JPS62142765A - マグネトロンスパツタにおける膜厚調整方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、マグネトロンスパッタにおいて基板上に形
成される薄膜の膜厚分布を均一に調整する膜厚分布調整
方法に関する。

（ロ）従来の技術 従来、マグネトロンスパッタにおいては、同一の磁力を
有するｌ又は２の磁石片を組合わせた磁石により、アル
ミニウム（Ａ！り仮等よりなるターゲット近傍に磁場を
形成していた。

例えば、プレーナマグネトロンスバフタ装置においては
、第５図に示すように、磁石支持板３７上中央に、角棒
状の永久磁石よりなる磁石片３８を−の磁極が上面とな
るように取着けし、さらに前記支持板３７周縁上には、
前記磁石片３８を囲むような枠状の、磁石片３８と同じ
高さの永久磁石よりなる磁石片３９が、磁石片３８と反
対の磁極を上面として取付たちのが知られている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記従来の磁石を用いてターゲット近傍空間に磁界を形
成するマグネトロンスパッタにおいては、ターゲットの
材質等の相違により、ターゲソ１−に対向して置かれる
基板上に形成される薄膜の膜厚分布が不均一となる場合
があったが、その場合には、ターゲットや基板の位置を
調整するごとにより、基板上に形成される薄膜の膜厚分
布を均一になるように調整していた。しかし、この調整
操作によっては、おおまかな膜厚調整しか行うことがて
きず、膜厚の不均一を完全に取除くことは困蓮である不
都合があった。

また、１１；１記クーゲノ１やＪ、（板等は、真空容器
内に１６′かｈているため、上記、＋１！］整ト■作は
手間がかかる不都合もあった。

この発明は、上記不都合に鑑みなされたもので、膜厚調
整操作が容易で、且つ細かな膜ＩＮ、調Ｊβを可能にす
るマグネトロンスパッタの膜厚調整方法の１に供を目的
としている。

（ニ）問題点を解決するだめの手段 上記不都合を解決するための手段として、この発明のマ
グネトロンスパ・７タにおける膜厚調整方法は、第１に
、ターゲット近傍空間に磁界を形成するだめの磁石を３
以上の磁石片より構成し、第２に、これら磁石片の極と
ターゲット間の距離及び／又は磁力をそれぞれ独立に可
変とし、前記ターゲット近傍空間に形成される磁界の分
布を変更可ｊｉヒとしている。

（ホ）作用 ごの発明のマグネトロンスパッタにおける膜厚調整カン
去は、磁石を３以上の磁石片より構成し、各々の磁石片
とターゲ、１・間の距離・磁力を独立に可変とした結果
、ターゲット近傍空間に形成されるｒｉｌ界の分布を細
かく変更するごとが可１１ピどなる。そして、ターゲッ
ト上に発生ずるプラズマの密度も細かく変更することが
可能となり、プラズマ中のアルゴンガス等の分子がクー
ゲット表面に衝突し、ターゲソＩ・表面から飛出ずアル
ミニウムなどの原子の数が制御できる結果、基板表面に
形成される薄膜の膜厚分布を細かく均一に３ＰＪ整する
ことが可能である。

また、ターゲットや基板の位置を調節する必要がないの
で、膜厚の調整操作を容易化できる。

（へ）実施例 この発明の一実施例を、第１し１乃至第４図に基づいて
、以下に説明する。

第２図は、この発明の膜厚調整方法が適用されるプレー
ナマグネトロンスパッタ装置ｌの縦断面図である。２は
、基台４上にヘルジャ−３を載置して構成される真空容
器である。基台４には、下方より、図示しない１−Ｌ空
ポンプに接続されるパイプ５が挿通され、真空容器２内
の空気が排気され、高真空に保たれる。また、Ｗ台・１
中夫には、長方形成の開１］部６が開設されている。

前記開口部６は、フッ素樹脂等よりなるインシュレータ
７ａを介して、カソード９上面により下方から閉塞され
る。カソード９は、下面を基台４下面にボルト７Ｃ１７
Ｃで固着されるＬ字状のフッ素樹脂等よりなるインシュ
レータ７ｂ、７ｂにより支持されている。このカソード
９は、１つの極か接地されている直流又は高周波電圧源
■の他の極に接続される。１１１１記力ソード９上面に
は、凹部１０が設＆Ｊられ、さらに、この四部１０を密
閉するように、八ソー１−ングプレ−１−１１によって
被蓋される。前記四部１０内には、図示しない循環手段
により冷却水Ｗが循環される。前記ハフ：１−ングプレ
−１・１１上には、アルミニウム、等よりなる〃　ゲノ
Ｉ・１２が固定される。さらに、開口部６」二縁に沿っ
てシールＦ’　８が設けられ、カソード９−Ｌ而及びハ
、＝１２ングプレ−１−１１の周縁を遮蔽している。

