JPS6169965A - スパツタリング装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、薄膜を高速にしかも連続的に形成することを
目的としたスパッタリング装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来スパッタリング装置は、マグネトロン方式により、
連続的に高速で、しかも基板温度上昇を少なく薄膜の形
成が行なえるという特徴をいかして、高分子フィルムま
だは紙等の連続した基板上に金属膜等を連続形成するこ
とに用いられてきた。

以下図面を参照しながら、従来のスパッタリング装置に
ついて説明する。

第１図は従来のマグネトロン方式スパッタリング装置の
スパッタガンの構造を示す断面図である。

図において、１はターゲット、２はターゲット１が密着
して置かれている冷却板、３は冷却板２の裏側に設置さ
れたプラズマ収束用マグネットである。

以上のようなスパッタリング装置では、ターゲット１表
面上にプラズマ収束用マグネット３かも生じた磁束によ
って、電離した電子あるいはスパッタリングによって生
じた二次電子を収束するため、これらの電子と中性ガス
との衝突確率が高くなりプラズマ密度も高くなってスパ
ッタリングレ−トが高くなり高速スパッタリングが行な
われる。

しかも、高エネルギーをもった二次電子が磁束によって
収束されるため基板への熱損傷が少ないという特徴をも
っていた。

しかしながら、上記のようなスパッタリング装置では、
第１図に示したようにターゲット１表面上に生じている
磁界の分布が均一ではなく、プラズマ収束用マグネット
３の磁極と磁極の中間部分のターゲット１表面上の磁界
が最も強くなり、したがってこの付近でプラズマ密度が
高く、ターゲット１のこの部分が最も早く浸食される。

第２図にターゲット１の浸食された状態を示す斜視図、
第３図に第２図のＡ−Ａ’における断面図を示す。

これらの図かられかるように、実際にスパッタリングし
て膜形成に寄与するターゲット１の体積比率をターゲッ
ト利用率とすれば、非磁性体のターゲットの場合、利用
率は約２０〜２５チと低く、強磁性体ターゲットの場合
では、浸食された部分に磁束が集中し浸食の形状がさら
にするどくなり、利用率は１０〜１５％とさらに低くな
るという欠点を有していた。

発明の目的 本発明は以上のような欠点を解消するもので、ターゲッ
ト利用率が３０％以上と高い効率でターゲットを使用で
きるスパッタリング装置を提供するものである。

発明の構成 本発明による基本構成は、スパッタリング用ターゲット
と、前記ターゲット表面近傍にプラズマを発生させるプ
ラズマ発生電極と、前記プラズマの方向と垂直な方向に
磁界を発生させ、プラズマの収束を行うターゲットとを
具備したスパッタリング装置を提供するものである。

実施例の説明 以下に本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。第４図は本発明の第１の実施例におけるスパッ
タリング装置のスパッタガンおよび周辺部品の配置を示
す構造図である。第４図において１１はターゲット、１
２はプラズマ収束用マグネット、１３はプラズマを発生
するだめの熱陰極、１４は熱陰極と対になった陽極、１
５はプラズマを安定に存在させプラズマ密度を制御する
安定化電極、１６はプラズマである。またこのスパッタ
ガンのＢ−Ｂ’における断面図を第５図に示す。第５図
において１７はターゲット１１が密着して置かれた冷却
板である。

