JPS59190364A - スパツタリング装置 - Google Patents

スパツタリング装置

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JPS59190364A
JPS59190364A JP5450384A JP5450384A JPS59190364A JP S59190364 A JPS59190364 A JP S59190364A JP 5450384 A JP5450384 A JP 5450384A JP 5450384 A JP5450384 A JP 5450384A JP S59190364 A JPS59190364 A JP S59190364A
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JP
Japan
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cathode material
electrode
deposition rate
cathode electrode
cathode
Prior art date
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Pending
Application number
JP5450384A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Honma
喜夫 本間
Sukeyoshi Tsunekawa
恒川 助芳
Yukiyoshi Harada
原田 征喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5450384A priority Critical patent/JPS59190364A/ja
Publication of JPS59190364A publication Critical patent/JPS59190364A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • H01J37/3408Planar magnetron sputtering

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、一定圧力に保持した槽内にカソード電極と基
板電極とを配置して高周波電力を印加することで生じる
放電プラズマによってカソード材料をスパッタ(放出)
させるスパッタリング装置に係り、特に、プレーナマグ
ネトロン型カソード電極を備えたスパッタリング装置に
おけるカソード電極の改良に関する。
〔発明の背景〕
従来技術を第1図によって説明する。第1図(a)はス
パッタリング装置の一般構成説明用の断面図で、1はカ
ソード電極、2は高周波電源。
3は基板電極、4は真空槽である。真空槽4内はスパッ
タリングの雰囲気として例えばArガスが10−3〜1
O−2T orr程度の圧力に保たれている。カソード
電極1は高周波電源2と電気的に接続されている。カソ
ード電極1と対向する位置に基板電極3が配置される。
基板電極3は直接接地されるか、場合によってはキャパ
シタ等を介して接地されるか、高周波電源2と直接接続
されることもある。カソード電極1の表面にはカソード
材料11が設置されている。高周波電源2からの高周波
電力をカソード電極1と接地間に印加することで、真空
槽4内のArガスがイオン化され、そのプラズマによっ
てカソード材料11がスパッタされる。スパッタされた
カソード材料11は基板電極3及び基板電極上に保持さ
れた基板5に堆積する。
以上のスパッタリング装置において、近年、ヵソード電
極1としていわゆるプレーナマグネトロン型カソード電
極が用いられることが多い。このプレーナマグネトロン
型カソード電極の概要を第1図(、b)、、(c)に示
す。第1図(b)はこの型のカソード電極1の表面に設
置されたカソード材料11の表面状態を示す斜視図であ
り、第1図(c)は第1図(b)のA−A’部部面面図
ある。
5in2やAnもしくはAflを含む合金などから成る
カソード材料11の表面上に磁力線12によって囲まれ
た磁路10が1個形成されている。磁力線12は磁路1
0の内側から外側に向いている。カソード材料11の裏
側には磁力線12を形成するための永久磁石14が設け
られている。この永久磁石14によって磁力線12とし
て示すような磁場が発生し、磁路10が形成される。こ
のカソード電極1に高周波電力が印加されると磁1?4
10に相当する部分に高密度のArプラズマが発生する
。この高密度プラズマによって磁路10付近のカソード
材料IJは速やかにスパッタされ、第1図(a)の基板
電極3及び基板5上に堆積する。
しかしながら、上述した従来のプレーナマグネトロン型
カソード電極には以下に述べるような問題点がある。即