このターゲノ１−１２上方には、ターゲット１２表面に
対向するように、図示しない支持手段によって、表面に
薄膜を形成すべき基板１３が支持され、適当な手段によ
り接地又はバイアス電圧が加えられる。

カソード９下面には、磁石１６がボルト１４．１４によ
ってカソード９下面に固着される磁石押さえ部材１５．
１５により取付けられる。磁石１６は、第１図に示すよ
うに、支持板１７上の中央には磁極の内の１極、例えば
Ｎ極を上面にし、永久磁石よりなる磁石片１８ａ、１８
ｂが並べて固着される。一方、支持板１７周縁上には、
前記磁石片１８ａ、１８′上面の磁性とは反対の［伍、
この場合にはＳ極を上面にして、永久磁石よりなる磁石
片１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ、２０Ｃ１２０ｄが
枠状に配され、取付けられる。１ｌｆｉ石片１８ａと１
８ｂ、１．９ａと１９ｂ、２０ａ２０ｂ、２０ｃと２０
ｄは、磁力及びその高さ、すなわら磁極とタルゲット間
の距離の異なるものを含ませるごとができる。あるいは
、各磁石片のそれぞれの支詩板１７に対する高さを調整
する機構を設けることができる。

次に、この実施例に使用されるプレーナマグネトロンス
パッタ装置ス　ｌの使用例を説明する。

先ず、ペルジャー３を上方に上げて、バッキングプレー
１−１１上にターゲノ１−１２を、図示しない支持手段
に基板１３　（被膜が必要な面を下方に向ける）をそれ
ぞれセントする。

次いで、・ペルジャー３を基台４上に降ろし、真空容器
２を密閉し、パイプ５より真空容器２内の空気を排気し
、高真空状態が得られたならば、図示しない注入手段に
よりアルゴンガス等を少量、真空容器２内に注入する。

そして、カソード９と基板１３には、電圧源■の直流又
は高周波電圧（例えば５ＫＶ）が加えられる。

以下、アルゴンガスを例にとって説明を続けると、アル
ゴンガスの分子は、カソード９と基板１３間に生した電
界によりアルゴン陽イオン（以下Ａｒ”　と記す）と電
子ｅ−に電離される。Ａ　ｒ、　＋はタ〜ゲノ１−１２
表面に衝突し、ターゲット１２表面のＡｌ原子を−Ｌ方
に飛出させる。また、前記Ａｒ’及び電子ｅ−は、ター
ゲット１２近傍に形成される（（１石１６の磁場に捉え
られ、ナイクロイト運動をし、このサイクロイド運動す
るＡｒ’及び電子ｅ−がアルゴン分子に衝突して電離さ
せ、Ａｒ’　と電子ｅ−が増殖される結果、密度の高い
プラズマがターゲット１２近傍に発生する。このプラズ
マ中よりＡ　ｒ　＋がターゲット１２表面に衝突し、さ
らに多くのＡｌ原子が上方に飛ばされる。

このように、ターゲット１２表面より飛出したＡｌ原子
が、基板１３表面に捉えられて堆積し、Ａｆｆの薄膜が
形成されるが、ターゲット１２の材質等の微妙な相違に
より、基板１３表面に形成される薄膜の膜厚分布が均一
とならない場合には、ボルト１４．１４を緩めて磁石１
６を取外し、磁石１６を構成する磁石片１８ａ、１８ｂ
、１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０　ｂ、　２０　ｃ、　
２０　ｄの内、必要なものを予め用意されている磁力又
は高さの異なる磁石片と交換した後、再度、カソード９
下面に取付ける。

一最に、ターゲット１２上の磁場の強い部分と対向する
基板１３表面に一形成される薄膜の膜厚は大きくなるた
め、基板１３表面の薄膜の膜厚の小さい部分に対向する
ターゲット１２の部分の下方に位置する１又は２以上の
磁石片を、磁力の強いもの又は高さが高いものと交換し
、ターゲット１２の当該部分の薄膜の膜厚が大きい部分
が生じた場合には、上記操作と逆の操作を行う。

