JPS62127465A - 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】 〔（既要〕 スパッタ装置において、プラズマ閉じ込め磁石と略同様
な磁石を対向設置することにより、プラズマ閉じ込め磁
石の磁力線が被加工物たる基板をよぎらないようにする
ことによって、磁力線に沿ってスパイラル運動しながら
基板に突入し基板温度を上げる電子をなくする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体基板等にＡＩ被被膜の被着を行うマグネ
トロン型スパッタ装置の構造に関する。

スパッタ装置は低圧気体放電を利用して薄膜を形成する
ものであるが、近時マグネトロン型のものを使用するよ
うになって膜成長速度が上がり広く実用化されている。

マグネトロン型スパッタ装置はターゲットの形状からプ
レーナマグネトロン型、リングマグネトロン型、同軸マ
グネトロン型と分類されている。

いづれの形式のマグネトロン型スパッタ装置も、真空容
器内に計等のガスを導入してＤＣまたはＲＦ等でグロー
放電させて、ガスをプラズマ化し、カソードのターゲッ
ト材料をスパッタしてターゲットに対置した基板上に堆
積する際、ターゲ７）の裏面に装着された永久磁石によ
る磁界でプラズマ中の電子を閉じ込めＡｒイオンの発生
を増進し、プラズマ密度を上げスパッタ効率を向上する
ものである。

そのためスパッタされたターゲット材料は対向配置され
た基板に効率よく到達し、高速で被膜が形成される。

しかし、基板の一方向にのみプラズマ閉じ込め磁石をも
った形式のマグネトロン型スパッタ装置では、基板と同
電位のアノードを設けたり基板とターゲット距離を変化
させても、基板を貫く磁力線を完全に零には出来ない。

このためその貫入磁力線に巻きついてスパイラル状に飛
来する電子が基板に衝突し、基板の温度上昇を起こし堆
積膜の膜質が局部的に麹化する。温度差異はＡＩ被被膜
場合はグレインサイズ差異となり、膜の光沢の変化とな
って現れる。グレインサイズ変化はエツチング、マイグ
レーションに好ましくないので改善が望まれている。

〔従来の技術〕

第２図は従来例によるプレーナマグネトロン型スパッタ
装置を模式的に示す断面図である。

図において、ｌは平面状のＡＩのターゲットで負電圧を
印加する。このターゲット１の裏面に接して永久磁石で
出来たプラズマ閉じ込め磁石２ａ、２ｂの磁極がある。

プラズマ閉じ込め磁石２ａは円柱状磁石のＮ極、プラズ
マ閉じ込め磁石２ｂは中空円筒状のＳ極となっている。

ターゲット１の上方の、このターゲット１に対向した位
置に半導体基板３を置き接地する。

ターゲット１の表面上方にはプラズマ閉じ込め磁石２ａ
、２ｂによる磁界を生じ、その磁力線がＮ極よりＳ極に
向かう。４ａは基板３にあたることなくＮ極よりＳ極に
向かう磁力線、４ｂは基板３をよぎる貫入磁力線である
。

殆ど大部分の電子は放射状に閉じた磁力線４ａによりタ
ーゲット１近傍に閉じ込められ、トロイダル運動をしな
からＡｒイオンの発生を増進する。

計イオンが高い電流密度で衝撃するのでスパッタによる
基板３におけるＡＩ膜の生成速度は高速化される。また
プラズマをターゲット１の近傍の局所的空間に閉じ込め
ているので基板３の温度上昇も非常に少ない。

しかしながら、貫入磁力＆ｉ４ｂの如く基板３に貫入す
る磁力線があり、ターゲット１から基板３を離すと貫入
磁力線４ｂの数は減少するが完全に零となることはない
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のマグネトロン型スパッタ装置に於ては、基板を横
切る磁力線があり、これの影響下に入った電子はスパイ
ラル運動をしながら基板に衝突し基板の温度を局所的に
上げる。局所的温度上昇は被着Ａｌ膜の膜質むら（主と
してグレインサイズのむら）となり、これがひいてはエ
ツチングや、マイグレーションに悪い結果を招く要因と
なっている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、ターゲット表面近傍に閉磁界を形
成する磁石を備えたスパッタ装置において、前記磁石の
形成する磁力線分布と同じような磁力線分布を形成する
補助磁石を前記磁石の対向位置に設置し、且つターゲッ
ト材料を被着する基板はターゲットと補助磁石の中間領
域の磁気的中立面またはそれより補助磁石寄りに設置す
ることが出来るようにした本発明によるスパッタ装置に
より達成される。

