JPS6247478A - 磁場の円運動と放射状運動を組み合わせたプレ−ナ・マグネトロン・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】 技術分野 本発明は低圧力の不活性〃ス中に交差した電場と磁場を
作ることによってプラズマを発生させる装置に関するも
ので、コーティング物質をターゲットから離し、コート
されるべき物品にデポノットさせるため、或いはそのよ
うな物品をエツチングするためのものである。更に詳し
くは、コーティングが特にスパッタリングによってプレ
ーナマグネトロンスノヤツタリング（ｐｌａｎａｒ　ｍ
ａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ　）装置内でプ
ラズマ補助化学蒸着デポジションとしてデポノットされ
（又は物質除去され）、又はエツチングにより、更に、
磁場がこのようなコーティング又はエツチングの間動か
される前記のタイプの装置に関する。

従来技術 スパッタリングによる物品のコーティングは、エツチン
グによる表面物質の分離に関する方法と同様に、十分に
確立された技術である。どちらも物質が分離されようと
する表面をイオンが衝撃する環境を確立することを必要
とし、粒子がコートされようとする別の表面上に凝縮す
るために分離されることを許容することを必要とする。

そのイオンは、例えていえば処理又はコーチイングチエ
ン・ぐ内のような不活性ガスの低圧力下で交差した磁場
と電場を確立することによって作られるプラズマの結果
から生じる。

典型的なス・Ｐツタコーティングの応用において、コー
トされるべき物品（典型的には概して平らに伸びた表面
を有する）は、処理チェンバ内で平坦ターゲット物質と
間隔を置いて対向するように配置され、そのターゲット
物質もまだ、好適には平坦に伸びた表面を有し、チェン
バの一つの壁に取り付けられているが、壁とは絶縁され
ている。そのターデッドはＤＣ又はＲＦ雷電圧掛けられ
ており、陰極の働きをし、一方、チェンバの壁とコート
される物品は大地電位にされる。従って、電場は大地電
位のチェノ・ぐの壁と陰極ターゲットとの空間に作られ
る。

ターゲットが取り付けられた壁に近接したチェンバの外
側で、磁石組立体がター１’　７　）を通る磁力線を作
）、それらの経路の全体は電気力線と交差しているとと
もに、コートされるべき物品の表面と平行釦なっている
。プラズマからのイオンはターゲットを衝撃し、その場
所から物質を浸食し、少なくともその物質の粒子の一部
がターゲットから発散され、次にコートされる物品の表
面に堆積する。

物品、例えば半導体ウェーハのような平坦表面を有する
もののＲＦス・ぞツタエツチングの場合には、物品にＲ
Ｆ電位が与えられ、一方、ターゲット及び周囲をとり巻
く表面は大地電位である。ＲＦプラズマは次に物品から
物質を浸食し、従って、エツチングと同じことになる。

ス・ぞツタリング及び他の比較できる処理の特徴は、タ
ーゲツト材の浸食が一様でない傾向があ勺、その結果、
残っているターゲットがそれほど使われていないことを
示すときであっても、局部的浸食のためにしばしばター
ゲットを交換しなければならないということである。も
し、このような局部的浸食が最小にでき、ターゲツト材
がよ）一様に使用されるならば、材料及び製造費用は大
きく減じることができる。

より重大なもう一つの考慮事項は、コーティング材が、
コートされる物品上に一様にデポノットされることであ
る。ス・？ツタコーティングの主要な応用は、集積回路
として作られる半導体ウェー・・の処理に対するもので
ある。非常知多数の同一の一単位の回路（普通は゛チッ
プと呼ばれ、単一の半導体ウェーハから作られろ典型的
には直径４乃至６インチ（１０，２乃至１５．２センチ
メートル）の７こめに、表面領域に沿ったコーティング
範囲内の許容される変化における許容誤差は極めて厳し
く、よシ高密度に集積された能動素子にょシ時間ととも
に進歩するよυ新しい世代の製品とともに更に正確にな
る。

高価なターゲット材組立体に対する十分な寿命とコーテ
ィングの一様性の十分なレベルを達成するためのたゆま
ぬ努力の中で、ス・母ツタリング技術及び装置における
多くの変更態様が用いられてきた。一つの非常に有効な
技術は、ター’ｉ’　ツ）をよシ一様に浸食するために
、ターゲットに対して磁石組立体を動かすものである。

この技術の一つの例は、米国特許第４，４４４，６４３
号に見られる。

この特許では、永久磁石の組合せを有する組立部品が、
よυ大きな平坦ターゲットの非真空側を円形運動又は直
進運動で横切って掃引される。一つの実施例では、ター
ゲットが円盤形状であり、ターｒ、ｚト盤の軸線と一致
するドライブシャフトから中心をはずして取り付けられ
たより小さな盤状の磁石組立体を有する。もう一つの実
施例では、ターゲットは矩形板であり、磁石組立体はタ
ーゲットの領域を掃引するために直線経路を前後に並進
させられる。

もう一つの従来技術装置（１９７７年２月１７日に出願
されて、公開されているドイツ特許出願第Ｐ２７０７１
４４．９号に記載され、発明者は、ＴｏｈｎＦ、　Ｃｏ
ｒｂａｎｉで１９７６年２月１９日に出願された米国特
許出願第６５９，２７０号の優先権を主張している。）
は、上記特許とほとんど同じ原理に頼っている。ターゲ
ットは平板で、磁石組立体はターゲット板にすぐ接して
対向するチェンバの表面上を直線経路に沿って掃引され
る。

