JPS63103067A - 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】 〔概要〕 本発明のマグネトロンスパッタ装置は、２つのターゲッ
トがそれぞれ電磁石を内蔵したターゲット支持体により
所定空間をもって平行に対向配置され、その２つのター
ゲット間に薄膜を形成すべき基板が回転可能に基板支持
体により配置された真空容器の外周面に、前記２つのタ
ーゲットに対して垂直方向に磁界を付与するコイルを設
置し、成膜に先立って電磁石が無通電状態で前記コイル
により２つのターゲットに垂直磁界を付与して、対向ス
パッタにより該両ターゲット面上の不機能領域に堆積さ
れた不要な堆積物を効率良（飛散清浄化し、その後、本
マグネトロンスパッタリングにより基板上に薄膜を被着
形成することによって、ターゲット側からの堆積粗大粒
子の飛散に起因する異物突起やピンホール等の膜欠陥の
ない良品質な薄膜を容易に得るようにしたものである。

Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は各種磁気記録媒体などの製造に好適なマグネト
ロンスパッタ装置に係り、特にマグネトロンスパッタリ
ング法により膜欠陥のない薄膜を容易に形成可能とした
新しい装置構造に関するものである。

マグネトロンスパッタ装置は、アルゴン（Ａｒ）ガス等
の不活性ガス雰囲気中で対向配置された基板支持電極と
裏面側にマグネットを具備した平板状のターゲット間に
高電圧を印加して、発生したプラズマ状のスパッタガス
イオンを前記マグネットの磁界と電界による直交電磁界
で集束し、密度の高いプラズマにより励起されたＡｒ粒
子によってターゲットをスパッタして前記基板上に薄膜
形成を行うものである。

このようなスパッタ装置では成膜堆積速度が一般的な各
種蒸着装置やスパッタ装置等の堆積速度に比べて速く、
かつ発生するプラズマが電磁界によりターゲット側で集
束されるため、基板温度の上昇が少ないなどの特長を有
し、近来、各種磁気記録媒体や半導体集積回路素子等の
製造用の薄膜形成装置として広く採用されている。

しかし、上記装置による薄膜形成においては、ターゲッ
ト表面のマグネットによる磁界付与領域でスパッタがな
され、それ以外の領域には逆にスパッタされた物質の一
部が堆積され、この堆積物が剥離飛散して対向する基板
面に異物として付着し、これが生成薄膜の欠陥となると
いった問題があり、かかる問題の解消が要望されている
。

〔従来の技術〕

第２図は従来のマグネトロンスパッタ装置を示す要部断
面図であり、排気装置２が付設された真空容器１内に、
２つのターゲット３．４がそれぞれヨークにより磁気的
に結合された円環状電磁石と中心円柱状電磁石とからな
る電磁石５．６が内臓された各ターゲット支持体７．８
により所定空間をもって平行に対向配置され、その２つ
のターゲット３，４間に薄膜を被着すべき基板９が回転
機構１１により回転可能に基板支持体１０によって配置
されている。

そしてこのような装置により前記基板９面にスパッタリ
ング法により薄膜を被着形成するには、先ず前記真空容
器１内をアルゴン（Ａｒ）ガスなどのガス雰囲気にした
状態で、基板９を基板支持体１０を介して回転機構１１
により回転し、更に前記各電磁石５，６に電流を通電し
て電磁界を付与した２つのターゲット３，４と該基板支
持体１０との間にそれぞれ高電圧電源１３．１４により
所定電圧を印加すると共に、シャッタ１２を該ターゲッ
ト３．４上より開ける。

この時、発生したプラズマ状のスパッタガスイオンは前
記電磁石５．６により各ターゲット３゜４上に円弧状の
磁力線１５が発生される磁界と、該各ターゲット３，４
と前記基板９間での電界による直交電磁界によって集束
され、密度の高いプラズマにより励起されたスパッタガ
スイオンが該各ターゲット３．４に衝突する。

この際にその衝突面よりスパッタ物質がスパッタされて
前記基板９の表裏面上に大きな成膜速度で被着されて薄
膜を形成している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでこのような従来のマグネトロンスパッタ装置に
おいては、前記各電磁石５．６により第３図に示すよう
にそれぞれのターゲット　３　（４）の表面上に発生さ
れる円弧状の磁力線２１と該ターゲット３（４）に垂直
な電界との直交電磁界によって集束され、かつ高密度化
されたプラズマ状のスパッタガスイオンが、該ターゲッ
ト３（４）の磁界付与領域２２に選択的に衝突し、スパ
ッタされることから、その領域２２が削られた状態に浸
食され、その他の領域は殆どスパッタされないで不機能
領域２３となっている。