薄膜の形成された基板１３は、真空容器２内に空気を導
入し、大気圧とした後、ヘルジャ−３を上方に上げて、
外部に取出される。

なお、この実施例に示す装置は、単品制作用の比較的節
易なプレーナマグネトロンスパッタ装置であるが、多数
の２．（板を処理するために、基板を真空容器に搬入、
搬出するための＋Ｃ送手段を備え、自動化されたプレー
ナマグネトロンスパッタ装置にも、この発明の膜厚調整
方法は適用できるものである。

第３図及び第４図は、この発明の第２の実施例に使用さ
れる磁石２６の外観斜視図及び縦断面図をそれぞれ示し
ている。この磁石２６は、支詩板２７上に電磁石片２８
．２８．２９．２９．３０、・・・・・・、３０を前記
第１の実施例と同様に配され、固着される。これら電磁
石片２８．２８．２９．２９．３０、・・・・・・、３
０は、それぞれ同じ高さのコア２８ａ、２８ａ、２９ａ
、２９ａ、３０ａ１・・・・・・、３０ａの側部に巻線
２８ｂ、２８ｂ、２９ｂ、２９ｂ、３０ｂ１・・・・・
・、３０ｂをそれぞれ巻着している。各巻線２８ｂ、２
８ｂ、２９ｂ、２９ｂ、３０ｂ１・・・・・・、３０ｂ
の始端及び終端は、図示しない電圧源に接続され、各々
その流れる電流が個別に制御・調整される。

・この磁石２６は、第１の実施例で使用したプレーナマ
グネトロンスパッタ装置ｌのカソード９底面に取付けて
使用される。基板１３表面に形成される薄膜の膜厚分布
の調整を行うには、各巻線２８ｂ、２８ｂ、２９ｂ、２
９ｂ、３０ｂ、・・・・・・、３０ｂに流れる電流を調
整し、ターゲツト１２近傍空間に形成される磁界の強度
・分布を変えることにより行われる。

なお、この磁石２６は、真空容器２外部からカソード９
底面に取付けする代わりに、真空容器２内に設け、電流
導入端子を介して各電磁石片の巻線２８ｂ、２８ｂ、２
９ｂ、２９ｂ、３Ｑｂ、・・・・・・、３０ｂに電流を
流せるように構成してもよい。

また、上記第１及び第２の実施例においては、プレーナ
マグネトロンスパッタ装置にこの発明の膜厚調整方法を
適用したものを示しているが、５−Ｇｕｎスパッタ装置
や同軸マグネトロンスパッタ装置等の他のマグネトロン
スパッタ装置についても応用可能なものである。

（ト）発明の効果 この発明のマグネトロンスパッタにおける膜厚調整方法
は、ターゲ・７ト近傍空間に磁界を形成するための磁石
を３以上の磁石片より構成すると共に、各磁石片のその
磁極と前記ターゲット間の距ｑｔ及び／又は前記各磁石
片の磁力を変化させ、前記ターゲット近傍空間に生じる
磁界の分布を変更し、前記ターゲラ１−に対向して位置
する基板上に形成される薄膜の膜厚分布を調整するもの
であるから、クーゲット材質等により生じる前記膜厚分
布の不均一をターゲット近傍空間に生じる磁界を細かく
変更することによって防止できる利点を有すると共に、
真空容器内のターゲット（カソード）と基板間の距離を
変更することなく、前記膜厚分布を容易に調整できる利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例に使用される磁石の
外観斜視図、第２図は、この発明の第１及び第２の実施
例に共通して使用されるプレーナマグネトロンスパッタ
装置の縦断面図、第３図はこの発明の第２の実施例に使
用される磁石の外観斜視図、第４図は、同磁石の縦断面
図、第５図は、従来の磁石の外観斜視図である。 １２：ターゲット、　　１３：基板１ ．１６・２６：磁石、 １８ａ・１８ｂ・１９ａ・１９ｂ２０ａ・２０ｂ２０ｃ
・２０ｄ２８・２８２９・２９・３０・・・・・・３０
　：　ｉｆ１石片。 第１図 第５図 あ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ターゲット近傍空間に磁界を形成するための磁石
   を３以上の磁石片により構成すると共に、その磁極と前
   記ターゲット間の距離及び／またはその磁力をそれぞれ
   変化させ、前記ターゲット近傍空間に形成される磁界の
   分布を変更し、前記ターゲットに対向して位置する基板
   上に形成される薄膜の膜厚分布を調整するマグネトロン
   スパッタにおける膜厚調整方法。