上記装置は固定された磁石とターゲットの関係をもつ装
置のかなりの改良を記載しているが、現在開発中の将来
のよシ高度のデバイスに対してすでに予想される更に大
きな要求は言うまでもなく、現在のコーティングの要求
に必要なコーティングの質的レベル及び一様性を十分に
提供するにはまだ非常に足シない。金をも含むことがあ
る、ターゲットとして使用される材料費のため、完全な
陰極組立体に′！′Ｒ製し、製造する製造費用は言うま
でもなく、ターゲット表面の非均等な浸食に対する努力
における上記装置の初期の利点さえも完全十分には提供
されない。従来の装置はコーティングの一様性とターゲ
ットの浸食の十分な均等性との完全十分な組合せは提供
できなかった。

発明の概要 従って、本発明の目的は従来は得られなかった一様性を
もって目的物にコーティングをデポノットするための交
差電磁場プラズマ発生装置を提供し、或いは物品の表面
を一様にエッチすることである。

本発明のもう一つの目的はターゲットの寿命の全段階で
ターゲット材を均等に使用し、一方、物品のコーティン
グにおける優れた一様性をも提供する交差電磁場プラズ
マ発生装置を提供することである。

本発明の他の目的は、優れたコーティング性能及びター
ゲット寿命をもたらす改良された方法で、ターゲットと
磁場との間の相対的運動を提供することである。

本発明に特有な目的は、磁場によるターゲットの明らか
に改良された掃引範囲を提供するにもかかわらず、より
大きな信頼性と比較的に簡単な改良された機構を提供す
ることである。

本発明の更に特有な目的は、磁場によってターゲットを
掃引することであり、その磁場は平坦ターゲットの表面
に対して平行で等しい距離を維持し、他方で、以前のも
のよりもずっと大きくその方向と位置を変えるものであ
る。

本発明のもう１つの特有な目的は、被加工物の大きさの
広い範囲及びターゲット材に調節するためにターゲット
と磁場との間の相対的運動を容易に調節する手段を提供
することである。

本発明に従って、これらの目的及び利点その他の目的及
び利点が交差した電場と磁場を用いることによってプラ
ズマを発生させるための装置内で達成される。この装置
は電場を形成する手段、前記電場と交差する磁場を形成
する手段、及び、第１の軸線のまわりをそこから第１半
径距離だけ離れたところで磁場を移動させ、一方、磁場
を第１の軸線のまわυの移動の間、第１の軸線に関して
半径方向に磁場を動かすための磁場移動手段とを有する
。

好適実施例 第１図に本発明に従った交差電磁場ス・ぞツタリング装
置が図示されている。チェンバハウソング１２によって
囲まれたス・セノタリングテエンバ１１内に被加工物支
持体が配置されておシ、そのチェンバハウソング１２は
適切な真空ポンピング手段（図示せず）で排気され、ア
ルゴンのような適切ながスで再充填することができる。

典型的には、ウェーハを自動的に交換するための手段も
捷た提供される。被加工物１４は典型的には１５０ｍｎ
＋（より大きいか又はよシ小さい直径も収容される）の
ｊａ径と有する半導体ウェー・・であり、被加工物支持
体ｌＯの上に置かれ、自動ウェーハ交換器手段（図示せ
ず）Ｋよって交換される。被加工物１４に面するス／Ｆ
ツタリンダチェンバ１１の一端に取り付けられているの
は、スノｅツタリングターダット１８及びターグツト受
は板２０を有するターゲット組立体である。ス・ぐノタ
リングターダノト１８は被加工物１４上に７″ポノソト
されるべき物質で作られ、ターｒノド受は板２０にはん
だ付けされる。被加工物支持体１０と被加工物１４を包
囲しているのはシールＶ・す；Ｊ？　−ト２４に取り付
けられた環状閉込めシールド２２であり、シールド・サ
ポート２４はチェンバノ・ウジング１２に取り付けられ
ている。ターｒノド受は板にはターゲット組立体１６を
チェンパノ・ウノンダ１２に取り付けるための７ランジ
３０が設けられている。ターゲット組立体１６とチェン
バハウジング１２は絶縁体３２によって電気的に絶縁さ
れている。スパッタリングチエンバ１１の列部にあり、
ターゲット組立体１６に取り付けられているのは環状下
方ノ・ウノング３６と概して板状の上方ノ・ウジング３
８である。ターデッド組立体１６、下方ノ・ウゾンダ３
６及び上方・・ウゾング３８は磁石組立体４２を含むチ
ェンバ４０を取り囲む。

第１図に示された装置はまた、磁石組立体４２とターゲ
ット１８との間の相対的な横運動を確立するための手段
をも有する。磁石組立体４２と磁石組立体４２を動かす
ための手段が以下に詳しく記載されている。ス・ンノタ
リングチェンバ１１とチェノ・ぐ４０は互いに隔離され
ていることが分かるであろう。第１図のス・母ツタリン
グ装置の操作中、ターゲット組立体１６の相当な加熱が
起こる。

熱の除去のために典型的に液体がチェンバ４０を循環さ
せられる。その液体は上方−・ウゾング３８を通過し、
冷却装置（図示せず）に接続された冷却ホース４４．４
６を通して循環される。

