JPH1088336A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
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- JPH1088336A JPH1088336A JP8269433A JP26943396A JPH1088336A JP H1088336 A JPH1088336 A JP H1088336A JP 8269433 A JP8269433 A JP 8269433A JP 26943396 A JP26943396 A JP 26943396A JP H1088336 A JPH1088336 A JP H1088336A
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- eccentric distance
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
- H01J37/3455—Movable magnets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
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- Analytical Chemistry (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 種類のガスによらず均一なエロージョンをタ
ーゲット上に形成させることができる簡易な構成を提供
する。 【解決手段】 カソード２は磁石機構４と磁石機構４の
前面側に設けられたターゲット５とから構成され、磁石
機構４を自転させる自転機構８１と、磁石機構４をター
ゲット５の中心軸と同軸上の公転軸８２Ａの周りに回転
させる公転機構８２とが備えられ、自転機構８１の自転
軸８１Ａと公転機構８２の公転軸８２Ａとの偏心距離Ｌ
を変更させる偏心距離変更手段８３が設けられている。
偏心距離変更手段８３は、自転機構８１と公転機構８２
とを公転軸８２Ａとは異なる回転軸８３Ａの周りに回転
させる回転機構である。自転用駆動源８１４の回転速
度、公転用駆動源８２４の回転速度、更には偏心距離変
更駆動源８３４の回転速度を適宜選定して与えることに
より、偏心距離を任意のパターンで変更することができ
る。
ーゲット上に形成させることができる簡易な構成を提供
する。 【解決手段】 カソード２は磁石機構４と磁石機構４の
前面側に設けられたターゲット５とから構成され、磁石
機構４を自転させる自転機構８１と、磁石機構４をター
ゲット５の中心軸と同軸上の公転軸８２Ａの周りに回転
させる公転機構８２とが備えられ、自転機構８１の自転
軸８１Ａと公転機構８２の公転軸８２Ａとの偏心距離Ｌ
を変更させる偏心距離変更手段８３が設けられている。
偏心距離変更手段８３は、自転機構８１と公転機構８２
とを公転軸８２Ａとは異なる回転軸８３Ａの周りに回転
させる回転機構である。自転用駆動源８１４の回転速
度、公転用駆動源８２４の回転速度、更には偏心距離変
更駆動源８３４の回転速度を適宜選定して与えることに
より、偏心距離を任意のパターンで変更することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願の発明は、基板の表面に
所定の薄膜を作成するスパッタリング装置に関する。
所定の薄膜を作成するスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）などの製作においては、基板の表面に
所定の薄膜を作成することが広く行われている。このよ
うな薄膜の作成においては、成膜速度などの点からスパ
ッタリング法を用いることが従来から広く行われてお
り、スパッタリング装置が多く採用されている。
プレイ（ＬＣＤ）などの製作においては、基板の表面に
所定の薄膜を作成することが広く行われている。このよ
うな薄膜の作成においては、成膜速度などの点からスパ
ッタリング法を用いることが従来から広く行われてお
り、スパッタリング装置が多く採用されている。
【０００３】図６は、このような従来のスパッタリング
装置の概略構成を示した正面図である。図６に示すスパ
ッタリング装置は、排気系１１を備えた真空容器１と、
真空容器１内の所定位置に配置されたカソード２と、カ
ソード２に対向した所定位置に基板３０を配置するため
の基板ホルダー３と、スパッタ放電に必要な放電用ガス
を真空容器１内に導入する放電用ガス導入系６とから主
に構成されている。図６には、マグネトロンタイプのス
パッタリング装置が示されている。即ち、カソード２
は、磁石機構４と磁石機構４の前面側に設けられたター
ゲット５とから構成されている。
装置の概略構成を示した正面図である。図６に示すスパ
ッタリング装置は、排気系１１を備えた真空容器１と、
真空容器１内の所定位置に配置されたカソード２と、カ
ソード２に対向した所定位置に基板３０を配置するため
の基板ホルダー３と、スパッタ放電に必要な放電用ガス
を真空容器１内に導入する放電用ガス導入系６とから主
に構成されている。図６には、マグネトロンタイプのス
パッタリング装置が示されている。即ち、カソード２
は、磁石機構４と磁石機構４の前面側に設けられたター
ゲット５とから構成されている。
【０００４】図６に示すスパッタリング装置では、排気
系１１によって真空容器１内を所定の圧力まで排気した
後、放電用ガス導入系６によってアルゴンなどの放電用
ガスを真空容器１に導入する。この状態で、カソード２
に所定の負の直流電圧を印加する。この電圧によって放
電用ガスにスパッタ放電が生じ、ターゲット５がスパッ
タされる。スパッタされたターゲット５の材料は基板３
０に達し、所定の薄膜が基板３０の表面に作成される。
系１１によって真空容器１内を所定の圧力まで排気した
後、放電用ガス導入系６によってアルゴンなどの放電用
ガスを真空容器１に導入する。この状態で、カソード２
に所定の負の直流電圧を印加する。この電圧によって放
電用ガスにスパッタ放電が生じ、ターゲット５がスパッ
タされる。スパッタされたターゲット５の材料は基板３
０に達し、所定の薄膜が基板３０の表面に作成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したようなスパッ
タリング装置においては、基板上に異種の薄膜を連続し
て作成することがある。例えば、ＬＳＩの製作において
は、コンタクト配線層と下地層との相互拡散を防止する
ためのバリア膜がスパッタリングによって作成される
が、このバリア膜には、チタン薄膜と窒化チタン薄膜と
を積層した構造が採用される。
タリング装置においては、基板上に異種の薄膜を連続し
て作成することがある。例えば、ＬＳＩの製作において
は、コンタクト配線層と下地層との相互拡散を防止する
ためのバリア膜がスパッタリングによって作成される
が、このバリア膜には、チタン薄膜と窒化チタン薄膜と
を積層した構造が採用される。
【０００６】このような異種の薄膜の連続作成について
上記バリア膜を例に採って図６を使用して説明すると、
ターゲット５の材料としてチタンを採用し、放電用ガス
導入系６から通常のアルゴンなどの放電用ガスを導入し
てチタンのスパッタリングを行い、基板３０上にまずチ
タン薄膜を所定の厚さで作成する。次に、放電用ガス導
入系６に接続した補助ガス導入系７によって所定量の窒
素ガスを導入し、窒素によるスパッタ放電によってター
ゲット５をスパッタして窒素とチタンとの反応を補助的
に利用しながら、基板３０上に窒化チタンの薄膜を所定
の厚さで作成する。これによって、チタン薄膜の上に窒
化チタン薄膜を積層したバリア膜が形成される。
上記バリア膜を例に採って図６を使用して説明すると、
ターゲット５の材料としてチタンを採用し、放電用ガス
導入系６から通常のアルゴンなどの放電用ガスを導入し
てチタンのスパッタリングを行い、基板３０上にまずチ
タン薄膜を所定の厚さで作成する。次に、放電用ガス導
入系６に接続した補助ガス導入系７によって所定量の窒
素ガスを導入し、窒素によるスパッタ放電によってター
ゲット５をスパッタして窒素とチタンとの反応を補助的
に利用しながら、基板３０上に窒化チタンの薄膜を所定
の厚さで作成する。これによって、チタン薄膜の上に窒
化チタン薄膜を積層したバリア膜が形成される。
【０００７】上述のような異種の薄膜の連続作成におい
ては、放電させるガスの種類によってターゲット上のエ
ロージョン分布の形状が異なることに起因する成膜の不
均一性の問題や、エロージョンの浅いターゲット表面上
に反応生成物が析出する問題などがあった。この点を図
７を使用して説明する。図７は、従来のスパッタリング
