(57)【要約】【要  約】【課題】エロージョン深さを均一にする。【解決手段】  円弧部ＲAを移動するときの磁気回路２０とターゲット１２表面との距離を、直線部ＲLを移動するときの距離よりも大きくし、円弧部ＲAにおけるターゲット１２表面の磁界強度を、直線部ＲLにおける磁界強度よりも弱める。円弧部ＲAのエロージョン深さが浅くなるので、ターゲット１２の寿命が長くなる。距離を変えずに、ターゲット１２表面の磁界強度を弱める弱化部材を円弧部ＲAに配置したり、ターゲット１２表面の磁界強度を強める強化部材を直線部ＲLに配置してもよい。【選択図】  図１
2008081807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内に配置されたターゲットと、
前記ターゲットの裏面側に配置され、前記ターゲット表面に磁界を形成する磁気回路と、
前記磁気回路を、前記ターゲット裏面側に配置された周回経路に沿って移動させる移動装置とを有するスパッタリング装置であって、
前記周回経路は、前記磁気回路の中心が曲がりながら移動する円弧部と、直線的に移動する直線部を有し、
前記磁気回路が前記円弧部を移動するときの、前記磁気回路の中心の移動軌跡よりも内側の領域の前記磁気回路上に位置する前記ターゲット表面の磁界強度は、前記磁気回路が前記直線部を移動するときの前記磁気回路上に位置する前記ターゲット表面の磁界強度よりも弱くなるように構成されたスパッタリング装置。
【請求項２】
前記磁気回路が前記円弧部を移動するとき、前記中心の移動軌跡よりも内側の領域での前記磁気回路の先端と前記ターゲット表面との間の距離は、前記磁気回路が前記直線部を移動するときの前記磁気回路の先端と前記ターゲット表面との間の距離よりも大きくされた請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記円弧部分における前記磁気回路の中心の移動軌跡よりも内側の前記磁気回路の先端と前記ターゲットの間の位置には、前記ターゲット表面の磁界を弱める弱化部材が配置された請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記直線部分における前記磁気回路の先端と前記ターゲットの間の位置には、前記ターゲット表面の磁界を強める強化部材が配置された請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記磁気回路の先端と前記ターゲット表面との間の距離は一定にされた請求項３又は請求項４のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパッタリング装置に係り、特に、エロージョン深さを均一にできる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ターゲットの裏面に小径のマグネトロン磁石を配置し、その磁石を周回移動させながらスパッタリングすることで、ターゲットの広い領域にエロージョンを形成し、ターゲットの使用効率を向上させる技術が知られている。
【０００３】
図６の符号１０１は、そのような従来技術のスパッタリング装置を示している。該スパッタリング装置１０１は、真空槽１１０を有しており、真空槽１１０内にはカソード電極１１１が配置され、カソード電極１１１上にはターゲット１１２が配置されている。
ターゲット１１２の真裏位置にはトラック状の周回経路１２５が設けられている。ターゲット１１２の裏面位置には複数のマグネトロン磁石１２０が配置されている。
【０００４】
真空槽１１０には、真空排気系１１４とガス導入系１１５が接続されており、真空排気系１１４によって真空槽１１０の内部を真空排気し、真空槽１１０内に成膜対象物１１３を搬入し、ガス導入系１１５からスパッタリングガスを導入し、各マグネトロン磁石１２０を周回経路１２５に沿って周回移動させながらカソード電極１１１に電圧を印加してターゲット１１２表面をスパッタリングすると、ターゲット１１２の広い領域がスパッタリングされ、成膜対象物１１３表面に均一な薄膜が形成される。
【特許文献１】特開２００３−２９３１３０号公報
【特許文献２】特開平７−１８４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように複数のマグネトロン磁石１２０を周回移動させる場合、各マグネロトン磁石１２０の移動速度を一定にする必要があるが、マグネトロン磁石１２０が方向転換をするために円弧状に移動する部分では、マグネトロン磁石１２０の中心の移動軌跡よりも内側の部分の移動速度は遅く、外側の部分は早くなる。
【０００６】
そのため、直線的に移動する部分と円弧状に移動する部分とで、マグネトロン磁石１２０の中心の移動速度を等しくすると、円弧状の部分では、中心の移動経路よりも内側の部分が直線的に移動する領域の速度よりも遅くなり、その結果、その部分のターゲットは他の部分よりもマグネトロン磁界中に置かれる時間が長く、エロージョン深さが他の部分よりも深くなってしまう。
【０００７】