ところが、スパッタされたターゲット物質の大部分は基
板９の表裏面上に被着されるが、その一部のスパッタ粒
子はプラズマ中のガスイオンと衝突して前記各ターゲッ
ト３（４）の不機能領域２３上に堆積する現象がある。

このような現象は特に斜線を施して示す個所で顕著であ
り、しかもこの堆積物は付着力が不安定であるのみなら
ず、例えば反応性スパッタリングによる酸化物や窒化物
などの場合には一般に高抵抗であるがために次第に帯電
していき、遂には異常放電等を起こして剥離し、第４図
に示すように粗大粒子３１となって飛散して基板９の生
成膜３２に付着し、該膜面に突起欠陥を形成する。

またかかる粗大粒子３１はスパッタ粒子に比べて生成膜
３２に対する付着力が弱く、当該スバソタ工程後の諸工
程中に容易に離脱してピンホール欠陥が生じる等の欠点
があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、簡単な改良構成によ
り成膜に先立って、スパッタ粒子が堆積する不機能領域
を含む全ターゲツト面を清浄化して、その後の本スパッ
タ時にターゲツト面の不機能領域からの堆積異物の飛散
を防止した新規なマグネトロンスパッタ装置を提供する
ことを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、真空容器内に２つの
ターゲットがそれぞれマグネットを内蔵したターゲット
支持体により所定空間をもって平行に対向配置され、そ
の２つのターゲット間に薄膜を被着すべき基板を回転可
能に基板支持体により配置した装置構造における上記真
空容器の外周面に、前記２つのターゲットに対して垂直
方向に磁界を付与するコイルを設置した構成とする。

〔作用〕

本発明のマグネトロンスパッタ装置では、真空容器の外
周面に、前記２つのターゲットに対して垂直方向に磁界
を付与するコイルを設置しているので、スパッタリング
法により基板上に薄膜を被着形成するに先立って、前記
各ターゲット支持体に内蔵された電磁石に電流を通電し
ない状態で、前記真空容器の外周面に設置したコイルに
電流を通電して２つのターゲットに対して垂直磁界を付
与し、基板に関与しない状態で対向スパッタの原理によ
り両ターゲット間でスパッタリングを行って、該両ター
ゲット面上の不要な堆積物を清浄化する。

その後、本スパッタリングにより基板上に薄膜を被着形
成することにより、堆積粒子の飛散に起因する生成膜の
膜欠陥が防止される。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係るマグネトロンスパッタ装置の一実
施例を示す要部断面図である。

図において、１は排気装置２が付設された真空容器であ
り、該真空容器１内には２つのターゲット３．４が、そ
れぞれヨークにより磁気的に結合された円環状電磁石と
中心円柱状電磁石とからなる電磁石５，６が内蔵された
各ターゲット支持体７．８により所定空間をもって平行
に対向配置され、その２つのターゲット３．４間には基
板９が、表裏面に成膜可能で、かつ回転機構１１により
回転可能に基板支持体１０によって配置されている。

ここまでの構成は従来の装置構成と同様であるが、かか
る構成において本発明では更に前記真空容器１の外周面
に、前記２つのターゲット３，４に対して垂直方向に磁
界を付与するコイル４１．４２が設置されている。

さて、このような装置を用いて基板支持体１０に支持さ
れた基板９の表裏面に反応性スパッタリング法により薄
膜を形成するには、先ず真空容器１内を排気装置２によ
って１０−　”　ｔｏｒｒ程度の真空度に排気した後、
該真空容器１内をＡｒガスと例えば０２ガスを所定混合
比で混合したガス雰囲気にした状態で、前記基板９を回
転機構１１により回転する。

次に該基板９の表裏面をシャッタ１２で覆った状態で前
記真空容器１の外周面に設置したコイル４１゜４２に所
定電流を通電し、各ターゲット支持体７゜８に内蔵され
た電磁石５．６に電流を通電しない状態での各ターゲッ
ト３．４に垂直磁界を付与して咳各ターゲット３．４と
基板支持体１０、またはシャッタ１２間にそれぞれ高電
圧電源Ｌ３．１４により所定高電圧を印加して放電を発
生させる。

