイル５７ｂを
巻き付けて、該コイル５７ａに電源５７ｃから電流を流
すようにし、かつ、４個の電源５７ｃは制御装置５７ｄ
により、上記制御装置１７ｄと同様に制御するようにす
ればよい。なお、電磁石１７，５７のコイル部分がチャ
ンバ１の大気側にあれば、なお好適である。なお、以上
の説明ではターゲット４６の円周に沿って配置した電磁
石１７は８個配置した例で説明したが、４個以上であれ
ば何等問題はない。ただし、対称性から電磁石１７は偶
数個であればなお好適である。

【００２４】上記各実施形態において、磁石の移動の回
数及び磁極の変化の回数やそれらの動作時間は、所望に
応じて決定すればよい。また、第１，２実施形態におい
て、ターゲット表側の磁石１０及びターゲット裏面側の
磁石１４の配置方向は、長方形のターゲット６の長手方
向沿いに限らず、長手方向と直交する短手方向沿いに配
置してもよい。また、第１，２実施形態において、ター
ゲット裏面側の磁石１４の本数は任意の数でよい。ま
た、第４実施形態において、ターゲット裏面側の磁石１
６の数は１個に限らず任意の数でもよい。また、第５，
６実施形態において、電磁石１７，５７の磁極を変化さ
せる方法としては、プラズマ密度を時間的に大略平均化
するためには同一時間間隔で変化させるのが好ましい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ターゲ
ット面上でのプラズマ密度が大略均一化し、ターゲット
の侵食が大略均一化し、ターゲット材料の利用効率が向
上するとともに基板上に生成される薄膜の生成速度が向
上し、膜厚の均一性が確保できるという有利な効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態におけるスパッタリン
グ方法を実施するためのスパッタリング装置を示す断面
図である。

【図２】第１実施形態におけるスパッタリング装置の
スパッタリング電極付近の構造を示す平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ’断面図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１実施形態にお
けるスパッタリング装置のターゲット裏面側に配置した
磁石の移動の様子を示す図である。

【図５】第１実施形態におけるスパッタリング装置の
ターゲット表面での磁束密度の時間的変化を示す図であ
る。

【図６】第１実施形態におけるスパッタリング装置の
ターゲットの侵食形状を示す断面図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の第２実施
形態におけるスパッタリング方法を実施するためのスパ
ッタリング装置のターゲット裏面側に配置した磁石の移
動の様子を示す図である。

【図８】本発明の第３実施形態におけるスパッタリン
グ方法を実施するためのスパッタリング装置のスパッタ
リング電極付近の構造を示す図である。

【図９】図８のＢ−Ｂ’断面図である。

【図１０】第３実施形態におけるスパッタリング装置
のターゲットの侵食形状を示す断面図である。

【図１１】本発明の第４実施形態におけるスパッタリ
ング方法を実施するためのスパッタリング装置のスパッ
タリング電極付近の構造を示す平面図である。

【図１２】本発明の第５実施形態におけるスパッタリ
ング方法を実施するためのスパッタリング装置のスパッ
タリング電極付近の構造を示す平面図である。

【図１３】図１２のＣ−Ｃ’断面図である。

【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第５実施形態に
おけるスパッタリング装置の磁極、磁束およびプラズマ
中の電子が力を受ける方向の時間変化を示す図である。