装置の問題点を説明する断面概略図である。図７には、
カソードの構造及びターゲットのエロージョン形状が示
されている。
ては、放電させるガスの種類によってターゲット上のエ
ロージョン分布の形状が異なることに起因する成膜の不
均一性の問題や、エロージョンの浅いターゲット表面上
に反応生成物が析出する問題などがあった。この点を図
７を使用して説明する。図７は、従来のスパッタリング
装置の問題点を説明する断面概略図である。図７には、
カソードの構造及びターゲットのエロージョン形状が示
されている。
【０００８】磁石機構４は、中央に配置された中心磁石
４１と、中心磁石４１を周状に取り囲む周辺磁石４２
と、中心磁石４１と周辺磁石４２とを繋ぐヨーク４３と
からなる構成である。図７に示すように、中心磁石４１
の前面と周辺磁石４２の前面とは相異なる磁極が現れる
ようになっており、前面側に配置されたターゲット５を
貫くようにしてアーチ状の磁力線４０が設定されるよう
になっている。マグネトロン放電では磁場の方向と電界
の方向とが直角になる位置で最も強く放電することが知
られているが、図６及び図７に示すようなスパッタリン
グ装置ではターゲット５の厚さ方向に電界が生ずるの
で、図７に示すアーチ状の磁力線４０の頂上付近におい
て最も強く放電することになる。従って、一般的にター
ゲット５には上記アーチの頂上部分を臨む領域に強いエ
ロージョンが生じ、ターゲット５の中央部分及び端部付
近ではエロージョンは浅くなる。
４１と、中心磁石４１を周状に取り囲む周辺磁石４２
と、中心磁石４１と周辺磁石４２とを繋ぐヨーク４３と
からなる構成である。図７に示すように、中心磁石４１
の前面と周辺磁石４２の前面とは相異なる磁極が現れる
ようになっており、前面側に配置されたターゲット５を
貫くようにしてアーチ状の磁力線４０が設定されるよう
になっている。マグネトロン放電では磁場の方向と電界
の方向とが直角になる位置で最も強く放電することが知
られているが、図６及び図７に示すようなスパッタリン
グ装置ではターゲット５の厚さ方向に電界が生ずるの
で、図７に示すアーチ状の磁力線４０の頂上付近におい
て最も強く放電することになる。従って、一般的にター
ゲット５には上記アーチの頂上部分を臨む領域に強いエ
ロージョンが生じ、ターゲット５の中央部分及び端部付
近ではエロージョンは浅くなる。
【０００９】ここで、上述したようにターゲット５の材
料としてチタンを採用し、真空容器１内に窒素ガスを導
入した場合、チタンと窒素との反応は、ターゲット５の
表面上、スパッタされたチタンが浮遊する真空容器内の
空間、又は、チタンが付着した基板３０の表面上のいず
れかで行われる。この場合、エロージョンが効率よく行
われるターゲット５の表面領域では、表面上に窒化チタ
ンが析出してもその窒化チタンは効率よくスパッタされ
るため、表面上に残留することは少ない。しかし、図７
に５００として示すようにターゲット５の表面上のエロ
ージョンの浅い領域では、析出した窒化チタン５００が
スパッタされず、残留して堆積していくことになる。
料としてチタンを採用し、真空容器１内に窒素ガスを導
入した場合、チタンと窒素との反応は、ターゲット５の
表面上、スパッタされたチタンが浮遊する真空容器内の
空間、又は、チタンが付着した基板３０の表面上のいず
れかで行われる。この場合、エロージョンが効率よく行
われるターゲット５の表面領域では、表面上に窒化チタ
ンが析出してもその窒化チタンは効率よくスパッタされ
るため、表面上に残留することは少ない。しかし、図７
に５００として示すようにターゲット５の表面上のエロ
ージョンの浅い領域では、析出した窒化チタン５００が
スパッタされず、残留して堆積していくことになる。
【００１０】このような窒化チタン５００はターゲット
５との付着力が弱く、ある程度の大きさに成長すると、
容易に剥離する傾向がある。このような窒化チタン５０
０が剥離すると、真空容器１内にパーティクルとなって
浮遊することになり、基板３０の表面上に付着して局部
的な膜厚異常や膜汚損等の問題を招くことになる。この
ような析出した窒化チタンの剥離落下の問題を解決する
ため、通常のチタンの成膜時以外にも、アルゴンなどの
通常の放電用ガスを導入してスパッタリングによってタ
ーゲット５の表面上をクリーニングすることが行われて
いる。従来のスパッタリング装置では、このスパッタク
リーニングの作業が頻繁に必要になるため、生産効率を
著しく阻害しており、生産性低下の原因となっていた。
５との付着力が弱く、ある程度の大きさに成長すると、
容易に剥離する傾向がある。このような窒化チタン５０
０が剥離すると、真空容器１内にパーティクルとなって
浮遊することになり、基板３０の表面上に付着して局部
的な膜厚異常や膜汚損等の問題を招くことになる。この
ような析出した窒化チタンの剥離落下の問題を解決する
ため、通常のチタンの成膜時以外にも、アルゴンなどの
通常の放電用ガスを導入してスパッタリングによってタ
ーゲット５の表面上をクリーニングすることが行われて
いる。従来のスパッタリング装置では、このスパッタク
リーニングの作業が頻繁に必要になるため、生産効率を
著しく阻害しており、生産性低下の原因となっていた。
【００１１】また、チタンと窒化チタンとを共通のター
ゲット５で成膜する場合のように、異なる種類のガスを
導入してスパッタリングを行う場合、放電用ガスの種類
によってエロージョンの形状が異なることに起因する成
膜の不均一性が生じていた。即ち、例えばアルゴンと窒
素ではイオン化効率やターゲットのスパッタ率が異なる
ため、同一の磁石機構を使用していたとしても、エロー
ジョンの形状は若干異なってくる。また、放電用ガスの
種類によってプラズマ中のプラズマ密度の分布も若干異
なってくる。このようなことから、ターゲット５上のエ
ロージョン形状はアルゴンの場合と窒素の場合とでは異
なってくる。
ゲット５で成膜する場合のように、異なる種類のガスを
導入してスパッタリングを行う場合、放電用ガスの種類
によってエロージョンの形状が異なることに起因する成
膜の不均一性が生じていた。即ち、例えばアルゴンと窒
素ではイオン化効率やターゲットのスパッタ率が異なる
ため、同一の磁石機構を使用していたとしても、エロー
ジョンの形状は若干異なってくる。また、放電用ガスの
種類によってプラズマ中のプラズマ密度の分布も若干異
なってくる。このようなことから、ターゲット５上のエ
ロージョン形状はアルゴンの場合と窒素の場合とでは異
なってくる。
【００１２】従来、磁石機構４をターゲット５の中心軸
から偏心させて回転させることにより不均一なエロージ
ョンを均一化させることが行われているが、このような
回転の機構も、ある特定の放電用ガスを想定してその放
電用ガスを使用した場合においてエロージョンが均一に
なるように構成されるのみである。つまり、一つの特定
のガスを使用した場合にエロージョンが均一になるよう
に磁石機構４が構成されているため、別の放電用ガスを
使用した場合にはエロージョン分布が不均一になり従っ
て、基板３０上に作成される膜も不均一になっていた。
から偏心させて回転させることにより不均一なエロージ
ョンを均一化させることが行われているが、このような
回転の機構も、ある特定の放電用ガスを想定してその放
電用ガスを使用した場合においてエロージョンが均一に
なるように構成されるのみである。つまり、一つの特定
のガスを使用した場合にエロージョンが均一になるよう
に磁石機構４が構成されているため、別の放電用ガスを
使用した場合にはエロージョン分布が不均一になり従っ
て、基板３０上に作成される膜も不均一になっていた。
【００１３】このような問題を解決するには、使用する
放電用ガスの種類に応じて異なる構成の磁石機構４を使
用したりすることが考えられるが、非常にコストがかか
り、また構造も複雑になる問題がある。本願の発明は、
このような課題を解決するためになされたものであり、
どのような種類のガスを使用して放電させる場合にも均
一なエロージョンをターゲット上に形成させることがで
き、これによって均一な薄膜を基板上に作成することが
できる簡易な構成を提供することを目的としている。
放電用ガスの種類に応じて異なる構成の磁石機構４を使
用したりすることが考えられるが、非常にコストがかか
り、また構造も複雑になる問題がある。本願の発明は、
このような課題を解決するためになされたものであり、
どのような種類のガスを使用して放電させる場合にも均
一なエロージョンをターゲット上に形成させることがで
き、これによって均一な薄膜を基板上に作成することが
できる簡易な構成を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、真空容器内の所定位置に配置されたカソード
