JPS596377A - マグネトロンスパツタ装置 - Google Patents

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】 本発明は、電界と磁界とが直交した場におけるマグネト
ロン放電を利用したマグネトロンスミ９ツタ装置に関す
る。

マグネトロンスパッタ装置においては、互に対向する陰
極ターゲット及び陽極間の電界に対して直交する磁界が
、陰極ターゲットの陽極仝の対向面の近傍に得られるよ
うに、陰極ターゲットの裏面側等に、一対の磁石が配置
されるのが、普通である。そして、陽極の陰極ターゲッ
トへの対向面に被膜を形成すべき目的物体が配置される
。

このようなマグネトロンスパッタ装置においては、陰極
に用いられるターゲットのスパッタ消費面の形状は、上
記一対の磁石の設置状態に対応しておシ、この一対の磁
石の発生する磁界にょシ囲まれた領域がホロウ（ｈｏｌ
ｌｏｗ）状に消費された形状となる。

当該ターケ８ットは厚さ方向の一部が消費されるまで使
用されるが、その一部が消費しつくされれば、たとえそ
の他の大部分が残存していても、全体を交換しなければ
ならず、その有効使用量はターゲット重量全体の１５〜
２５チにみため場合が多かった。

当該ターケ９ットのロット間の「ばらつき」にょる製品
の歩留シを向上させる為、さらには経済性を向上させる
為に、ターゲットの有効利用面積を広げる方法が望まれ
ている。

本発明の目的は、ターゲットの有効利用面積を広げるこ
とができるマグネトロンスパッタ装置を提供し、ターケ
９ットの経済性を向上せしめることにある。

本発明によれば、排気系に接続されている真空容器内に
対向するように配置された陰極ターゲット及び陽極と、
該陰極ターケ９ット及び陽極間に接続される電源と、上
記陰極ターダウトの上記陽極への対向面の近傍に上記電
源による上記陰極ターゲット及び陽極間の電界に対して
直交する磁界が得られるように、互に異なる磁極面を上
記陽極に向けて少なくとも一対配置された磁石とを備え
。

上記陽極の上記陰極ターゲットへの対向面に目的物体を
配置するようにしたマグネトロンスパッタ装置において
、上記一対の磁石の相対位置関係を可変としたことを特
徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。

以下１図面を参照して説明する。

、第１図を参照すると、従来のマグネトロンスパッタ装
置は、真空容器１内に対向するように配置された陰極タ
ーゲット２及び陽極３と、陰極ターゲット２及び陽極３
間に接続される直流の高電圧源５（この代シに高周波の
高電圧源を用いてもよい。）と、陰極ターゲット２の陽
極３に対向する第１の表面の近傍に高電圧源５による陰
極ターケ゛ット２及び陽極３間の電界に対して直交する
磁界が得られるように、互に異なる磁極面を陽極３に向
けて一対配置された環状磁石６ａ、６ｂとを備え、陽極
３の陰極ターケ８ット２への対向面に目的物体４を配置
するようにしたものである。

真空容器１には、ロータリーポンプ、拡散ポンプ等の排
気系８が接続され、さらにはＭガス導入路系統（図示せ
ず）も接続されている。また、上述した一対の環状磁石
６ａ　、６ｂは、陰極ターゲット２の陽極３に対向する
第１の表面とは反対側の第２の表面（裏面）側に配置さ
れている。また。

一対の環状磁石６ａ、６ｂは底部磁性材６ｃに固定され
ている。このような一対の磁石６ａ、６ｂから発生する
磁束Φは、陰極ターゲット２の陽極３への対向面（第１
の表面）の近傍で電界と直交するようにし、しかも電子
に磁界内で旋回運動をさせるために放射状を形成するよ
うに構成しである。

とのマグネトロンスパッタ装置において、適当な負電位
を陰極ターゲット２に供給し、磁界を印加すると、陰極
ターゲット２と陽極３との間の空間に、いわゆるマグネ
トロン放電が生じる。すなわち、とのマグネトロンスパ
ッタ装置は、陰極ターゲット２の上記第１の表面（陽極
３への対向面）の近傍にプラズマを集束させて高密度の
プラズマとするために電界に対して直交する磁界を用い
。

しかもこの直交電磁界によシ放出電子に陰極ターゲット
２の上記第１の表面近傍を連続的に旋回運動させるよう
にしたものである。一方、プラズマ中の正イオンの陰極
ターｒヮト２への衝突によシ陰極材から飛散されるスパ
ッタ粒子７は目的物体４の表面に付着し、被膜が形成さ
れる。また、このスパッタ装置では電子の運動軌跡が磁
石６ａ。