操作において、被加工物１４はスパッタリングチエンバ
１１に導入され、被加工物支持体１０の上に置かれる。

アルゴンのような背景ガスが導入される。スパッタリン
グを始める前に、ター１’ツト組立体１６と被加工物１
４との間の電圧の応用によって、ス・やツタリングチェ
ンバ１１内に電場が確立される。典型的には被加工物１
４はアースされ（又は、基礎ＤＣ又はＲＦ電位）、ＤＣ
又はＲＦ雷電圧ターゲット組立体１６にかけられる。

（チェンバハウジング１２、シールド２２及びシールド
サポート２４も典型的にはアースされる）。

その結果、ターゲット１８と被加工物１４０表面に垂直
な電場がスパッタリングチエン−’１１内に確立される
。磁石組立体４２は第１図に示されたような磁場（磁力
線４８によって図示されている。）を確立する永久磁石
を収容し、その磁場は概してターゲット１８の表面に平
行で、１！場に垂直なセグメントを有する。プラズマは
スパーツタリングチェンバ１１内でターゲット１８と被
加工物１４との間の領域に確立され、そこでは電場−と
磁場が交差している。プラズマ中のイオンはターゲット
１８の表面を衝撃し、ターゲット材のス・センタリング
を起し、そのうちのいくつかが被加工物１４０表面上に
デポジットされる。

ターゲット１８からス・セノタされた物質は被加工物の
表面領域に亘って高い一様性をもって被加工物の表面上
にデポジットされる必要がある。その物質は壕だターゲ
ット１８の表面から均等に浸食される必要がある。なぜ
ならば過度に浸食した小さい領域があると、よりしばし
ばターデッド全体の交換が必要であり、相当な費用とな
るからである。特許第４，４４４，６４３号に示された
従来技術の装置は磁石組立体を利用し、その磁石組立体
はター’ｒ’　ｙ　）と被加工物の中心に一致した軸線
の昔わりを回転させられる。この配置は磁石組立体がタ
ーデッド表面上を一様な方法で動くという利点を有し、
従来技術の手段よりもターゲツト材のより一様な浸食を
もたらす。加えて、ターゲット材は様々な方向か゛ら被
加工物の方へ向けられ、それによってデポジションの一
様性が改善される。

しかし、この配列の欠点は磁石組立体上の定点は常にタ
ーゲット上の与えられた半径方向位置の上を回転し、与
えらｔＬだ磁場の強さと方向を生じることである。ター
ゲット上の異なる半径方向の位置では、第２の磁場強度
と方向が生じる。しかし、異なる半径方向位置の磁場強
度と方向は同じである必要はない。その結果、半径方向
におけるス・Ｐツタリング率が変化する傾向があり、そ
の結果として、ターゲット表面上に円形の厚さの変化が
生じる。同じ効果が被加工物上にデポジットされた薄膜
内の半径方向の変化を発生させる。

本発明は上記欠点を克服するもので、それはターゲット
表面に関して中心軸線のまわりを回転し同時に中心軸線
から離された第２の軸線のまわりを回転する磁石組立体
を提供することで達成され、その磁石組立体は第２軸線
に関して中心から免れて取り付けられている。その磁石
組立体はターゲットの平面と平行な平面で、被加工物に
面する側と反対側にある平面内を並進する。磁石組立体
は実質的にターデッドの全領域が横切られる予め定めら
れた・にターンでターゲットに関して移動させられる。

そのパターンは本質的には外サイクロイドであって、各
々連続する回転で回転軸のまわりを動かされ、その結果
は中心線のまわ９でその・！ターンの前進又は回転であ
る。中心軸線のまわυの所定の数の回転の後、ターゲッ
トの全領域は実質的に一様に横切られる。所定のス・や
ツタされる薄膜の一様性及びターゲットの浸食率を得る
ために、磁石組立体によってトレースされる・にターン
は、様々な歯車比、回転率、直径、その他の適切な選択
によって予め定めることができる。

本発明の好適実施例であって、磁石組立体４２の横方向
の運動を確立するためのものが第１〜４図に図示されて
いる。磁石組立体４２を動かすための手段は、磁石ロー
タ組立体５０、ロータシャフト組立体５２、ドライブ組
立体５４及びモータ組立体５６を有する。組立体の全体
が第１図に示されておシ、一方、磁石ロータ組立体が第
２〜４図に詳しく図示されている。磁石ロータ組立体５
０はドライブ組立体５４を介してモータ組立体５６によ
って駆動されるとき、ロータシャフト組立体５２のまわ
りを回転する。そのロータシャフト組立体５２はターダ
ノト受は板２０の中心にあ）、上方に伸びた支柱６２に
一端をしっかりと固定された固定シャツ）６０を有する
。固定シャフト６０の他端は中央支持フランク６４によ
って上方ノ・つ・ゾ／グ３８に取９付けられている。モ
ータシャフト組立体５２はまた、固定歯車６６と歯車ス
ベーｆ６８をも有し、どちらもしっかりとシャフト６０
に取υ付けられ、シャフトと中心を同じくし、ノ・グ支
柱６２０頭頂部に配置されている。

モータ組立体５６はモータ受け７８に取り付けられたモ
ータ７６を有する。モータ受け７８は上方ハウジング３
８にしつか沙と固定されている。

モータマイター歯車８０がモータ７６のドライブシャフ
ト上に置かれている。

ドライブ組立体５４は上方ハウジング３８にしりかシと
取り付けられたドライブノ・２８８内に装備されたベア
リング８６内の回転のだめに置かれている。ドライブシ
ャフトマイター歯車９０はドライブシャフト８４の一端
に取り付けられ、モータマイター歯車８０と噛み合わせ
るために配置されている。駆動歯車９２はドライブシャ
フト８４の反対側の一端に取υ付けられ、ロータ組立体
５０上の被駆動歯車９４と噛み合う。ロータ組立体５０
はモータ７６の速度及びマイター歯車８０．９０、駆動
歯車９２、被駆動歯車９４の歯車比で決定される角速度
で回転する。カバー９５は操作者をマイク−歯車８０，
９０及びシャフト８４上のターグツト電圧から保護する
。シール２０１は冷却がチェンバからシャフト８４のま
わりへ漏れることを防止する。