〔作用〕

本発明はプラズマ閉じ込め磁石と同様な磁力線分布を持
つ補助磁石を向い合わせに対置し、プラズマ閉じ込め磁
石からの磁力線のターゲット上方への伸びを限定し、こ
のプラズマ閉じ込め磁石による磁界外に基板を置くこと
により、プラズマ閉じ込め磁石による磁力線で基板に貫
入するものを皆無とするものである。斯くすることによ
り、磁力線に巻きついて飛来する電子を完全になくし基
板の局所的温度上昇をなくする。

〔実施例〕

第１図は本発明による補助磁石付プレーナマグネトロン
型スパッタ装置を模式的に示す断面図である。

図において、第２図と同じ名称のものは同じ記号で示す
。

図において、１は平面状のＡＩのターゲットで、負電圧
を印加する。

このターゲット１の裏面に接して永久磁石で出来たプラ
ズマ閉じ込め磁石２ａ、２ｂの磁極をもつ。プラズマ閉
じ込め磁石２ａは円柱状磁石のＮ極、プラズマ閉じ込め
磁石２ｂは中空円筒状のＳ極となっている。

プラズマ閉じ込め磁石２ａ、２ｂと同じ構造の補助磁石
５ａ、５ｂを、プラズマ閉じ込め磁石２ａ、２ｂと向い
合わせに設置する。この補助磁石５ａ、５ｂ下面にはタ
ーゲット１と同じ形状のＡＩの補助板６を設け、これに
は電位はかけない。

かくするときはプラズマ閉じ込め磁石２ａ、２ｂが形成
する磁力線分布と同じものを補助磁石５ａ、５ｂによっ
て鏡像的に上方に、磁力線８ａとして示す如く形成する
ことが出来る。　しかるときは両磁石の中間高さに磁界
のない磁気的中立面７を形成することが出来る。　基板
３はこの磁気的中立面７又はそれよりやや補助磁石５ａ
、５ｂ寄りに設置し、かつ接地する。　このようにする
ときは、下のプラズマ閉じ込め磁石２ａ、２ｂにより形
成される磁力線で基板３を貫くものは全くなく、従って
貫入磁力線の作用で基板３に衝突する電子もなくなり、
基板３の温度も局所的に上がることがなくなる。

ターゲットはＡＩとして説明したが、Ａ１合金、高融点
金属またはそのシリサイドであってもよい。

この補助磁石５ａ、５ｂと補助板６の位置は真空系内外
いづれであってもよい。

又、補助磁石５ａ、５ｂはプラズマ閉じ込め磁石２ａ、
２ｂと大略同じ磁力線分布形状を形成するものであれば
、若干強度が異なってもよい。

又、磁気的中立面はプレーナ型に限らず他の形式のマグ
ネトロン型スパッタ装置にも形成可能である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によるスパッタ装置に
よれば、基板に衝撃を与える電子がなくなり、基板の局
所的温度上昇がなく、均質なグレインサイズの被膜を形
成することが出来、エツチングむら、マイグレーション
等を防止出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による補助磁石付マグネトロン型スパッ
タ装置の断面図である。 第２図は従来例によるマグネトロン型スパッタ装置の断
面図である。 図において、 １はターゲット、 ２ａ、２ｂはプラズマ閉じ込め磁石、 ３は基板、 ４ａは磁力線、 ５ａ、５ｂは補助磁石、 ６は補助板、 ７は磁気的中立面、 ８ａは磁力線 プラズマ１ｈし途ジＭ漠乃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターゲット表面近傍に閉磁界を形成する磁石を備えたス
   パッタ装置において、前記磁石の形成する磁力線分布と
   同じような磁力線分布を形成する補助磁石を前記磁石の
   対向位置に設置し、且つターゲット材料を被着する基板
   はターゲットと補助磁石の中間領域の磁気的中立面また
   はそれより補助磁石寄りに設置することが出来るように
   したことを特徴とするスパッタ装置。