かくすれば、対向スパッタ状態となり、発生したプラズ
マ状のスパッタガスイオンは集束されて各ターゲット３
．４の全面に衝突し、スパッタがなされ、前回の成膜工
程において該各ターゲット３．４表面の不機能領域（非
スパツタ領域）に堆積された、所謂膜欠陥の要因となる
堆積物がシャッタ１２側へ効率良く飛散して除去され、
清浄な面になる。

このような各ターゲット３．４表面の清浄化は、前記コ
イル４１．４２を用いずに、各ターゲット支持体７．８
に内臓された電磁石５．６に電流を通電しない状態で該
各ターゲット３．４と基板支持体１０、またはシャッタ
１２間にそれぞれ所定高電圧を印加して対向スパッタリ
ングを行うことによっても可能ではあるが、極めて効率
が悪い。この点、本発明のコイル４１．４２による垂直
磁界を付与した状態での対向スパッタリングによる清浄
化は、プラズマ放電の集束性がよくスパッタ効果の効率
が良く、極めて有利である。

その後、前記コイル４１．４２への通電をｏｆｆにする
と共に、各ターゲット支持体７，８に内蔵された電磁石
５．６に電流を通電した状態でシャッタ１２を開き、引
き続き従来と同様の反応性スパッタ効果を行って前記基
板９の表裏面に薄膜を被着形成すれば、該基板９の表裏
面に対する各ターゲツト３，４面の不機能領域からの堆
積物の飛散が解消され、膜欠陥のない薄膜が得られる。

尚、以上の実施例では各ターゲツト３，４面の不機能領
域の清浄化に、各ターゲット支持体７゜８に内臓された
電磁石５．６に電流を通電しない状態でコイル４１．４
２に所定電流を通電し、該各ターゲット３．４に垂直磁
界を付与した場合の例について説明したが、電磁石５．
６に電流を通電した状態、或いは該電磁石５，６を永久
磁石と置き換えた状態でも、コイル４１．４２により各
ターゲット３，４に付与する垂直磁界を強さを、電磁石
５゜６、或いは永久磁石の磁界よりも強力にすることに
よっても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係るマグネト
ロンスパッタリング装置によれば、スパッタリング法に
よる成膜に先立って、簡単な操作により対向する各ター
ゲット表面の不機能領域（非スパツタ領域）に堆積され
た、膜欠陥の要因となる不要な堆積物が効率良く飛散除
去され、清浄化することができるので、ターゲット側か
らの堆積粗大粒子の飛散に起因する異物突起やピンホー
ル等の膜欠陥のない良品質の薄膜を容易に得ることが可
能となる優れた利点を有する。

従って、磁気記録媒体、或いは半導体集積回路素子等の
製造における各種薄膜の形成に適用して優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置
の一実施例を示す要部断面図、第２図は従来のマグネト
ロンスパッタリング装置を説明するための要部断面図、 第３図は従来のマグネトロンスパッタリング装置におけ
るターゲットの表面現象を説 明するため斜視図、 第４図は従来のマグネトロンスパッタリング装置によっ
て形成された薄膜の状態を説 明するための要部断面図である。 第１図において、 １は真空容器、３．４はターゲット、５゜６は電磁石、
７．８はターゲット支持体、９は基板、ｌＯは基板支持
体、１２はシャッタ、１５は磁力線、４Ｌ　４２はコイ
ルをそれぞれ示す。 μ胃のだ賠倒を疏明り客１榎へ看ｉｍ 第１図 １ｆゴＳａ明ｎ　ｉｌＬ！Ｑ’ｔｆｒ＠ｍ第２図 従軸はへｔｈ力訂ｊ緯命の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 真空容器（１）内に２つのターゲット（３、４）をそれ
   ぞれマグネットを内蔵したターゲット支持体（７、８）
   により所定空間をもって平行に対向配置すると共に、そ
   の２つのターゲット（３、４）間に薄膜を被着すべき基
   板（９）を基板支持体（１０）により回転可能に配置し
   、該真空容器（１）内をスパッタ用ガス雰囲気にした状
   態で前記基板（９）面にターゲット物質を被着形成する
   装置構成において、 上記真空容器（１）の外周面に、前記２つのターゲット
   （３、４）に対して垂直方向に磁界を付与するコイル（
   ４１、４２）を設置してなることを特徴とするマグネト
   ロンスパッタ装置。