ロータ組立体５０は固定シャフト６０のまわりをベアリ
ング９８上で回転するロータハブ９６を有する。ロータ
組立体５０は遊びシャフト１００が与えられており、そ
れはシャツ）６０に関して対称的にロータノ・プ９６の
両側に置かれておシ、ロータハブ９６に関して回転可能
なようにベアリング１０２内に設置されている。遊びシ
ャフト１００に増υ付けられているのは遊び歯車１０４
であり、その各々は固定歯車６６の歯と噛み合う歯を有
している。ローター・ブ９６が固定シャフト６０のまわ
りを回るとき、歯車６６は位置が固定されたま゛まで＝
１＋、遊び歯車１０４の同転が起こる。

ロータ組立体５０には更に、ロータハブ９６の端部に取
り付けられたオシレータアーム（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ
ａｒｒｎａ　）　１０６が備え付けられている。第１〜
４図の実施例において、オシレータアーム１０６は異な
る大きさの被加工物及び異なるターグツト材に適応する
ように、調整のだめのスロット孔３１０を介して設置金
物１０８によってロータノ・ブ９６に取り付けられてい
る。オンレータアーム１０６上のロータハブ９６の調整
は第６図の値Ｒ１を決定する。その意味は以下に議論す
る。オシレータアーム１０６は固定した位置に取り付け
られるか又は単にロータハブ９６の延長部分として組み
立てられることが理解されよう。オフレータアーム１０
４の端部近＜Ｋｆｉかれているのはオシレータシャフト
１２０であって、遊び歯車１０４に関して回転可能なよ
うにベアリング１２２とともに取り付けられている。オ
シレータシャフト１２Ｑ上に取り付けられているのはオ
シレータ歯車１２４であり、遊び歯車１０４による回転
のために設置される。磁石組立体４２はスＲ−サ１２６
を介してオシレータ歯車１２４０１つに取り付けられて
いる。磁石組立体４２はオシレータシャフト１２０に関
して中心を外して置かれている。ロータノ・グ９６の反
対側の端部で他のオシレータ歯車１２４に取り付けられ
ているのは釣合い重り１２８であり、磁石組立体４２に
対してよシ小さく軽いものである。釣合い重９１２Ｂの
目的はロータ組立体５０の釣合いのとれた回転をもたら
すことである。

代わりに、第２の磁石組立体がロータ組立体５０の反対
側の端部に接続することもできる。

磁石ロータ組立体５０は磁石支持アーム１３０も設けら
れており、その支持アーム１３０はロータハｆ９６の中
心部分に取り付けられ、第２及び３図に示されるように
遊び歯車１０４及びオシレータアーム１０６から角度を
もって置かれている。

磁石支持アーム１３０の端部近くに取り付けられている
のは、回転検知のために利用される永久磁石１３２であ
る。回転センサ１３４が永久磁石１３２と一直線になっ
て上方ハウソング３８内に取り付けられている。磁石１
３２が回転センサ１３４を通過する毎に、関連する制御
装置（図示せず）による使用のだめに回転表示信号が兄
生させられる。回転検出装置度の様々なタイプのもの（
例えば光学的なもの又は容量性のもの）が利用できるこ
とが理解されよう。

磁石組立体４２は第４及び５図に、より詳細に示されて
いる。永久磁石１４０が円形コツプ形ホルダー１４２に
取り付けられている。磁石１４０は各々北極−南極軸線
がコツノ形ホルダー１４２の半径方向と一致するように
置かバる。例えば、各磁石１４０の北極がホルダー１４
２の中心近くに置かれ、南極が周辺部近くに置かれるよ
うに置く。他の磁石配置も特許第４，４４４，６４３号
に見られるように利用できる。しかし、一般に永久磁石
は円の半径上に取り付けられる。

モータ７６の働きはドライブシャフト８４と駆動歯車９
２の回転を引き起こす。被駆動歯車９４と、取り付けら
れたロータハブ９６は固定シャフト６０つまわりの回伝
全起こされる（また、ターケ°ツト１８の中心軸線の限
定をする。）。第３図を参照すると、ロータハブ９６が
シャフト６０のまわりで回転するとき、歯車６６はシャ
フト６０に関して固定されていて回転しないので、遊び
歯車１０４が回転することが分かる。遊び歯車１０４の
回転は次Ｋ、オシレータ歯車１２４及び取り付けられて
いる磁石組立体４２の回転を起こす。磁石組立体４２は
第６図ＶＣＩＡ示され、また、第６図に関連して詳細に
説明されているようにオシレータシャフト１２０に関し
て距離Ｒ，たけ中心を離して取り付けられている。動作
において、ロータハブ９６に備え付られたロータ組立体
５０の全体がシャフト６０のまわりに回転させられ、磁
石組立体４２が同時にオフレータシャフト１２０のまわ
りを回転する。