従って、ターゲット１１２の寿命は、マグネトロン磁石１２０が円弧状に動く部分の、特に、中心の移動軌跡よりも内側の部分のエロージョン深さが既定値に達するまでの時間で決まってしまい、他の部分ではエロージョンが浅く、未だスパッタリングが可能であるにも拘わらずターゲット１１２の交換が必要となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置されたターゲットと、前記ターゲットの裏面側に配置され、前記ターゲット表面に磁界を形成する磁気回路と、前記磁気回路を、前記ターゲット裏面側に配置された周回経路に沿って移動させる移動装置とを有するスパッタリング装置であって、前記周回経路は、前記磁気回路の中心が曲がりながら移動する円弧部と、直線的に移動する直線部を有し、前記磁気回路が前記円弧部を移動するときの、前記磁気回路の中心の移動軌跡よりも内側の領域の前記磁気回路上に位置する前記ターゲット表面の磁界強度は、前記磁気回路が前記直線部を移動するときの前記磁気回路上に位置する前記ターゲット表面の磁界強度よりも弱くなるように構成されたスパッタリング装置である。
本発明は、前記磁気回路が前記円弧部を移動するとき、前記中心の移動軌跡よりも内側の領域での前記磁気回路の先端と前記ターゲット表面との間の距離は、前記磁気回路が前記直線部を移動するときの前記磁気回路の先端と前記ターゲット表面との間の距離よりも大きくされたスパッタリング装置である。
本発明は、前記円弧部分における前記磁気回路の中心の移動軌跡よりも内側の前記磁気回路の先端と前記ターゲットの間の位置には、前記ターゲット表面の磁界を弱める弱化部材が配置されたスパッタリング装置である。
本発明は、前記直線部分における前記磁気回路の先端と前記ターゲットの間の位置には、前記ターゲット表面の磁界を強める強化部材が配置されたスパッタリング装置である。
また、本発明は、前記磁気回路の先端と前記ターゲット表面との間の距離は一定にされたスパッタリング装置である。
【発明の効果】
【０００９】
円弧部分のエロージョン深さを他の部分と同等か、それよりも浅くすることができるので、ターゲットの使用効率が向上する。また、交換頻度も少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１(ａ)の符号１は、本発明の第一例のスパッタリング装置を示している。
このスパッタリング装置１は、真空槽１０を有しており、該真空槽１０内には、カソード電極１１が配置されている。カソード電極１１の表面上にはターゲット１２が配置されており、裏面側には複数の磁気回路２０が配置されている。
【００１１】
各磁気回路２０の大きさと構成は同じであり、平面形状が円形リング状の外周磁石２１と、外周磁石２１の内側に配置された平面形状が円形の中心磁石２２とをそれぞれ有している。中心磁石２２は、外周磁石２１の中心に位置しており、磁気回路２０の中心が、中心磁石２２と外周磁石２１の中心に一致している。
【００１２】
外周磁石２１と中心磁石２２の磁極は厚み方向の表面側と裏面側に配置されており、裏面側はヨーク２３に密着されており、表面側は、上端としてターゲット１２の裏面側に向けられている。各磁気回路２０は、ターゲット１２側の磁極が位置する平面が、ターゲット１２表面と平行である。
【００１３】
中心磁石２２と外周磁石２１の上端に配置された磁極は、異なる極性にされており、中心磁石２２と外周磁石２１の上端間に形成される磁力線はターゲット表面に漏出し、マグネトロン磁界が形成されるように構成されている。
【００１４】
ターゲット１２の真裏位置には、図１(ｂ)に示すように、トラック状の周回経路２５が設けられており、各磁気回路２０は、周回経路２５に取りつけられており、不図示の移動装置を動作させると、各磁気回路２０は周回経路２５に沿って移動するように構成されている。
【００１５】
周回経路２５は、ターゲット１２の縁から磁気回路２０の半径以上離間されており、各磁気回路２０は、ターゲット１２の縁よりも内側の領域を周回移動するように構成されている。
周回移動の際、各磁気回路２０は、その中心Ｐが周回経路２５上に位置するように構成されている。
【００１６】
真空槽１０には、真空排気系１４とガス導入系１５が接続されており、真空排気系１４によって真空槽１０の内部を真空排気して真空槽１０内に成膜対象物１３を配置し、ガス導入系１５からスパッタリングガスを導入し、磁気回路２０を周回移動させながら、カソード電極１１に電圧を印加し、ターゲット１２表面をスパッタリングすると、成膜対象物１３表面に薄膜が形成される。
【００１７】
周回経路２５は、上述したようにトラック状であり、直線部ＲLと円弧部ＲAとを有している。中心Ｐが周回経路２５上を移動すると、中心Ｐの移動軌跡にも直線部ＲLと円弧部ＲAとが生じる。
【００１８】
このスパッタリング装置１では、周回経路２５とターゲット１２表面との距離は、円弧部ＲAでの距離の方が、直線部ＲLでの距離よりも遠くなるように構成されており、従って、円弧部ＲA上を移動中の磁気回路２０のターゲット１２側の磁極とターゲット１２表面との距離Ｄ2は、直線部ＲL上を移動中の磁気回路２０のターゲット１２側の磁極とターゲット１２表面との距離Ｄ1よりも大きくなる。