と、カソードに対向するようにして真空容器内の所定位
置に基板を配置するための基板ホルダーとを備え、カソ
ードを構成するターゲットをスパッタして基板上に所定
の薄膜を作成するスパッタリング装置において前記カソ
ードは、そのカソードを構成する磁石機構を自転させる
自転機構と、当該磁石機構を前記ターゲットの中心軸と
同軸上の回転軸の周りに回転させる公転機構とを備え、
更に前記自転機構の自転軸と前記公転機構の公転軸との
偏心距離を変更させる偏心距離変更手段が設けられてい
るという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成におい
て、偏心距離変更手段は、自転機構と公転機構とを公転
軸とは異なる回転軸の周りに回転させる回転機構である
という構成を有する。また、上記課題を解決するため、
請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２の構成にお
いて、自転機構、公転機構及び円心距離変更手段は、真
空容器の外部に配置されているという構成を有する。
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、真空容器内の所定位置に配置されたカソード
と、カソードに対向するようにして真空容器内の所定位
置に基板を配置するための基板ホルダーとを備え、カソ
ードを構成するターゲットをスパッタして基板上に所定
の薄膜を作成するスパッタリング装置において前記カソ
ードは、そのカソードを構成する磁石機構を自転させる
自転機構と、当該磁石機構を前記ターゲットの中心軸と
同軸上の回転軸の周りに回転させる公転機構とを備え、
更に前記自転機構の自転軸と前記公転機構の公転軸との
偏心距離を変更させる偏心距離変更手段が設けられてい
るという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成におい
て、偏心距離変更手段は、自転機構と公転機構とを公転
軸とは異なる回転軸の周りに回転させる回転機構である
という構成を有する。また、上記課題を解決するため、
請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２の構成にお
いて、自転機構、公転機構及び円心距離変更手段は、真
空容器の外部に配置されているという構成を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の実施形態に係るスパ
ッタリング装置の概略構成を示した正面図である。図１
に示すスパッタリング装置は、排気系１１を備えた真空
容器１と、真空容器１内の所定位置に配置されたカソー
ド２と、カソード２に対向した所定位置に基板３０を配
置するための基板ホルダー３と、真空容器１内に放電用
ガスを導入する放電用ガス導入系６とから主に構成され
ている。
いて説明する。図１は、本願発明の実施形態に係るスパ
ッタリング装置の概略構成を示した正面図である。図１
に示すスパッタリング装置は、排気系１１を備えた真空
容器１と、真空容器１内の所定位置に配置されたカソー
ド２と、カソード２に対向した所定位置に基板３０を配
置するための基板ホルダー３と、真空容器１内に放電用
ガスを導入する放電用ガス導入系６とから主に構成され
ている。
【００１６】真空容器１は、不図示のゲートバルブを備
えた気密な容器である。排気系１１は、回転ポンプや拡
散ポンプなどを備えて１０-6パスカル程度まで排気可能
に構成されている。カソード２は、マグネトロン放電を
達成する磁石機構４と、磁石機構４の前面側に設けられ
たターゲット５とから構成されている。磁石機構４は、
後述する機構を備えた回転系８によって自転軸８１Ａの
周りに自転するとともに、公転軸８２Ａの周りに公転す
るよう構成されている。
えた気密な容器である。排気系１１は、回転ポンプや拡
散ポンプなどを備えて１０-6パスカル程度まで排気可能
に構成されている。カソード２は、マグネトロン放電を
達成する磁石機構４と、磁石機構４の前面側に設けられ
たターゲット５とから構成されている。磁石機構４は、
後述する機構を備えた回転系８によって自転軸８１Ａの
周りに自転するとともに、公転軸８２Ａの周りに公転す
るよう構成されている。
【００１７】上記回転系８の構成を、図２を使用して詳
しく説明する。図２は、図１の装置における回転系８の
構成の詳細を示す正面断面概略図である。本実施形態の
装置における回転系８は、図２に示すとおり、磁石機構
４をその磁石機構４の中心軸である自転軸８１Ａの周り
に自転させる自転機構８１と、磁石機構４をターゲット
５の中心軸と同軸上の公転軸８２Ａの周りに回転させる
公転機構８２と、自転軸８１Ａの公転軸８２Ａからの偏
心距離を変更する偏心距離変更手段８３とから主に構成
されている。
しく説明する。図２は、図１の装置における回転系８の
構成の詳細を示す正面断面概略図である。本実施形態の
装置における回転系８は、図２に示すとおり、磁石機構
４をその磁石機構４の中心軸である自転軸８１Ａの周り
に自転させる自転機構８１と、磁石機構４をターゲット
５の中心軸と同軸上の公転軸８２Ａの周りに回転させる
公転機構８２と、自転軸８１Ａの公転軸８２Ａからの偏
心距離を変更する偏心距離変更手段８３とから主に構成
されている。
【００１８】まず自転機構８１の構成について説明す
る。自転機構８１は、磁石機構４の背面に固定された保
持棒８１１と、保持棒８１１の端部に固定された自転用
第一ギア８１２と、自転用第一ギア８１２に噛み合う自
転用第二ギア８１３と、自転用第二ギア８１３を回転さ
せるモーターなどの自転用駆動源８１４とから主に構成
されている。図２に示すように、保持棒８１１は自転軸
８１Ａと中心軸が一致するように磁石機構４の背面に固
定されている。自転用駆動源８１４が駆動されると、自
転用第二ギア８１３及び自転用第一ギア８１２を介して
保持棒８１１が回転し、これによって磁石機構４が全体
に自転することになる。
る。自転機構８１は、磁石機構４の背面に固定された保
持棒８１１と、保持棒８１１の端部に固定された自転用
第一ギア８１２と、自転用第一ギア８１２に噛み合う自
転用第二ギア８１３と、自転用第二ギア８１３を回転さ
せるモーターなどの自転用駆動源８１４とから主に構成
されている。図２に示すように、保持棒８１１は自転軸
８１Ａと中心軸が一致するように磁石機構４の背面に固
定されている。自転用駆動源８１４が駆動されると、自
転用第二ギア８１３及び自転用第一ギア８１２を介して
保持棒８１１が回転し、これによって磁石機構４が全体
に自転することになる。
【００１９】次に公転機構８２について説明する。公転
機構８２は、保持棒８１１を挿通させるようにして設け
た公転用ブッシング８２１と、公転用ブッシング８２１
の端部に設けられた公転用第一ギア８２２と、公転用第
一ギア８２２に噛み合う公転用第二ギア８２３と、公転
用第二ギア８２３に連結された公転用駆動源８２４とか
ら主に構成されている。公転用ブッシング８２１は、保
持棒８１１よりも若干大きな径の円柱状の内部空間を有
し、この内部空間に保持棒１１を挿通させている。ま
た、図２に示すように公転用ブッシング８２１と保持棒
８１１との間には、上下に二つのベアリング８２０が設
けられている。公転用駆動源８２４が駆動されると、公
転用第二ギア８２３及び公転用第一ギア８２２を介して
公転用ブッシング８２１が回転し、これによって、保持
棒８１１、自転用第一ギア８１２、自転用第二ギア８１
３及び自転用駆動源８１４が全体に公転軸８２Ａの周り
に回転することになる。この結果、磁石機構４も公転軸
８２Ａの周りに回転するようになっている。
機構８２は、保持棒８１１を挿通させるようにして設け
た公転用ブッシング８２１と、公転用ブッシング８２１
の端部に設けられた公転用第一ギア８２２と、公転用第
一ギア８２２に噛み合う公転用第二ギア８２３と、公転
用第二ギア８２３に連結された公転用駆動源８２４とか
ら主に構成されている。公転用ブッシング８２１は、保
持棒８１１よりも若干大きな径の円柱状の内部空間を有
し、この内部空間に保持棒１１を挿通させている。ま
た、図２に示すように公転用ブッシング８２１と保持棒
８１１との間には、上下に二つのベアリング８２０が設
けられている。公転用駆動源８２４が駆動されると、公
転用第二ギア８２３及び公転用第一ギア８２２を介して
公転用ブッシング８２１が回転し、これによって、保持
棒８１１、自転用第一ギア８１２、自転用第二ギア８１
３及び自転用駆動源８１４が全体に公転軸８２Ａの周り
に回転することになる。この結果、磁石機構４も公転軸
８２Ａの周りに回転するようになっている。
【００２０】次に、偏心距離変更手段８３の構成につい
て説明する。本実施形態の装置における偏心距離変更手