結果として生じる運動は、歯車比及び歯車半径のような
ロータ組立体の・２ラメータに細かく依存する。磁石組
立体４２は概して円形のターグット１８に平行な平面内
を横へ動く。どの瞬間であっても、磁石組立体４２の運
動（それはターケ０ノドのより一様な範囲となる）は例
えば円周成分と半径成分に分解でさ、又は、ターグット
１８の中心軸線に関する円運動と、中心軸線に関する半
径方向の運動を加えたものに分解でき、又、上記のよう
に２つの円周成分に分解できる。ターグット１８の中心
軸線６０のまわυの磁石組立体４２の単一の回転（それ
は円周方向と半径方向の組合わせを含む。）が第７図に
示されている。結果としての運動はターゲット１８上の
磁石組立体４２の偏心経路４５を形成する。（経路４５
をずっと強張して図示するために、ターグット１８の直
径は誇張され、−力、組立体４２の直径は実際の比より
もターデッド１８に対して小さく示されている。）第７
図に示されているような磁石組立体の径路４５は、中心
軸６０のまわりを回転する歯車比の適切な選択によって
作られる。このようにして、時間全体に亘って径路４２
は、ターデッド１８のいくらかの新しい領域上を動いて
進み、一方、時間全体に亘ってサイクロイド・ぞターン
を掃引し、ターピットの他の予め掃引した領域を連続的
に異なる衝撃角度で重複し、その結果、連続回転の間、
ターデッド領域の一様なトレースを行う。その結果、磁
石組立体４２は実質的にターデッド１８の全表面領域上
を連続的に動く。加えて、磁石組立体とその出場はター
デッド表面上の各点に関して異なる方向に置かれる。こ
のようにしてス・ｅツタリングは本質的に全ターデッド
表面から表われ、物質は様々な磁場の向きによる様々な
方向から被加工物上にデポジットされる。ターケ９ノド
１８の一様な浸食及びターデッド材の被加工物１４上へ
の一イ〉ｐな７−’ボッ／コンば、それによって促進さ
れる。

結果としての磁石組立体４２の中心軸線６０のまわりの
偏心運動は組み合わせ又は様々な他の同時に起こる運動
、例えば、中心軸線６０のまわりの第１半径距離Ｒ・１
の１つの大きな直径の円運動及びより小さな半径距離Ｒ
２の第２の円運動で、中心軸線から距離Ｒ１のところの
円形軌跡上に中心がある。第６図はこの磁石組立体４２
の運動の分解を最も良く図示している。さらにまた、外
郭　　・線が図示されているのは固定歯車６６（その軸
線は中心軸線６０と一致する）、遊び歯車１０４、オシ
レータ歯車１２４、オンレータ歯車１２４０１つに取り
付けられた磁石組立体４２であ夛、釣合い重り１２８が
同様に他のオシレータ歯車に取υ付けられている。前記
したように磁石組立体４２は中心軸線及びオシレータ歯
車１２４のシャフトと中心を外して増シ付けられている
。組立体４２の各々の中心とオシレータ歯車間のオフセ
ット距離は、もちろん第６図において小さい半径距離Ｒ
２である。

結果として中心軸線６０と磁石組立体４２０間に伸びる
半径Ｒが定められ、この結果として生じた半径はＲよシ
短かい第１の足Ｒ１と第２の足Ｒ？を有する三角形の第
３の足とみなされ、Ｒ７とＲ２との間に角θを定める。

その半径Ｒは、もちろん磁石組立体４２の中心が中心軸
線６０のまわりを動くときの中心の軌跡であり、運動は
半径Ｒ１の大きい円運動と半径Ｒ２の小さい円形偏心運
動の組合わせから起こる。組立体４２の中心の軌跡又は
経路４５の１つの例は第７図に示されている。

この好適実施例において、経路は概して卵形か又はより
適切にはサイクロイドである。なぜならば、軸線６０の
まわりの各連続回転中には繰り返されないからである。

もっと正確に言えば、経路４５は歯車比や相対的回転速
度の選択によって多少制御されて進み、各連続掃引の間
、ターデッドの新しい領域が含まれ、一方、ターゲット
上の以前の掃引点は再び掃引されるが、以前の掃引の角
度とは異なる角度で行なわれる。

上記のように、磁石組立体４２によってトレースされる
独特な経路はロータ組立体５０の半径及び歯車比に依存
する。磁石組立体４２は精密なユニットなので、それに
ついての一点の運動の考慮は組立体の運動を描き出す。

その方法（第７図のような・！ターンがトレースされる
）を解析する一つの有用な方法はロータハブ９６の回転
率ｗｒとオシレータシャフト１２０に関する磁石組立体
４２の振動率ＷＯとを比べることによる。この可能な磁
石経路の解析のだめの簡易化した例が第８及び９図に示
されている。第８図はｗｒ　＝　ＷｏｃＤ場合の磁石組
立体４２上の一点Ｍの運動、すなわち、ロータハブ９６
の毎度の回転に対して磁石組立体４２がオシレータシャ
フト１２０に関して１つの完全な回転をすることを示し
ている。第８図においてダッシュで描いた円は磁石組立
体４２上の点Ｍの運動の内側と外側の限界を表わす。第
９図はＷｏ　＝　４　Ｗ、の場合、すなわち、シャフト
６０のまわりのロータハブ９６の完全な回転の各々に対
して磁石組立体４２がオンレータシャフト１２０のまわ
りを四度回転することを示す。第９図から、その運動は
外サイクロイド°の特徴を示すことが分かる。