６ｂによシ長くなシ、空間に電子を長くとどめて放電を
生じ易くしているが、電子が陽極３にぶつかる割合が少
なく陽極３の温度はほとんど上昇しない。

第２図を参照すると、第１図における陰極ターｊ”　ツ
）　２が示されている。放射状の磁束Φによってターゲ
ット２のスパッタ領域９（内外の破線で囲まれた部分）
が決まシ、その環状のスパッタ領域９の中心線が最深ス
パッタ線１０となる。一方。

電子は上述の環状スフ９ツタ領域９上の空間を符号１１
で示したように旋回運動をする。ス・ヤツタリングター
ダット２は第２図に示すように磁界によシ囲まれた領域
に凝集された陽イオンによシ表面をたたかれその個所を
飛ばすが、従来のスパッタ装置ではターｒウド２の有効
利用範囲を拡げる手段がとられていない。

本発明は、マグネトロンスパッタリングを行った際の厚
さ方向の消費に分布の生じる事に注目し。

最も消費される部分１０を移動させる事によシ。

ターゲット２の有効利用範囲を拡げようとするものであ
る。このため、スｉ！−）夕装置の磁界発生用の一対の
磁石６ａ　、６ｂを相対的に移動可能な構造としたシ、
一対の磁石６ａ、６ｂのうち少なくとも一方を大きさの
異なる磁石に真空容器１内において交換可能な構造とす
るものである。

以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第３図にスパッタリング前の当該ターケ゛ット２の断面
図を示し、第４図にス・ｆツタリングの進行中の同部位
の断面形状を示す。第４図において、スパッタリングは
マグネット間中央部で最も進行している。

第５図はＡｔをターゲットとしたス・ぐツタリングの進
行深さくｍａｘ）と印加エネルギー（ＭＪ：メがジュー
ル）の関係を示す。第６図は二重環状の外側磁石６ｂを
中央寄シに移動したシ、外側磁石６ｂを径の小さなもの
に交換して、ターゲット２の最深スパッタ線１０を中央
寄りに移した後のターゲット２０部分の断面図であシ、
第７図にその移動距離とターダウトの消費重量の変化率
を示した。

すなわち２本発明において、　ＡＡメタ−ットを用いア
ルゴン雰囲気でスパッタリングしたが、一対の磁石６ａ
、６ｂ間の中央部のス・母ツタリングが最も進行し、第
５図に示すように印加エネルギーに比例してゆく。次に
、第６図に示す如く磁力線をΦの状態からΦ′の状態に
変化させて再度ス・ぐツタリングした所、十印で示すよ
うに新らしくス・やツタリングされた範囲９′が広がシ
、第７図に示すように期待された効果が確認された。

以上説明したように１本発明によれば、マグネトロンス
・やツタ装置の一対の磁石の相対位置関係を可変とした
ことによシ、使用ターダットの有効利用領域を拡げる事
が可能になり、経済的となる。

特に、真空容器内において、一対の磁石を移動可能な構
造又は一対の磁石のうち少なくとも一方を大きさの異な
る磁石に交換可能な構造とすることによシ同一ターダッ
トの使用可能時間を延ばす事も可能になり、製品の構造
上のバラツキを抑える手段を提供する事が出来、非常に
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマグネトロンスパッタ装置の概略図、第
２図は第１図のマグネトロンスｉ’？ツタ装置のターゲ
ットの表面状態を示した斜視図、第３図、第４図及び第
６図はそれぞれ本発明の実施例におけるターケ゛ット部
分の断面図、第５図は印加エネルギーとスパッタリング
進行厚さくｍａｙ）　（Ｄ　ＦＪＩ係を示した図、第７
図は磁石間の間隔の変化率とターゲット重量変化率の関
係を表わした図である。 １・・・真空容器、２・・・陰極ターｒウド、３・・・
陽極。 ４・・・目的物体、５・・・電源＋６ａ及び６ｂ・・・
一対の磁石、７・・・ス・ぐツク粒子、８・・・排気系
、９・・・環状スパッタ領域、１０・・・最深スパッタ
線、１１・・・電子の軌跡。 第２図 第５図 ［Ｄ加エネルヤー（ＭＪ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気系に接続されている真空容器内に対向するよう
   に配置された陰極ターゲット及び陽極と。 該陰極ターケ゛ット及び陽極間に接続される電源と。 上記陰極ターゲットの上記陽極への対向面の近傍に上記
   電源による上記陰極ターゲット及び陽極間の電界に対し
   て直交する磁界が得られるように。 互に異なる磁極面を上記陽極に向けて少なくとも一対配
   置された磁石とを備え、上記陽極の上記陰極ターゲット
   への対向面に目的物体を配置するようにしたマグネトロ
   ンスパッタ装置において、上記一対の磁石の相対位置関
   係を可変としたことを特徴とするマグネトロンスパッタ
   装置。