以上のように構成されたスパッタリング装置について、
以下その動作を説明する。ターゲット１１は負電圧、熱
陰極１３はＯｙ　、陽極１４は正電圧。

安定化電極１５はＯｖ″！たけ正電圧、図にはないが膜
形成しようとする基板は０■にそれぞれ保たれている。

このとき、熱陰極１３が熱せられることによって熱電子
が熱陰極１３がら飛び出し、陽極１４に引っばられてゆ
く途中熱電子ガスバッタリンク層上性ガスを電離させプ
ラズマ１６を生成する。このプラズマ１６の正イオンが
ターゲット１１に衝突にすることによってスパッタリン
グする。スパヤタされた物質は図示していない基板表面
に堆積される。このとき、第５図に示したようにターゲ
ット１１の裏面に配置されたマグネット１２からの磁界
によってプラズマ１６はターゲット１１０表面に収束さ
れるため、プラズマ密度を高めることができ、その結果
スパッタリングレートを高めることができる。さらに、
安定化電極１６に正バイアス電圧を加えることによって
安定してプラズマを存在させることができる。またマグ
ネット１２の磁極の間隔を広くとることによってターゲ
ット１１０表面上の磁界分布もなだらかになり、ターゲ
ット１１の浸食領域が拡がり、ターゲット利用率は３５
％以上という高い利用率が得られる。その上、ターゲッ
ト１１の電流はプラズマ密度、つまり熱電子の飛び出す
数によって制御され、ターゲット１１の電圧とは無関係
にコントロールできる利点もある・ 本実施例によれば、プラズマの発生は熱陰極１３、陽極
１４と安定化電極１５によって行ない、ターゲット１１
の裏面に設置されたマグネット１２から発生する磁・界
によってプラズマを収束することにより高いスパッタリ
ングレートが得られ、マグネット１２の磁極間隔も拡げ
ることにより３５％以上のターゲット利用率が得られ、
さらに、ターゲット電流と電圧を独立に制御できる。

第６図に本発明による第２の実施例におけるスパッタリ
ング装置スパッタガンの断面図を示す。

１１はターゲット、１７はターゲット１１が密着して置
かれた冷却板、１８はターゲットの側面に置かれたマグ
ネットである。

本実施例も第４図に示した第１の実施例と同様に熱陰極
１３、陽極１４、安定化電極１５を設けてプラズマを発
生するように構成されており、特徴となるところはター
ゲット１１の側面にプラズマ収束用マグネット１８を設
けた点である。マグネットが電磁石、永久磁石を問わな
いのはもちろんである。

以上のように構成された第２の実施例についてその動作
を説明する。ターゲット１１が強磁性体の場合、第１の
実施例のような配置では磁束が強磁性体ターゲット１１
によってシャントされてしまうが、本実施例ではターゲ
ット１１の側面におかれたマグネット１８から発生する
磁束により、強磁性体ターゲット１１が飽和し、ターゲ
ット１１の表面に磁束が漏れ、その磁束によってプラズ
マを収束し、スパッタリングレートを高くできる。

さらにターゲット利用率を３０％以上とすることができ
る。

以上のように本実施例によればターゲット側面にマグネ
ットを配置することによｐ強磁性体ターゲットを飽和さ
せ、さらにターゲット表面に磁界を生じさせるため、プ
ラズマ収束が可能となり、スパッタリングを行なわせる
ことができる。

発明の効果 以上のように本発明はスパッタリング用ターゲットとプ
ラズマ収束用マグネットを備え、ターゲットの側面に、
マグネットから発生する磁界の方向とは垂直な方向にプ
ラズマを発生する電極を配置したものであるため、ター
ゲット電流と電圧を独立に制御でき、マグネットの磁束
によりプラズマを収束しスパッタリングレートを高くで
き、しかもターゲット浸食領域を広くとることができる
という優れた効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスパッタリング装置のスパッタガンの構
造を示す断面図、第２図は従来のスパッタリング装置で
使用した後のターゲットの浸食状態を示す斜視図、第３
図は従来のスパッタリング装置で使用した後のターゲッ
トの浸食状態を示す断面図、第４図は本発明の一実施例
におけるスパッタリング装置のスパッタガンと周辺部品
の配置図、第５図は本発明の第一実施例におけるスパッ
タガンの断面図、第６図は本発明の第二実施例における
スパッタガンの断面図である。 １１・・・・・・ターゲ、ト、１２．１８・・・・・・
マグネット、１３・・・・・・熱陰極、１４・・・・・
・陽極、１６・・・・・・安定化電極、１６・・・・・
・プラズマ、１７・・・・・・冷却板。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパッタリング用ターゲットと、前記ターゲット
   表面近傍にプラズマを発生させるプラズマ発生電極と、
   前記プラズマの方向と垂直な方向に磁界を発生させるプ
   ラズマ収束用マグネットとを具備することを特徴とする
   スパッタリング装置。
2. （２）プラズマ収束用マグネットがターゲットの裏面に
   設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のスパッタリング装置。
3. （３）プラズマ収束用マグネットがターゲットの側面に
   設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のスパッタリング装置。