第８図に示された・セターンは、点Ａから始まってＡに
終るまで繰り返される。同様に、第９図に示されたパタ
ーンは、点Ｂに始まってＢに終るまで繰り返される。反
復的なパターンは一様なターゲット浸食及び一様な薄膜
デポゾションを得るには好ましくない。というのは、そ
れらは繰シ返し同シパターンをトレースし、ターゲット
に非一様な浸食溝のパターンを作るからである。このよ
うな反復・！ターンは本発明では避けられ、それは、ロ
ータ組立体５０内の歯車比の適切な選択によって、・Ｐ
ターンを１ｔｑｈ線６０のまわりに回転させることによ
ってなされる。例えば、第８図を参照すると、その・に
ターンは歯車比をＷＯが僚ｒよりもわずかに大きいか小
さくすることによって軸線６０のまわりに回転させるこ
とができる。その・ンターンは点Ａで始まるが、点Ａ′
又はＡ″で終る。このようにして軸線６ｏの塘わりの第
２の回転はＡ′又はＡ“で始まり、第１の回転場所から
動かされる。同様に連続回転もターゲット領域の１わり
で行なわれる。同様に、ＷＯが４　Ｗｒよりもわずかに
太きいか又はわずかに小さいときは、第９図に示される
・ンターンが各連続回転の間、動かされる。このよって
、第７図に示されるような・ンターンは各連続回転でそ
れ自身は繰シ返さず、むしろ絶えず新しい領域を含み、
一方、以前に掃引した領域と重なるとき、以前の掃引経
路に関してその向きを変えることが分かる。

第７．８及び９図に示された・ぞターンは本発明に従っ
て用いられる多数の・ｅターンのほんの例を示しだにす
ぎない。繰シ返し同じ・セターンがトレースされるより
も、・ンターンが連続回転で動かされるために、ＷＯは
ｎＷｒ　と等しくないように作られる（ここでｎは整数
である）。連続パターン間の間隔はＷＯとＷｒの相対的
値によっても決定され得る。概して、ターゲット表面の
掃引範囲にすき間がないようにするだめに、連続パター
ンは磁石組立体の大きさよシも小さい大きさの間隔をも
たされることが望ましい。トレースきれるパターンの選
択において更に考慮すべきことは、一様な薄膜デ１ｆノ
ションを確かなものにするために被加工物のデＩＩ？ノ
ションの時間の間、ターゲットの全表面が磁石組立体に
よって一度又はそれ以上の十分な回数横切られることで
ある。ｒボッジョンの間の磁石が掃引する・Ｐターンは
中心軸線６０のまわりの磁石組立体の１・」転速度を変
えることによっである程度調節できる。更にもう一つの
考慮すべきことは、磁石組立体の進む半径方向の内側及
び外ｆｌｌ１１の限界は、磁石組立体の太き智と偏心し
た取付は位置によって決定され、オルレータアーム１０
６上のロークハプ９６の調整は、概してターゲットの大
きさ、目的物の大きさ及びターゲツト材と一致すべきこ
とである。

本発明の好適実施例で、一般に集積回路を作るのに使用
される典型的には半導体ウエーノ・である概して薄い円
形の被加工物１４上に極めて高い一様性をもって、アル
ミニウムをコーティングすることが達成された。ス・ゼ
ノタリングターデノト】８は被加工物の直径のほぼ２倍
の直径を有し、１％のシリコンを含むほぼ純粋なアルミ
ニウムの配合を有していた。被加工物１４とターデッド
１８との間隔は被加工物の直径の％よりもいくぶん小さ
くとっノこ。磁石組立体４２の直径は被加□工物１４の
直径のとよυもいくぶん太きくした。半径Ｒ１は被加工
物１４の半径の号よりもいくぶん大きかった（しかし、
磁石組立体４２の直径よりも小さい）。オフセット半径
Ｒ７はＲ，の入よりもいくぶん大きかった。上記による
進歩段階は、１５０ミリメートルのウェーハ上に少なく
とも±４．５％のコーティングの一様性（被加工物の半
径の外側のごくわずかな部分は除く）が達せられ／こ。

更に、波加工物上に与えられた各々の位置は、非常に多
くの角度からデポジツトされた物質を受けるが、それは
、磁石組立体４２の連続回転の間露出された位置に対す
る磁場の位置における多くの変化による。このようにし
て、平坦な被加工物の主平面内のコーティング範囲は優
秀な一様性だけでなく、被加工物におけるどのようなで
こぼこ又は段状部分も、従来技術のものよりもずっと一
様にコートできる。