ち、カソード材料11は磁路10の付近が集中的にスパ
ッタを生じてエツチング(食刻)され、その粒子が飛び
出すために、これを基板5上に堆積させると基板5上で
の堆積速度分布の均一性が極めて悪いという点である。
これを、第1図(d)によりさらに具体的に説明する。
第1図(d)はAr圧力を約3 X 10−” T o
rr 、高周波電力密度を6ワツト/cd、カソード材
料表面上での磁場に強さを300ガウスとして実験した
場合の結果で、縦軸は基板5上でのカソード材料の堆積
速度を示し、横軸は基板5の基板電極3上での位置を示
している。第1図(a)で示したカソード電極1と基板
電極3との間隔りを1.5〜3.5anぐらいの狭い値
に選んだ場合は、基板5上の堆積速度の分布は曲線15
として示すように、カソード材料11が磁路10と対向
する部分は67 nm/minm/m法く。
それ以外の部分は遅いという傾向を示す。間隔りを4c
m、 6an、 8anと広くするに従って堆積速度の
分布は曲線16.17.18の順に次第に均一となるが
、しかしその反面、堆積速度は40r+m/ min 
、 25nm/mj、n、 10nm/minと順に低
下する。即ち、従来のプレーナマグネ1ヘロン型カソー
ド電極を用いた場合、堆積速度を速くしようとすればそ
の分布の均一性が低下し2分布の均一性を高めようとす
れば堆積速度が著しく低下するという問題点があった。
また第1図(d)に示した堆積速度の均一な領域の幅W
1は各スパッタリング装置によって定まる最適間隔を選
んでもたかだか10〜15cmにしか過ぎない。その場
合、5in2の堆積速度は20〜40nm/minであ
る。この堆積速度の均一な領域の幅W1は第1図(b)
に示した磁路10の内径幅Mとほぼ対応する。しかし、
この内径幅Mを広くすることによって堆積速度の均一な
領域の幅W□を広く、かつ堆積速度を早くすることはで
きない。何故なら、上記磁路内径幅Mを広くすると堆積
速度の分布は曲線15に示した高堆積速度の部分の間隔
が広くなり均一性が低下し、均一性を向上させるために
間隔りを広くすれば堆積速度が低下するからである。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、プレーナマグネトロン型カソード電極
を備えたスパッタリング装置における上記した問題点を
解決し、堆積速度を速くシ、シかも堆積速度の分布の均
一性をたかぬることのできるカソード電極構造を備えた
スパッタリング装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、上記目的を達成するために。
同−力ソード電極平面上に磁場によって囲まれた環状領
域を少なくとも2個形成させる磁場発生手段を備えた構
成とするにある。
〔発明の実施例〕
以下図面により本発明を説明する。
第2図は本発明の詳細な説明図で、(a)はカソード電
極表面をカソード材料側から見た斜視図、(b)はその
B−B’部部面面図(C)は実施例採用時の堆積速度と
基板位置との関係を示す曲線図であり、この第2図実施
例は、磁場によって囲まれた環状領域をカソード電極平
面上に3個形成させた場合である。第2図において、2
1はカソード材料、20A、20B、20Cはそれぞれ
磁路を示しており、各磁路は永久磁石24A、 24B
 、 24Cによって発生する磁力線22A、22B、
22Cによって囲まれている。なおりソード材料21は
物理的に複数個に分割されていても、電気的に1個のカ
ソード電極に設置されていさえすれば良い。
第2図(a)、(b)より判るように、カソード材料2
1の裏側に設けた3組の永久磁石24A、24B。
24Cによって磁路20A 、 20’B 、 20C
が形成される。
このカソード電極を用いて高周波放電を発生させて基板
5上にカソード材料21を堆積させると、カソード電極
1と基板電極3との間隔りが著しく狭い場合は、第2図
(c)の曲線25に示すような堆積速度の分布が得られ
る。間隔りを広く調節すると曲線27として示すように
eWW2の範囲で平坦となる分布曲線が得られる。この
W2は、3個の磁路20A 、 20B 、 20Ct
i−設けたコトニよ+)30〜40amとなり、従来の
W□が第1図(d)に示すように10〜15anであっ
たのに対し、約3倍の値になる。
なお、上記比較は、高周波電源2として周波数13.5
6λイ&の電源を用い、カソード電極面での電力密度を
6ワツト/dとし、真空槽4内のAr圧力を2 X 1
O−3Torr、永久磁石24A 、 24B 、 2
4Cのカソード材料面での磁場の強さを250〜400
ガウス、間隔りを6印としてカソード材料21に石英板
を使用して行なった実験により得られたものである。し
かも堆積速度は、 40nm/minと従来構造の場合
と比較して劣ることはない。上記はカソード材料2】と
して石英板を使用した場合であるが、へ息などの金属を