段８３は、自転機構８１と公転機構８２とを公転軸８２
Ａとは異なる回転軸８３Ａの周りに一体に回転させるこ
とによって偏心距離を変更するよう構成されている。即
ち、偏心距離変更手段８３は、公転用ブッシング８２１
を挿通させた偏心距離変更用ブッシング８３１と、偏心
距離変更用ブッシング８３１の外側面に固定された偏心
距離変更用第一ギア８３２と、偏心距離変更用第一ギア
８３２に噛み合う偏心距離変更用第二ギア８３３と、偏
心距離変更用第二ギア８３３に連結された偏心距離変更
用駆動源８３４から主に構成されている。
て説明する。本実施形態の装置における偏心距離変更手
段８３は、自転機構８１と公転機構８２とを公転軸８２
Ａとは異なる回転軸８３Ａの周りに一体に回転させるこ
とによって偏心距離を変更するよう構成されている。即
ち、偏心距離変更手段８３は、公転用ブッシング８２１
を挿通させた偏心距離変更用ブッシング８３１と、偏心
距離変更用ブッシング８３１の外側面に固定された偏心
距離変更用第一ギア８３２と、偏心距離変更用第一ギア
８３２に噛み合う偏心距離変更用第二ギア８３３と、偏
心距離変更用第二ギア８３３に連結された偏心距離変更
用駆動源８３４から主に構成されている。
【００２１】偏心距離変更用ブッシング８３１は、公転
用ブッシング８２１の外径よりも若干大きな径の円柱状
の内部空間を有し、この内部空間に公転用ブッシング８
２１を挿通させている。偏心距離変更用ブッシング８３
１と公転用ブッシング８２１との間には、図２に示すよ
うに、上下に二つのベアリング８３０が設けられてい
る。また、図２に示す通り、この回転系８が設けられた
部分の真空容器１の器壁には、上方に突出するようにし
て取り付け板１４が設けられている。そして、偏心距離
変更用ブッシング８３１の周辺部分には、図２に示すよ
うに取り付け板１４が内部に位置する凹部が周状に形成
されている。この凹部も取り付け板１４も、回転軸８３
Ａを中心とした円筒状の形状である。尚、凹部の幅は取
り付け板１４の厚さよりも若干大きく、図２に示すよう
に取り付け板１４の内面と凹部の中心側の表面との間に
上下に二つのベアリング８３５が設けられている。
用ブッシング８２１の外径よりも若干大きな径の円柱状
の内部空間を有し、この内部空間に公転用ブッシング８
２１を挿通させている。偏心距離変更用ブッシング８３
１と公転用ブッシング８２１との間には、図２に示すよ
うに、上下に二つのベアリング８３０が設けられてい
る。また、図２に示す通り、この回転系８が設けられた
部分の真空容器１の器壁には、上方に突出するようにし
て取り付け板１４が設けられている。そして、偏心距離
変更用ブッシング８３１の周辺部分には、図２に示すよ
うに取り付け板１４が内部に位置する凹部が周状に形成
されている。この凹部も取り付け板１４も、回転軸８３
Ａを中心とした円筒状の形状である。尚、凹部の幅は取
り付け板１４の厚さよりも若干大きく、図２に示すよう
に取り付け板１４の内面と凹部の中心側の表面との間に
上下に二つのベアリング８３５が設けられている。
【００２２】上記構造によって、偏心距離変更用ブッシ
ング８３１は、ベアリング８３５を介して回転可能に取
り付け板１４に保持された状態となっている。偏心距離
変更用駆動源８３４が駆動されると、偏心距離変更用第
二ギア８３３及び偏心距離変更用第一ギア８３２を介し
て偏心距離変更用ブッシング８３１が回転し、この回転
によって自転機構８１と公転機構８２とが一体に回転軸
８３Ａの周りに回転するようになっている。この偏心距
離変更手段８３による回転の回転軸８３Ａは、公転軸８
２Ａとは異なる位置に設定されており、公転軸８２Ａ及
び自転軸８１Ａは回転軸８３Ａの周りに回転していくこ
とになる。この際、自転の回転速度及び公転の回転速度
を適宜設定することにより、自転軸８１Ａと公転軸８２
Ａとの位置関係が周期的に変化し、これによって偏心距
離が変更されることになる。
ング８３１は、ベアリング８３５を介して回転可能に取
り付け板１４に保持された状態となっている。偏心距離
変更用駆動源８３４が駆動されると、偏心距離変更用第
二ギア８３３及び偏心距離変更用第一ギア８３２を介し
て偏心距離変更用ブッシング８３１が回転し、この回転
によって自転機構８１と公転機構８２とが一体に回転軸
８３Ａの周りに回転するようになっている。この偏心距
離変更手段８３による回転の回転軸８３Ａは、公転軸８
２Ａとは異なる位置に設定されており、公転軸８２Ａ及
び自転軸８１Ａは回転軸８３Ａの周りに回転していくこ
とになる。この際、自転の回転速度及び公転の回転速度
を適宜設定することにより、自転軸８１Ａと公転軸８２
Ａとの位置関係が周期的に変化し、これによって偏心距
離が変更されることになる。
【００２３】上述した回転系８は、真空容器１の外部
に、即ち大気側に設けられている。上述した取り付け板
１４の内側の部分は開口になっている。そして、この開
口の部分を気密に塞ぐようにして、伸縮性ブレード８４
が設けられている。伸縮性ブレード８４と保持棒８１１
の間には流体シール８５が設けられており、保持棒８１
１の回転を許容しつつ、この部分を気密に封止するよう
構成されている。
に、即ち大気側に設けられている。上述した取り付け板
１４の内側の部分は開口になっている。そして、この開
口の部分を気密に塞ぐようにして、伸縮性ブレード８４
が設けられている。伸縮性ブレード８４と保持棒８１１
の間には流体シール８５が設けられており、保持棒８１
１の回転を許容しつつ、この部分を気密に封止するよう
構成されている。
【００２４】また、本実施形態におけるターゲット５
は、内部に磁石機構４が配置されるようにスリーブ部分
５１を有したカップ状の形状になっている。そして、こ
のスリーブ部分５１の端部が真空容器１の器壁に対して
気密に取り付けられている。この取り付け部分には、Ｏ
リングなどのシール部材５２が設けられている。さら
に、上記ターゲット５を取り付けた部分の真空容器１の
器壁部分には、冷却水の流入口１２及び流出口１３が形
成されており、ターゲット５の内部空間に冷却水を循環
させてターゲット及び磁石機構４を冷却することが可能
になっている。
は、内部に磁石機構４が配置されるようにスリーブ部分
５１を有したカップ状の形状になっている。そして、こ
のスリーブ部分５１の端部が真空容器１の器壁に対して
気密に取り付けられている。この取り付け部分には、Ｏ
リングなどのシール部材５２が設けられている。さら
に、上記ターゲット５を取り付けた部分の真空容器１の
器壁部分には、冷却水の流入口１２及び流出口１３が形
成されており、ターゲット５の内部空間に冷却水を循環
させてターゲット及び磁石機構４を冷却することが可能
になっている。
【００２５】また、ターゲット５の周囲には、断面がＬ
字状で全体がほぼリング状のシールド部材５３が設けら
れている。このシールド部材５３の先端は、図２に示す
ようにテーパー状となっており、このテーパー状の面に
平行になるような斜面５４がターゲット５の前面部分に
形成されている。このシールド部材５３は、ターゲット
５の表面上の不必要な部分への放電の広がりを抑制する
ためのものであり、接地電位に保持される真空容器１の
器壁部分に短絡されて接地電位を保持するようになって
いる。そして、斜面５４が形成された部分よりも中心側
の面においてスパッタ放電が生じるようになっている。
字状で全体がほぼリング状のシールド部材５３が設けら
れている。このシールド部材５３の先端は、図２に示す
ようにテーパー状となっており、このテーパー状の面に
平行になるような斜面５４がターゲット５の前面部分に
形成されている。このシールド部材５３は、ターゲット
５の表面上の不必要な部分への放電の広がりを抑制する
ためのものであり、接地電位に保持される真空容器１の
器壁部分に短絡されて接地電位を保持するようになって
いる。そして、斜面５４が形成された部分よりも中心側
の面においてスパッタ放電が生じるようになっている。
【００２６】次に、図１に戻り、本実施形態のスパッタ
リング装置のその他の構成について説明する。本実施形
態のスパッタリング装置は、放電用ガスを導入する放電
用ガス導入系６と補助の放電用ガスを導入する補助ガス
導入系７とを備えている。放電用ガス導入系６はアルゴ
ンなどのスパッタ率の高い通常の放電用ガスを導入する
ものである。この放電用ガス導入系６は、不図示のボン
ベに繋がる配管に設けられたバルブ６１や流量調整器６
２によって構成されている。また、補助ガス導入系７も
同様であり、不図示のボンベに繋がる配管に設けたバル
ブ７１や流量調整機器２によって構成されている。尚、
前述した各機構を有する回転系８は、制御部８０を備え
ている。制御部８０は、回転系８の各機構の動作を制御
するコントローラやコントローラへの信号を入力する入