４、面の簡単な説明 第１図は本発明によるス・讐ツタリング装置の断面図で
ある。

第２図は第１図の２−２線から見た磁石ロータ組立体の
平面図である。

第３図は第１図の３−３線から見た磁石ロータ組立体の
底面図である。

第４図は第２図の４−４線から見た磁石ロータ組立体の
断面図である。

第５図は９４４図の５−５線から見た磁石組立体の簡単
な底面図である。

第６図は第１乃至４図に示されたロータ組立体の様々な
要素運動を示したものである。

第７乃至９図はターデッドに関する磁石組立体の運動を
示したものである。

主要符号の説明 １１・・スノぞツタリングチェンバ １２・・チェンバハウノング １６・・ターケ９ノド組立体 １８・・ス・２ツタリングターｒツト ４２・・・磁石組立体 ４５・・偏心経路 ４８・・磁力線 ５０・・・磁石ロータ組立体 ７６・・モータ 特許出願人　　パリアン・アノシエイツ・インコーホレ
イテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交差したスパッタリング装置において、ａ）ターゲ
   ット表面を有するコーティング物質源、 ｂ）コートされるべき物品を前記ターゲット表面から離
   れた第１位置で前記ターゲット表面と面するように場所
   を決めるところの手段、ｃ）コートされるべき物品の位
   置を決めるための前記手段と前記ターゲット表面との間
   の空間に電場を確立するための手段、 ｄ）前記物品の位置を決める手段と対向する前記物質源
   側の磁石手段であって、前記空間内に前記電場と交差す
   る磁場を形成する手段、ｅ）前記磁石手段と前記ターゲ
   ット表面との間で相対的に横方向の偏心的運動を確立す
   るための手段、 とから成り、それによってコーティング材がスパッタさ
   れてコートされるべき物品の表面に一様にコーティング
   され、同時に、前記ターゲット表面が比較的一様に浸食
   されることを特徴とするところの装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 前記電場が高周波電場であるところの装置。 ３、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 前記電場がＤＣ電場であるところの装置。 ４、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 前記ターゲット表面が平坦表面であり、前記磁石手段が
   前記ターゲット表面と平行な方向に向けられた磁気双極
   子を定め、前記磁石手段の前記偏心運動が前記ターゲッ
   ト表面に平行な平面内に現われるところの装置。 ５、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 前記偏心運動の経路が時間とともに絶え間なく変化し、
   前記経路が前記ターゲット表面の絶え間なく変化する領
   域を横切るところの装置。 ６、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 相対運動を確立するための前記手段が前記ターゲット表
   面の小さな一部分を掃引するパターンで中心を外して前
   記磁石手段が回転する第１運動成分を与えるところの装
   置。 ７、特許請求の範囲第６項に記載された装置であって、 相対運動を確立するための前記手段が、第２運動成分で
   あって、前記回転する磁石手段が同時にまた前記ターゲ
   ット表面の領域の実質的小部分の上の偏心経路内を動く
   第２運動成分を与えるところの装置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された装置であって、 前記偏心ループ経路が時間とともにターゲット表面に関
   して方向を転じるところの装置。 ９、特許請求の範囲第８項に記載された装置であって、 前記閉じたループ経路が時間に関するサイクロイドの経
   路であるところの装置。 １０、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
   、 前記偏心運動を確立するための手段が運動の第１成分を
   前記磁石手段に与え、前記ターゲット表面の横方向の大
   きさに関して小さい第１半径距離で第１軸線のまわりに
   回転させるところの装置。 １１、特許請求の範囲第１０項に記載された装置であっ
   て、 前記偏心運動を確立するための手段が運動の第２成分を
   前記磁石手段に与え、前記第１軸線を前記第１半径距離
   よりも大きい第２半径距離で第２軸線のまわりに回転さ
   せるところの装置。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載された装置であっ
   て、 前記磁石手段が概して円形であって半径方向に向けられ
   た磁気双極子を備え、また、前記ターゲット表面が概し
   て円形で、ターゲット半径が前記磁石手段の直径よりも
   大きく、前記第２半径距離が前記ターゲットの半径より
   も小さいところの装置。 １３、プレーナマグネトロン・スパッタリング装置であ
   って、コーティング材のターゲット源とコートされるべ
   き物品が真空チェンバ内で向い合って間隔を置かれた位
   置にあり、電場が前記ターゲットと物品との間の空間に
   確立されたスパッタリング装置において、 前記コーティング材のターゲット源が実質的に平坦なタ
   ーゲット表面と中心軸をもつプレーナ・ディスク形状で
   あって、 ａ）コートされるべき表面を有する物品を、前記表面が
   前記ターゲットと面する第１位置に置くための手段、 ｂ）前記物品の位置決め手段と向い合う前記ターゲット
   源側にある磁石組立体であって、前記ターゲット表面の
   半径の一部である横方向の大きさを有する組立体、 ｃ）前記磁石組立体を前記ターゲット表面に平行で近接
   した平面内で概して前記中心軸線上に中心が置かれた偏
   心経路に沿って横に動かす手段であり、前記経路が時間
   とともに前記軸線のまわりを回転させられるところの手
   段、とから成ることを特徴とするところの装置。 １４、特許請求の範囲第１３項に記載された装置であっ
   て、 前記磁石組立体を動かすための前記手段が、中心を前記
   ターゲット中心軸線におき、前記ターゲット表面の半径
   よりも小さい第１半径をもつ回転運動の第１成分と、前
   記第１半径の円位置に位置された副軸線上に中心がある
   円運動の第２成分であり、前記第１半径の一部である第
   ２半径を有する前記運動の第２成分とを前記組立体に与
   えるところの装置。 １５、特許請求の範囲第１３項に記載された装置であっ
   て、 前記磁石組立体が概して円盤形状で、半径方向に磁極を
   定め、前記平坦ターゲット表面に平行で、前記ターゲッ