【図１５】第５実施形態におけるスパッタリング装置
のターゲットの侵食形状を示す断面図である。

【図１６】（Ａ）〜（Ｈ）はそれぞれ本発明の第６実
施形態におけるスパッタリング方法を実施するためのス
パッタリング装置の磁極の時間変化を示す図である。

【図１７】第６実施形態におけるスパッタリング装置
のターゲットの侵食形状を示す断面図である。

【図１８】第６実施形態におけるスパッタリング装置
の薄膜の生成速度を示す図である。

【図１９】第６実施形態におけるスパッタリング装置
の他の電磁石の構造を示す断面図である。

【図２０】従来のスパッタリング装置を示す概略断面
図である。

【図２１】従来のターゲット表面と裏面に磁石を有す
るスパッタリング電極の図である。

【符号の説明】

１チャンバ６、４６ターゲット７、４７スパッタリング電極１０ターゲットの一対の縁に沿って配置された磁石１２基板１４移動機構を持ったターゲットの裏面側に配置され
た磁石１５ターゲットの縁に沿うように配置された磁石１６移動機構を持ったターゲットの裏面側に配置され
た磁石１７、５７ターゲットの縁に沿うように配置された電
磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形ターゲット（６）を用いてスパッタ
リングを行うスパッタリング装置において、上記ターゲット（６）の一対の縁に沿うように棒状の第
１磁石（１０）をそれぞれ配置するとともに、上記ター
ゲットの裏面側に棒状の第２磁石（１４）を移動可能に
配置したことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】上記第１磁石（１０）の極性が同極どう
しが向き合うように定め、上記第２磁石（１４）は、上
記第１磁石の互いに向き合う磁極と異なる極が上記ター
ゲットの裏面に対向すように設定された請求項１に記載
のスパッタリング装置。
【請求項３】上記第２磁石（１４）が、ターゲット裏
面側において、上記第１磁石（１０）間に相当する範囲
を往復運動するようにした請求項１又は２に記載のスパ
ッタリング装置。
【請求項４】上記第２磁石（１４）は複数の棒状の磁
石より構成されるようにした請求項１〜３のいずれかに
記載のスパッタリング装置。
【請求項５】丸型ターゲット（４６）を用いてスパッ
タリングを行うスパッタリング装置において、上記ターゲットの縁に対向する第３磁石（１５）を配置
するとともに、上記ターゲットの裏面側に第４磁石（１
６）を大略円運動可能に配置したことを特徴とするスパ
ッタリング装置。
【請求項６】上記第３磁石（１５）の極性が、同極ど
うしが上記ターゲットの中心を向くように定め、上記第
４磁石（１６）は、上記第３磁石の上記ターゲット中心
を向く極と異なる極が上記ターゲットの裏面に向き合う
ように設定された請求項５に記載のスパッタリング装
置。
【請求項７】上記第４磁石（１６）が複数であるよう
にした請求項５又は６に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】上記第４磁石（１６）が螺旋運動をする
ようにした請求項５〜７のいずれかに記載のスパッタリ
ング装置。
【請求項９】丸型ターゲット（４６）を用いてスパッ
タリングを行うスパッタリング装置において、上記ターゲットの縁に対向した複数の電磁石（１７，５
７）を配置し、該電磁石の磁極は時間的に変化するよう
にしたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１０】上記電磁石は、上記ターゲットの内側
に向く極をそれぞれ独立に制御できるようにした請求項
９に記載のスパッタリング装置。
【請求項１１】上記電磁石の数は４個以上の偶数個で
あるようにした請求項９又は１０に記載のスパッタリン
グ装置。
【請求項１２】上記電磁石のコイルが真空チャンバの
大気側にあるようにした請求項９〜１１のいずれかに記
載のスパッタリング装置。
【請求項１３】矩形ターゲット（６）を用いて、上記
ターゲット（６）の一対の縁に沿うように棒状の第１磁
石（１０）をそれぞれ配置するとともに、上記ターゲッ
トの裏面側に棒状の第２磁石（１４）を移動可能に配置
した状態でスパッタリングを行うスパッタリング方法に
おいて、上記第２磁石を上記ターゲットの裏面側で移動させなが
らスパッタリングを行い、磁束の向きを時間的に変化さ
せ、ターゲット面上でのプラズマ密度が時間的に大略平
均化されるようにしたことを特徴とするスパッタリング
方法。
【請求項１４】上記第１磁石（１０）の極性が同極ど
うしが向き合うように定め、上記第２磁石（１４）は、
上記第１磁石の互いに向き合う磁極と異なる極が上記タ
ーゲットの裏面に対向すように設定された請求項１３に
記載のスパッタリング方法。
【請求項１５】上記第２磁石（１４）が、ターゲット
裏面側において、上記第１磁石（１０）間に相当する範
囲を往復運動するようにした請求項１３又は１４に記載
のスパッタリング方法。
【請求項１６】丸型ターゲット（４６）を用いて、上
記ターゲットの縁に対向する第３磁石（１５）を配置す
るとともに、上記ターゲットの裏面側に第４磁石（１
６）を移動可能に配置した状態でスパッタリングを行う
スパッタリング方法において、上記第４磁石を上記ターゲットの裏面側で大略円運動さ
せながらスパッタリングを行い、磁束の向きを時間的に
変化させ、ターゲット面上でのプラズマ密度が時間的に
大略平均化されるようにしたことを特徴とするスパッタ
リング方法。
【請求項１７】上記第３磁石（１５）の極性が、同極
どうしが上記ターゲットの中心を向くように定め、上記
第４磁石（１６）は、上記第３磁石の上記ターゲット中
心を向く極と異なる極が上記ターゲットの裏面に向き合
うように設定された請求項１６に記載のスパッタリング
方法。
【請求項１８】上記第４磁石（１６）が螺旋運動をす
るようにした請求項１６又は１７に記載のスパッタリン
グ方法。
【請求項１９】丸型ターゲット（４６）を用いて、上
記ターゲットの縁に対向した複数の電磁石（１７，５
７）を配置した状態でスパッタリングを行うスパッタリ
ング方法において、上記電磁石の磁極は時間的に変化させて、磁束の向きを
変化させ、プラズマ中の電子が力を受ける方向（９３）
が変化して、ターゲット面上でのプラズマ密度が時間平
均的に大略均一化するようにしたことを特徴とするスパ
ッタリング方法。
【請求項２０】上記電磁石の磁極を時間的に変化させ
ることにより、磁束の向きを変化させ、プラズマ中の電
子が力を受ける方向（９３）が３６０°回転させて、タ
ーゲット面上でのプラズマ密度が時間平均的に大略均一
化するようにした請求項１９に記載のスパッタリング方
法。