力部、入力部に入力された命令に基づいて各機構が動作
すべき状態を算出するコンピュータ等から主に構成され
ている。
リング装置のその他の構成について説明する。本実施形
態のスパッタリング装置は、放電用ガスを導入する放電
用ガス導入系６と補助の放電用ガスを導入する補助ガス
導入系７とを備えている。放電用ガス導入系６はアルゴ
ンなどのスパッタ率の高い通常の放電用ガスを導入する
ものである。この放電用ガス導入系６は、不図示のボン
ベに繋がる配管に設けられたバルブ６１や流量調整器６
２によって構成されている。また、補助ガス導入系７も
同様であり、不図示のボンベに繋がる配管に設けたバル
ブ７１や流量調整機器２によって構成されている。尚、
前述した各機構を有する回転系８は、制御部８０を備え
ている。制御部８０は、回転系８の各機構の動作を制御
するコントローラやコントローラへの信号を入力する入
力部、入力部に入力された命令に基づいて各機構が動作
すべき状態を算出するコンピュータ等から主に構成され
ている。
【００２７】次に、上記構成に係る本実施形態のスパッ
タリング装置の作用について説明する。以下の説明では
従来の技術の欄と同様、バリア膜のスパッタ成膜を例に
採って説明する。従って、ターゲット５の材料はチタン
である。まず、真空容器１に設けられた不図示のゲート
バルブを開いて基板３０を真空容器１内に搬入し、基板
ホルダー３上に載置する。真空容器１内は排気系１１に
より１０-6パスカル程度まで排気されており、この状態
でまず放電用ガス導入系６を動作させる。
タリング装置の作用について説明する。以下の説明では
従来の技術の欄と同様、バリア膜のスパッタ成膜を例に
採って説明する。従って、ターゲット５の材料はチタン
である。まず、真空容器１に設けられた不図示のゲート
バルブを開いて基板３０を真空容器１内に搬入し、基板
ホルダー３上に載置する。真空容器１内は排気系１１に
より１０-6パスカル程度まで排気されており、この状態
でまず放電用ガス導入系６を動作させる。
【００２８】放電用ガス導入系６は例えばアルゴンを導
入するよう構成されており、アルゴンを例えば２０SCCM
(Standard Cubric Centimeter per Minute) 程度の流量
で真空容器１内に導入する。この状態で、カソード２を
動作させる。即ち、磁石機構４に設けられた回転系８を
動作させるとともにターゲット５に設けられたターゲッ
ト電源５０を動作させ、磁石機構４に所定の回転を与え
ながらターゲット５に所定の負の直流電圧を印加してス
パッタ放電を生じさせる。ターゲット電源５０が与える
負の直流電圧は、例えば−５００ボルト程度である。こ
のようなスパッタ放電によってターゲット５がスパッタ
され、基板３０上に所定の薄膜が作成される。
入するよう構成されており、アルゴンを例えば２０SCCM
(Standard Cubric Centimeter per Minute) 程度の流量
で真空容器１内に導入する。この状態で、カソード２を
動作させる。即ち、磁石機構４に設けられた回転系８を
動作させるとともにターゲット５に設けられたターゲッ
ト電源５０を動作させ、磁石機構４に所定の回転を与え
ながらターゲット５に所定の負の直流電圧を印加してス
パッタ放電を生じさせる。ターゲット電源５０が与える
負の直流電圧は、例えば−５００ボルト程度である。こ
のようなスパッタ放電によってターゲット５がスパッタ
され、基板３０上に所定の薄膜が作成される。
【００２９】次に、放電用ガス導入系６のバルブ６１を
締め、補助ガス導入系７のバルブ７１を開ける。補助ガ
ス導入系７は窒素ガスを導入するよう構成されており、
例えば２０SCCM程度の流量で窒素ガスを真空容器１内に
導入する。この状態で、カソード２を再び動作させ、回
転系８によって磁石機構４を回転させながらターゲット
電源５０によってターゲット５をスパッタさせ、基板３
０上に窒化チタンの薄膜を作成する。この際、回転系８
に設けられた制御部８０は、アルゴンを導入した最初の
成膜とは別の動きを回転系８が行うように制御信号を送
るようになっている。この制御部８０が行う制御によっ
て磁石機構４は窒化チタンの成膜の際に異なった自転公
転の動きを行い、それによって異なったエロージョン形
状がターゲット５に形成される。このようにして、チタ
ン薄膜の上に窒化チタン薄膜を積層する成膜を行った
後、カソード２及び補助ガス導入系７の動作を停止させ
て、基板３０を真空容器１から取り出す。
締め、補助ガス導入系７のバルブ７１を開ける。補助ガ
ス導入系７は窒素ガスを導入するよう構成されており、
例えば２０SCCM程度の流量で窒素ガスを真空容器１内に
導入する。この状態で、カソード２を再び動作させ、回
転系８によって磁石機構４を回転させながらターゲット
電源５０によってターゲット５をスパッタさせ、基板３
０上に窒化チタンの薄膜を作成する。この際、回転系８
に設けられた制御部８０は、アルゴンを導入した最初の
成膜とは別の動きを回転系８が行うように制御信号を送
るようになっている。この制御部８０が行う制御によっ
て磁石機構４は窒化チタンの成膜の際に異なった自転公
転の動きを行い、それによって異なったエロージョン形
状がターゲット５に形成される。このようにして、チタ
ン薄膜の上に窒化チタン薄膜を積層する成膜を行った
後、カソード２及び補助ガス導入系７の動作を停止させ
て、基板３０を真空容器１から取り出す。
【００３０】次に、上記異なった形状のエロージョンの
形成について図３、図４及び図５を使用して更に詳しく
説明する。図３は、図１及び図２に示された本実施形態
のスパッタリング装置で使用された磁石機構の詳細を示
す平面図、図４及び図５は、磁石機構の自転及び公転の
際の磁石機構上の一点の軌跡を示す概略図である。ま
ず、図３に示すように、本実施形態の装置における磁石
機構４は、中心側に位置する中心磁石４１と、中心磁石
４１を取り囲む周状の周辺磁石４２と、中心磁石４１と
周辺磁石４２とを前面に載せて繋いだヨーク４３とから
構成されている。
形成について図３、図４及び図５を使用して更に詳しく
説明する。図３は、図１及び図２に示された本実施形態
のスパッタリング装置で使用された磁石機構の詳細を示
す平面図、図４及び図５は、磁石機構の自転及び公転の
際の磁石機構上の一点の軌跡を示す概略図である。ま
ず、図３に示すように、本実施形態の装置における磁石
機構４は、中心側に位置する中心磁石４１と、中心磁石
４１を取り囲む周状の周辺磁石４２と、中心磁石４１と
周辺磁石４２とを前面に載せて繋いだヨーク４３とから
構成されている。
【００３１】中心磁石４１は、図３に示すように平面視
が台形である柱状の部材である。また、周辺磁石４２は
左右が若干膨らんだほぼ方形の輪郭を有する周状の磁石
である。そして、図３に示すように、例えば中心磁石の
表面がＳ極、周辺磁石４２の表面がＮ極になっており、
周辺磁石４２から中心磁石４１にかけてアーチ状の磁力
線が設定されるようになっている。尚、図３に８１Ａで
示す点は、磁石機構４の中心点であり、磁石機構４２の
自転軸である。また、８２Ａで示す点は、ターゲット５
の中心点であり、磁石機構４２の公転軸を示している。
が台形である柱状の部材である。また、周辺磁石４２は
左右が若干膨らんだほぼ方形の輪郭を有する周状の磁石
である。そして、図３に示すように、例えば中心磁石の
表面がＳ極、周辺磁石４２の表面がＮ極になっており、
周辺磁石４２から中心磁石４１にかけてアーチ状の磁力
線が設定されるようになっている。尚、図３に８１Ａで
示す点は、磁石機構４の中心点であり、磁石機構４２の
自転軸である。また、８２Ａで示す点は、ターゲット５
の中心点であり、磁石機構４２の公転軸を示している。
【００３２】ここで、磁石機構４２上の任意の点例えば
周辺部分に位置する点ａと自転軸８１Ａの近傍の点Ｐと
について、それぞれ磁石機構４２が自転及び公転を行っ
た際にどのような軌跡を描くかについて検討してみる。
この軌跡を描いたのが、図４及び図５であり、図４が点
ａの軌跡を示し、図５が点Ｐの軌跡を示している。ま
ず、図４の（１）には前述した偏心距離変更手段８３を
動作させない場合、即ち、偏心距離Ｌが一定の場合の点
ａの軌跡を示している。また、図４の（２）及び（３）
には、偏心距離Ｌを変化させた場合の点ａの軌跡を示し
ている。図４の（１）、（２）、（３）においてａ１，
ａ２，ａ３が点ａの軌跡を示し、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が公
転軸に対する自転軸の軌跡をそれぞれ示している。尚、
図４における点ａの原点は、図示の都合上、図３の図示
状態に対して９０度反時計回りにずらして位置に設定さ
れている。図４の（２）、（３）に示す通り、偏心距離
を変化させると点ａは偏心距離を変化させない場合とは