   ト表面の半径の一部である半径を有するところの装置。 １６、特許請求の範囲第１３項に記載された装置であっ
   て、 前記磁石組立体が前記中心ターゲット軸線上に中心があ
   る偏心経路内で前記ターゲット表面上を掃引し、前記偏
   心経路が前記中心軸線のまわりを回転し、前記偏心経路
   上を動く前記組立体が異ってはいるが重複する前記ター
   ゲットの領域を時間とともに掃引するところの装置。 １７、特許請求の範囲第１６項に記載された装置であっ
   て、 前記磁石組立体が組立体中心軸を定め、前記組立体を動
   かすための前記手段が、前記組立体が前記偏心経路上を
   動く間、前記組立体中心軸のまわりの回転運動の成分を
   与えるところの装置。 １８、交差した電場及び磁場を利用することによってプ
   ラズマを発生させるための装置において、ａ）電場を形
   成するための手段、 ｂ）前記電場と交差する磁場を形成するための手段、 ｃ）第１軸線のまわりで第１軸線から第１半径距離のと
   ころで前記磁場を移動させ、一方、前記第１軸線のまわ
   りの運動の間、前記第１軸線に関して半径方向に前記磁
   場を移動させるための磁場移動手段、 とを特徴とする装置。 １９、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
   て、 磁場を形成するための前記手段が対称構造の磁石組立体
   で中心を定め、前記第１軸線のまわりに前記磁場を回転
   させるための前記手段に中心を外して取り付けられ、そ
   れによって、前記磁場を動かすための前記手段が、前記
   磁石組立体を前記第１軸線のまわりでサイクロイドの運
   動をさせるところの装置。 ２０、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
   て、 前記磁場移動手段が前記磁場を前記第１軸線上に中心が
   ある偏心経路上で移動させるための装置。 ２１、特許請求の範囲第２０項に記載された装置であっ
   て、 前記磁場が前記偏心経路上を移動している間、前記磁場
   移動手段が前記磁場を回転させるところの装置。 ２２、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
   て、 前記磁場移動手段は、前記第１半径距離よりも小さい第
   ２半径距離で第２軸線のまわりに前記磁場を同時に回転
   することによって前記半径方向の運動を与え、前記第２
   軸線が前記第１半径距離で前記第１軸線のまわりを動く
   ところの装置。 ２３、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
   て、 磁場を形成するための前記手段が対称的に放射状に向け
   られた棒磁石でその極が半径方向に沿って置かれている
   ところの装置。 ２４、特許請求の範囲第２３項に記載された装置であっ
   て、 前記磁石が概して円形の磁極片によって含まれるところ
   の装置。 ２５、特許請求の範囲第２４項に記載された装置であっ
   て、 前記磁極片及び磁石が円盤形状磁石組立体部品を形成す
   るために容器に収容されているところの装置。 ２６、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
   て、 前記装置が一方の側に前記電場の一つの終端を形成する
   平坦ターゲットを有し、前記磁場を回転させるための前
   記手段が反対側に置かれ、プラズマによって生じたイオ
   ンによって衝撃される前記ターゲットが浸食され、微小
   粒子がそこからスパッタされるところの装置。 ２７、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
   て、 磁場を形成するための前記手段が、前記ターゲットに平
   行な向きにターゲットの横方向の大きさよりも小さい大
   きさをもつ対称な磁石組立体を有し、前記磁石組立体が
   前記ターゲットに非常に接近した平行な平面内で、プラ
   ズマ側から前記ターゲットの反対側の平面上を動かされ
   、回転させられるところの装置。 ２８、特許請求の範囲第１８項に記載された装置であっ
   て、 前記プラズマを収容し、処理されるべき物品を受けるの
   に適した概して伝導性のチェンバを有し、該チェンバが
   一つの壁部であって、残りの壁部とは電気的に絶縁され
   た壁部を有し、該一つの壁部は前記残りの壁部とは異な
   る電位で維持され、磁場を形成するための前記手段が前
   記チェンバに面する側と反対の前記一つの壁部の側に置
   かれているところの装置。 ２９、特許請求の範囲第２８項に記載された装置であっ
   て、 前記一つの壁部は電気的に陽極であり、前記プラズマか
   ら生じるイオンはそこから処理すべき物品を受けるのに
   適したもう一つの壁に近い置に向い、それによって物品
   の表面が浸食されるところの装置。 ３０、特許請求の範囲第２８項に記載された装置であっ
   て、 前記一つの壁部は電気的に陰極であり、更に、そのチェ
   ンバ側に電気的接触をもって付けられたターゲットを有
   し、該ターゲットは前記プラズマから生じたイオンによ
   って衝撃され、それによって、そこから微小粒子がスパ
   ッタされるところの装置。 ３１、特許請求の範囲第２８項に記載された装置であっ
   て、 前記一つの壁部が概して円形であり、前記第１軸線が概
   して１つの壁部の中心と一致しており、前記磁場が対称
   的な磁石組立体であって、横方向の大きさが前記１つの
   壁部の半径よりも小さい磁石組立体部品によって供給さ
   れ、前記磁石組立体部品はそれが前記第１軸線のまわり
   を回転するとき、前記１つの壁部の中心とその周辺部と
   の間を放射状に動くところの装置。 ３２、特許請求の範囲第３１項に記載された装置であっ
   て、 前記磁石組立体部品が、それ自身の周辺部内にある磁石
   組立体部品軸線のまわりを回転させられるところの装置
   。 ３３、特許請求の範囲第３２項に記載された装置であっ
   て、 前記磁石組立体部品がまわりを回転する前記磁石組立体
   部品軸は、前記組立体部品の幾何学的中心とは一致しな
   いところの装置。 ３４、特許請求の範囲第２８項に記載された装置であっ
   て、 前記磁場が中心軸線を有する磁石組立体によって供給さ
   れ、前記磁場を回転するための前記手段が前記磁場に第
   １半径を有する円運動の第１成分を与え、前記磁場を前
   記第１軸線に関して放射状に動かすための前記手段は前
   記磁石組立体が前記第１軸線のまわりを回転する間、軸
   線から前記第１半径の距離だけ外れて前記磁石組立体を
   回転させる手段を有するところの装置。