カソード材料21として使用した場合は、最適条件に選
ぶことによって、 200〜800nm/minの堆積
速度が得られる。
なお、第2図(b)において、永久磁石24A。
24B、24Cは相互に独立した状態を示しであるが。
相互に接した状態で設置しても良い。また、これらの永
久磁石がカソード材料21の表面上に作る磁場の強さは
、250〜450ガウスとして実験したが。
磁場の強さそのものを適値に選ぶことによりさらに重要
なことは、3個の永久磁石のカソード材料表面上での磁
場の強さをできるだけ均一にすることである。3個の永
久磁石の磁場の強さを、装置に取り付ける以前の状態で
均一にしても、カソード材料の裏面に3個並べて取り付
けた状態では。
磁場が相互に影響し合うことから、カソード材料表面上
での磁場の均一性は得られない。
第2図実施例では3個の永久磁石を用いてカソード材料
表面上に3個の磁路が形成される場合について説明した
が、堆積速度分布が均一になる幅W2をより広くしたい
場合は、磁路の数を適宜増加させれば良いことは当然で
ある。その他の一般条件として、高周波電力密度は1〜
lOワツト/dの範囲に、真空槽内へのArガス封入圧
力は0.13〜13Pa (パスカル)〔圧力の国際単
位でITorrが133 P aに相当する〕の範囲に
、カソード材料表面上での磁場の強さの均一性が、±2
0%に保たれるように9選択することが適当である。
〔発明の効果〕
以上説明したように2本発明によれば、プレーナマグネ
トロン型カソード電極を備えたスパッタリング装置の同
−力ソード電極平面上に少なくとも2個以上の磁路を形
成させる構成としたことにより、カソード材料の基板へ
の堆積速度を速くシ。
しかも堆積速度の分布の均一性を高めることができる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の説明図で(a)は全体構造の断面図
、(b)はカソード材料の斜視図、(C)は(b)のA
−A’面での断面図、(d)は特性曲線図、第2図は本
発明の詳細な説明図で(a)はカソード材料の斜視図、
(b)は(a)のB−B′面での断面図、(C)は特性
曲線図である。 符号の説明 1・・・カソード電極 2・・高周波電源 3・・・基板電極 4・・・真空槽 5・・・基板 11、21・・・カソード材料 10、2OA 、 20B 、 20G−磁路12,2
2A、22B、22G−・・磁力線14、24a 、 
24B 、 24C−永久磁石15〜1.8.25.2
7・・・特性曲線代理人弁理士 中 村 純之助 才 1 [・」 tdン ガj・ 21コヅ1( (1))

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一定圧力に保持した槽内にカソード電極と基板電極とを
    配置して高周波電力を印加することで生じる放電プラズ
    マによってカソード材料をスパッタさせるスパッタリン
    グ装置において、同一カソード電極平面上に磁場によっ
    て囲まれた環状領域を少なくとも2個形成させる磁場発
    生手段を備えたことを特徴とするスパッタリング装置。
JP5450384A 1984-03-23 1984-03-23 スパツタリング装置 Pending JPS59190364A (ja)

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JP5450384A JPS59190364A (ja) 1984-03-23 1984-03-23 スパツタリング装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60116774A (ja) * 1983-11-30 1985-06-24 Nippon Texas Instr Kk スパッタ装置
US5382344A (en) * 1991-08-02 1995-01-17 Anelva Corporation Sputtering apparatus
US5458759A (en) * 1991-08-02 1995-10-17 Anelva Corporation Magnetron sputtering cathode apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5512732A (en) * 1978-07-14 1980-01-29 Anelva Corp Sputtering apparatus for making thin magnetic film
JPS5528386A (en) * 1978-08-21 1980-02-28 Vac Tec Syst Magnetron sputter apparatus

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