異なったパターンで移動するようになり、従って、磁石
機構４によって形成される磁場も異なったパターンで回
転していくことになる。
周辺部分に位置する点ａと自転軸８１Ａの近傍の点Ｐと
について、それぞれ磁石機構４２が自転及び公転を行っ
た際にどのような軌跡を描くかについて検討してみる。
この軌跡を描いたのが、図４及び図５であり、図４が点
ａの軌跡を示し、図５が点Ｐの軌跡を示している。ま
ず、図４の（１）には前述した偏心距離変更手段８３を
動作させない場合、即ち、偏心距離Ｌが一定の場合の点
ａの軌跡を示している。また、図４の（２）及び（３）
には、偏心距離Ｌを変化させた場合の点ａの軌跡を示し
ている。図４の（１）、（２）、（３）においてａ１，
ａ２，ａ３が点ａの軌跡を示し、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が公
転軸に対する自転軸の軌跡をそれぞれ示している。尚、
図４における点ａの原点は、図示の都合上、図３の図示
状態に対して９０度反時計回りにずらして位置に設定さ
れている。図４の（２）、（３）に示す通り、偏心距離
を変化させると点ａは偏心距離を変化させない場合とは
異なったパターンで移動するようになり、従って、磁石
機構４によって形成される磁場も異なったパターンで回
転していくことになる。
【００３３】さらに、図５の（１）から（５）には、各
偏心距離Ｌにおける点Ｐの軌跡が示されている。まず、
図５の（１）には偏心距離Ｌを最大とし、この最大の値
で変化させずに磁石機構４を自転及び公転させた場合の
点Ｐの軌跡Ｐ１が示されている。また、図５の（２）に
は、偏心距離を最大の偏心距離Ｌの１／２にした場合の
点Ｐの軌跡Ｐ２が示されている。また、図５の（３）に
は、偏心距離を最大偏心距離Ｌからその１／２の偏心距
離の間で変化させた際の点Ｐの軌跡Ｐ３が示されてい
る。また、図５の（４）には、（３）の場合とは異なる
パターンで偏心距離を変化させた場合の点Ｐの軌跡Ｐ４
が示されている。更に、図５の（５）には、偏心距離ゼ
ロ、即ち、自転軸と公転軸とを一致させた場合の点Ｐの
軌跡Ｐ５が示されている。
偏心距離Ｌにおける点Ｐの軌跡が示されている。まず、
図５の（１）には偏心距離Ｌを最大とし、この最大の値
で変化させずに磁石機構４を自転及び公転させた場合の
点Ｐの軌跡Ｐ１が示されている。また、図５の（２）に
は、偏心距離を最大の偏心距離Ｌの１／２にした場合の
点Ｐの軌跡Ｐ２が示されている。また、図５の（３）に
は、偏心距離を最大偏心距離Ｌからその１／２の偏心距
離の間で変化させた際の点Ｐの軌跡Ｐ３が示されてい
る。また、図５の（４）には、（３）の場合とは異なる
パターンで偏心距離を変化させた場合の点Ｐの軌跡Ｐ４
が示されている。更に、図５の（５）には、偏心距離ゼ
ロ、即ち、自転軸と公転軸とを一致させた場合の点Ｐの
軌跡Ｐ５が示されている。
【００３４】この図５の各図に示すように、偏心距離を
いろいろと変化させ、その変化のパターンを更に変化さ
せることで、磁石機構４上の点Ｐは種々の様々な異なっ
た軌跡を取ることが分かる。このように、公転軸に対す
る自転軸の偏心距離を適宜変化させることにより、磁石
機構４上の点は種々の様々なパターンで軌跡を描くこと
になり、従って、磁石機構４による磁場も種々の異なっ
たパターンで回転させることができることになる。
いろいろと変化させ、その変化のパターンを更に変化さ
せることで、磁石機構４上の点Ｐは種々の様々な異なっ
た軌跡を取ることが分かる。このように、公転軸に対す
る自転軸の偏心距離を適宜変化させることにより、磁石
機構４上の点は種々の様々なパターンで軌跡を描くこと
になり、従って、磁石機構４による磁場も種々の異なっ
たパターンで回転させることができることになる。
【００３５】公転軸に対する自転軸の偏心距離の変化の
させ方は、前述したように自転用駆動源８１４の回転速
度、公転用駆動源８２４の回転速度、更には偏心距離変
更駆動源８３４の回転速度を適宜選定して与えることに
より、任意のパターンが作成できる。従って、必要なエ
ロージョン形状との関係で予め望ましい回転磁場の形状
のパターンを算出しておき、そのようなパターンになる
ように各駆動源８１４，８２４，８３４に制御部８０か
ら制御信号を送るようにするのである。このような制御
により、たとえ放電用ガスが異なる種類になっても、そ
れらに適した回転磁場のパターンがターゲット５上に形
成され、最適化されたエロージョン形状がターゲット５
上に形成される。従って、従来のようにエロージョンの
浅い領域に反応生成物が析出して堆積するようなことが
抑制される。このため、パーティクルの発生による問題
やスパッタクリーニングを行うことによる生産性の低下
などの問題が解消されるのである。
させ方は、前述したように自転用駆動源８１４の回転速
度、公転用駆動源８２４の回転速度、更には偏心距離変
更駆動源８３４の回転速度を適宜選定して与えることに
より、任意のパターンが作成できる。従って、必要なエ
ロージョン形状との関係で予め望ましい回転磁場の形状
のパターンを算出しておき、そのようなパターンになる
ように各駆動源８１４，８２４，８３４に制御部８０か
ら制御信号を送るようにするのである。このような制御
により、たとえ放電用ガスが異なる種類になっても、そ
れらに適した回転磁場のパターンがターゲット５上に形
成され、最適化されたエロージョン形状がターゲット５
上に形成される。従って、従来のようにエロージョンの
浅い領域に反応生成物が析出して堆積するようなことが
抑制される。このため、パーティクルの発生による問題
やスパッタクリーニングを行うことによる生産性の低下
などの問題が解消されるのである。
【００３６】以上説明した本実施形態の構成において、
自転機構８１及び回転機構８２はギアによって直結して
回転させる機構のものを採用したが、ベルトなどによっ
て運動を伝達する機構を採用しても良い。また、偏心距
離変更手段８３は自転機構８１及び回転機構８２を一体
に回転させるものを例として示したが、固定された公転
機構８２に対して自転機構８１のみを直線的に移動させ
るような、又は、回転して移動させるような機構でもよ
い。尚、回転系８が真空容器１外に配置される本実施形
態の機構は、塵や埃などが発生しやすい機構部分が真空
容器１の外になるため、真空容器１内に塵や埃を発生さ
せることがない。従って、本実施形態の装置は、これら
の塵や埃による基板の汚損が未然に防止される点で優れ
ている。
自転機構８１及び回転機構８２はギアによって直結して
回転させる機構のものを採用したが、ベルトなどによっ
て運動を伝達する機構を採用しても良い。また、偏心距
離変更手段８３は自転機構８１及び回転機構８２を一体
に回転させるものを例として示したが、固定された公転
機構８２に対して自転機構８１のみを直線的に移動させ
るような、又は、回転して移動させるような機構でもよ
い。尚、回転系８が真空容器１外に配置される本実施形
態の機構は、塵や埃などが発生しやすい機構部分が真空
容器１の外になるため、真空容器１内に塵や埃を発生さ
せることがない。従って、本実施形態の装置は、これら
の塵や埃による基板の汚損が未然に防止される点で優れ
ている。
【００３７】また、スパッタによる成膜の例としては、
前述した窒化チタンの他、各種の成膜に適用できること
は明らかである。尚、ガスの種類が二種類以上である必
要はなく、たった一つの種類のガスを使用する場合で
も、本願発明の構成は効果を発揮できる。公転軸に対す
る自転軸の偏心距離の変更という構成は、ターゲット上
の磁場のパターンを非常に自由に変更させることがで
き、最適なエロージョン形状の選定という点で優れた効
果を有するのである。
前述した窒化チタンの他、各種の成膜に適用できること
は明らかである。尚、ガスの種類が二種類以上である必
要はなく、たった一つの種類のガスを使用する場合で
も、本願発明の構成は効果を発揮できる。公転軸に対す
る自転軸の偏心距離の変更という構成は、ターゲット上
の磁場のパターンを非常に自由に変更させることがで
き、最適なエロージョン形状の選定という点で優れた効
果を有するのである。
【００３８】
【発明の効果】以上説明した通り、本願の各請求項の発
明によれば、公転軸に対する自転軸の偏心距離が自由に
変更できるので、回転する磁石機構が作る回転磁場のパ
ターンを自在に変化させることができる。このため、二
種類以上のガスを使用して放電させる場合にも、それら
のガスに応じて回転磁場をパターンを選定することによ
り、均一なエロージョンをターゲット上に形成させるこ
とができ、これによって均一な薄膜を基板上に作成する
ことができる。さらに、ガスの種類に応じて磁石機構自
体を取り替える必要がないので、この点で簡易な構成の