従って、円弧部ＲA上の距離Ｄ2と直線部ＲLの距離Ｄ1の差は、円弧部ＲAにおけるターゲット１２表面の磁界強度が、直線部ＲLにおけるターゲット１２表面の磁界強度よりも小さくなる。
【００１９】
ここでは、円弧部ＲAのターゲット１２表面の磁界強度は、円弧部ＲAのエロージョン深さが、直線部ＲLのエロージョン深さと同じか、それよりも浅くなる程度に弱められており、従って、ターゲット１２は、直線部ＲLのエロージョンが最大深さになるまで使用することができ、ターゲット１２を長寿命化することができる。
【００２０】
なお、この第一例のスパッタリング装置１、及び後述する変形例や他の例のスパッタリング装置２、３では、周回経路２５上を複数の磁気回路２０が密集して配置されているが、本発明は、磁気回路２０が周回経路２５上に配置され、周回移動してもよい。また、複数の磁気回路２０が離間した状態で周回経路２５上を周回移動してもよい。
【００２１】
上記実施例では、直線部ＲLの磁気回路２０と円弧部ＲA上の磁気回路２０は、ターゲット１２側の磁極が位置する平面が、ターゲット１２表面と平行であったが、本発明はそれに限定されるものではなく、円弧部ＲAにおける周回経路２５よりも内側の部分の距離Ｄ2が、直線部ＲLにおける距離Ｄ1よりも大きければよく、図２に示されるように、磁気回路２０を内向きに傾け、周回経路２５の外側の部分は、直線部ＲLと同じ距離Ｄ1にしてもよい。また、円弧部ＲAの外側の部分であっても、エロージョン深さが直線部ＲLのエロージョン深さよりも深くならない限り、図３に示されるように、円弧部ＲAの外側の部分の距離Ｄ3を直線部ＲLの距離Ｄ1よりも短くしても良い。
【００２２】
次に、本発明の他の実施例を説明する。
図４(ａ)のスパッタリング装置２は、磁気回路２０が周回経路２５に沿って周回移動する際、各磁気回路２０の上端とターゲット１２表面との間の距離が一定値になるように構成されているが、同図円弧部ＲAでは、磁気回路２０が周回経路２５を移動するときの中心Ｐの移動軌跡の内側位置の、磁気回路２０の上端とターゲット１２の裏面との間に、ターゲット１２表面の磁界強度を弱める弱化部材２７が配置されている。
【００２３】
この弱化部材２７により、円弧部ＲAにおける中心Ｐの移動軌跡の内側のターゲット１２表面の磁界強度が、その部分のエロージョン深さが直線部ＲLのターゲット１２表面のエロージョン深さと同じか、それよりも浅くなる程度に、弱化されている。
弱化部材２７は磁気回路２０とターゲット１２の間に配置され、一部がヨーク２３に接続された金属製の網やスリット等で構成することができる。
【００２４】
次に、図５(ａ)のスパッタリング装置３は、図４のスパッタリング装置２と同様に、磁気回路２０が周回経路２５に沿って周回移動する際、各磁気回路２０の上端とターゲット１２表面との間の距離が一定値になるように構成されているが、このスパッタリング装置３では、直線部ＲLの、ターゲット１２と磁気回路２０の間の位置に、ターゲット１２表面の磁界強度を強める強化部材２９が配置されている。この強化部材２９により、強化部材２９が配置されない場合に比べて、直線部ＲL上のターゲット１２の表面の磁界強度が強められ、円弧部ＲAのエロージョンよりも、直線部ＲLのエロージョンの方が深くなるようにされている。これにより、ターゲット１２の寿命が直線部ＲLのエロージョン深さで決まり、ターゲット１２を有効活用することができる。
【００２５】
強化部材２９は、高透磁材料で構成することができる。
強化部材２９は、一部又は全部の円弧部分ＲAの、周回経路２５よりも外側にも配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】(ａ)：本発明の第一例のスパッタリング装置  (ｂ)：そのスパッタリング装置の磁気回路の周回経路を説明するための図
【図２】円弧部と直線部における磁気回路先端とターゲット表面の距離の相違の例
【図３】円弧部と直線部における磁気回路先端とターゲット表面の距離の相違の他の例
【図４】(ａ)：本発明の第二例のスパッタリング装置  (ｂ)：そのスパッタリング装置の磁気回路の周回経路を説明するための図
【図５】(ａ)：本発明の第三例のスパッタリング装置  (ｂ)：そのスパッタリング装置の磁気回路の周回経路を説明するための図
【図６】(ａ)：従来技術のスパッタリング装置  (ｂ)：そのスパッタリング装置の磁気回路の周回経路を説明するための図
【符号の説明】
【００２７】
１、２、３……スパッタリング装置
１０……真空槽
１２……ターゲット
２０……磁気回路
２５……周回経路
２７……弱化部材
２９……強化部材
ＲA……円弧部
ＲL……直線部
Ｄ1……直線部ＲL上を移動中の磁気回路の磁極のターゲット側の表面とターゲットの表面との距離
Ｄ2……円弧部ＲA上を移動中の磁気回路の中心の移動軌跡よりも内側の領域での磁気回路の先端と前記ターゲット表面との間の距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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