スパッタリング装置になる。また、請求項３の発明によ
れば、上記効果に加え、各機構が真空容器の外部に配置
されているので、真空容器内に塵や埃を発生させる問題
がないという効果が得られる。
明によれば、公転軸に対する自転軸の偏心距離が自由に
変更できるので、回転する磁石機構が作る回転磁場のパ
ターンを自在に変化させることができる。このため、二
種類以上のガスを使用して放電させる場合にも、それら
のガスに応じて回転磁場をパターンを選定することによ
り、均一なエロージョンをターゲット上に形成させるこ
とができ、これによって均一な薄膜を基板上に作成する
ことができる。さらに、ガスの種類に応じて磁石機構自
体を取り替える必要がないので、この点で簡易な構成の
スパッタリング装置になる。また、請求項３の発明によ
れば、上記効果に加え、各機構が真空容器の外部に配置
されているので、真空容器内に塵や埃を発生させる問題
がないという効果が得られる。
【図１】本願発明の実施形態に係るスパッタリング装置
の概略構成を示した正面図である。
の概略構成を示した正面図である。
【図２】図１の装置における回転系８の構成の詳細を示
す正面断面概略図である。
す正面断面概略図である。
【図３】図１及び図２に示された本実施形態のスパッタ
リング装置で使用された磁石機構の詳細を示す平面図で
ある。
リング装置で使用された磁石機構の詳細を示す平面図で
ある。
【図４】磁石機構の自転及び公転の際の磁石機構上の一
点ａの軌跡を示した概略図である。
点ａの軌跡を示した概略図である。
【図５】磁石機構の自転及び公転の際の磁石機構上の一
点Ｐの軌跡を示した概略図である。
点Ｐの軌跡を示した概略図である。
【図６】従来のスパッタリング装置の概略構成を示した
正面図である。
正面図である。
【図７】従来のスパッタリング装置の問題点を説明する
断面概略図である。
断面概略図である。
１ 真空容器 １１ 排気系 ２ カソード ３ 基板ホルダー ３０ 基板 ４ 磁石機構 ５ ターゲット ５０ ターゲット電源 ６ 放電用ガス導入系 ７ 補助ガス導入系 ８ 回転系 ８１ 自転機構 ８１Ａ 自転軸 ８２ 公転機構 ８２Ａ 公転軸 ８３ 偏心距離変更手段 ８３Ａ 回転軸 Ｌ 偏心距離
【手続補正書】
【提出日】平成８年１０月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】放電用ガス導入系６は例えばアルゴンを導
入するよう構成されており、アルゴンを例えば２０ＳＣ
ＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅ
ｔｅｒ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）程度の流量で真空容器
１内に導入する。この状態で、カソード２を動作させ
る。即ち、磁石機構４に設けられた回転系８を動作させ
るとともにターゲット５に設けられたターゲット電源５
０を動作させ、磁石機構４に所定の回転を与えながらタ
ーゲット５に所定の負の直流電圧を印加してスパッタ放
電を生じさせる。ターゲット電源５０が与える負の直流
電圧は、例えば−５００ボルト程度である。このような
スパッタ放電によってターゲット５がスパッタされ、基
板３０上に所定の薄膜が作成される。 ─────────────────────────────────────────────────────
入するよう構成されており、アルゴンを例えば２０ＳＣ
ＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅ
ｔｅｒ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）程度の流量で真空容器
１内に導入する。この状態で、カソード２を動作させ
る。即ち、磁石機構４に設けられた回転系８を動作させ
るとともにターゲット５に設けられたターゲット電源５
０を動作させ、磁石機構４に所定の回転を与えながらタ
ーゲット５に所定の負の直流電圧を印加してスパッタ放
電を生じさせる。ターゲット電源５０が与える負の直流
電圧は、例えば−５００ボルト程度である。このような
スパッタ放電によってターゲット５がスパッタされ、基
板３０上に所定の薄膜が作成される。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１０月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図３】
【図６】
【図７】
【図２】
【図４】
【図５】
フロントページの続き (72)発明者 高橋 信行 東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ 株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 排気系を備えた真空容器と、真空容器内
の所定位置に配置されたカソードと、カソードに対向す
るようにして真空容器内の所定位置に基板を配置するた
めの基板ホルダーとを備え、カソードを構成するターゲ
ットをスパッタして基板上に所定の薄膜を作成するスパ
ッタリング装置において前記カソードは、そのカソード
を構成する磁石機構を自転させる自転機構と、当該磁石
機構を前記ターゲットの中心軸と同軸上の回転軸の周り
に回転させる公転機構とを備え、更に前記自転機構の自
転軸と前記公転機構の公転軸との偏心距離を変更させる
偏心距離変更手段が設けられていることを特徴とするス
パッタリング装置。 - 【請求項２】 前記偏心距離変更手段は、前記自転機構
と前記公転機構とを前記公転軸とは異なる回転軸の周り
に回転させる回転機構であることを特徴とする請求項１
記載のスパッタリング装置。 - 【請求項３】 前記自転機構、前記公転機構及び前記円
心距離変更手段は、前記真空容器の外部に配置されてい
ることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリン
グ装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP26943396A JP3935231B2 (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | スパッタリング装置 |
| US08/931,651 US5944968A (en) | 1996-09-18 | 1997-09-16 | Sputtering apparatus |
| TW086113506A TW345684B (en) | 1996-09-18 | 1997-09-18 | Sputtering apparatus |
| KR1019970047513A KR100297677B1 (ko) | 1996-09-18 | 1997-09-18 | 스퍼터링장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26943396A JP3935231B2 (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | スパッタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1088336A true JPH1088336A (ja) | 1998-04-07 |
| JP3935231B2 JP3935231B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=17472373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26943396A Expired - Lifetime JP3935231B2 (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | スパッタリング装置 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3935231B2 (ja) |
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| TW (1) | TW345684B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6878249B2 (en) | 2000-06-16 | 2005-04-12 | Anelva Corporation | High frequency sputtering device |
| EP1076352A3 (en) * | 1999-08-12 | 2005-11-23 | Applied Materials, Inc. | High-density plasma source for ionized metal deposition |
| US7335282B2 (en) | 1999-02-12 | 2008-02-26 | Jianming Fu | Sputtering using an unbalanced magnetron |
| WO2012090475A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | キヤノンアネルバ株式会社 | スパッタリング装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6228236B1 (en) * | 1999-10-22 | 2001-05-08 | Applied Materials, Inc. | Sputter magnetron having two rotation diameters |
| GB2393321B (en) * | 2002-04-06 | 2005-06-29 | Gencoa Ltd | Plasma generation |
| US6841050B2 (en) | 2002-05-21 | 2005-01-11 | Applied Materials, Inc. | Small planetary magnetron |
| US6852202B2 (en) | 2002-05-21 | 2005-02-08 | Applied Materials, Inc. | Small epicyclic magnetron with controlled radial sputtering profile |
| US7223322B2 (en) * | 2002-07-22 | 2007-05-29 | Angstrom Sciences, Inc. | Moving magnetic/cathode arrangement and method |
| JP4541014B2 (ja) * | 2004-01-13 | 2010-09-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ支援スパッタ成膜装置 |
| US7018515B2 (en) * | 2004-03-24 | 2006-03-28 | Applied Materials, Inc. | Selectable dual position magnetron |
| US7686926B2 (en) * | 2004-05-26 | 2010-03-30 | Applied Materials, Inc. | Multi-step process for forming a metal barrier in a sputter reactor |
| US20050269200A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Burgess Stephen R | Film deposition |
| JP5694631B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2015-04-01 | エリコン・アドバンスト・テクノロジーズ・アクチェンゲゼルシャフトＯｅｒｌｉｋｏｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｇ | マグネトロンで成膜された基板を製造する方法、およびマグネトロンスパッタ源 |
| US7485210B2 (en) * | 2004-10-07 | 2009-02-03 | International Business Machines Corporation | Sputtering target fixture |
| US8021527B2 (en) * | 2005-09-14 | 2011-09-20 | Applied Materials, Inc. | Coaxial shafts for radial positioning of rotating magnetron |
| WO2007148536A1 (ja) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Shibaura Mechatronics Corporation | 成膜装置及び成膜方法 |
| US8114256B2 (en) | 2007-11-30 | 2012-02-14 | Applied Materials, Inc. | Control of arbitrary scan path of a rotating magnetron |
| CN102534529B (zh) * | 2010-12-24 | 2015-04-15 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 磁控溅射源及磁控溅射设备 |
| CN102560395B (zh) | 2010-12-29 | 2014-07-16 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 磁控源，磁控溅射设备和磁控溅射方法 |
| CN103088306B (zh) * | 2011-11-03 | 2014-12-17 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 磁控源和磁控溅射设备 |
| KR102399075B1 (ko) * | 2014-12-16 | 2022-05-18 | 주성엔지니어링(주) | 공정챔버 내부에 배치되는 기판 가공장치 |
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| CA1301239C (en) * | 1987-03-16 | 1992-05-19 | Hans Veltrop | Method and arrangement for mechanically moving of a magnetic field generating device in a cathode arc discharge evaporating device |
| JPH02122073A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-09 | Fujitsu Ltd | マグネトロンスパッタ装置 |
| JPH051373A (ja) * | 1991-03-25 | 1993-01-08 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | スパツタリング装置 |
| US5188717A (en) * | 1991-09-12 | 1993-02-23 | Novellus Systems, Inc. | Sweeping method and magnet track apparatus for magnetron sputtering |
| JP2627861B2 (ja) * | 1993-10-22 | 1997-07-09 | アネルバ株式会社 | Ｔｉ−ＴｉＮ積層膜の成膜方法および装置 |
-
1996
- 1996-09-18 JP JP26943396A patent/JP3935231B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-09-16 US US08/931,651 patent/US5944968A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-18 KR KR1019970047513A patent/KR100297677B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-18 TW TW086113506A patent/TW345684B/zh not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100297677B1 (ko) | 2001-08-07 |
| JP3935231B2 (ja) | 2007-06-20 |
| US5944968A (en) | 1999-08-31 |
| TW345684B (en) | 1998-11-21 |
| KR19980024688A (ko) | 1998-07-06 |
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