(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室内に設けた強磁性体のターゲットの背後に設けた磁石からの磁場を該ターゲットの表面へ漏洩させ、該真空処理室内で発生するプラズマを該磁場により収束させて該ターゲットをスパッタリングする装置に於いて、
該ターゲットの外周に該ターゲットの透磁率よりも透磁率の大きな材料でなる部材を配置し、該部材の表面がアースシールドで覆われたことを特徴とする強磁性体のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２】
上記部材の表面が、上記ターゲットの表面より低い位置か、或いは、上記ターゲット端部から外側に向けて傾斜するようにされたことを特徴とする請求項１に記載の強磁性体のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３】
上記部材の表面を上記ターゲットと同一物質の被膜で覆ったことを特徴とする請求項１または２に記載の強磁性体のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４】
上記アースシールドの表面と該ターゲットの表面とがほぼ同一平面になるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の強磁性体のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５】
上記ターゲットの背後に設けた磁石のうち、該ターゲットの最外周部の背面に位置する磁石の磁石面の４分の１以上を該ターゲットの背後に存在させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の強磁性体のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６】
真空処理室内に設けた強磁性体のターゲットの表面へ磁場を漏洩させ、該真空処理室内で発生するプラズマを該磁場により収束させて該ターゲットをスパッタリングする方法に於いて、
該ターゲットの外周に該ターゲットの透磁率よりも透磁率の大きな材料でなる部材を配置し、アースシールドで該部材の表面を覆った状態で、二重環状の磁石を設け、外側磁石の磁石面の４分の１以上が該ターゲットの背面に常に存在する状態で偏心回転させながらプラズマを発生させてスパッタリングを行うことを特徴とする強磁性体のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項７】
上記アースシールドの表面と該ターゲットの表面とをほぼ同一平面上とする構成でスパッタリングを行うことを特徴とする請求項６に記載の強磁性体のマグネトロンスパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強磁性体のターゲットをマグネトロンスパッタする方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マグネトロンスパッタ装置として、図１に示したような、真空排気手段により真空排気された真空処理室ａ内に設けたバッキングプレートｂ上にターゲットｃをボンディングなどにより取り付け、該ターゲットｃの背後に設けた永久磁石などの磁石ｄの磁場を該ターゲットｃの表面へ漏洩させ、該真空処理室ａ内で低圧放電で発生するプラズマを該磁場により収束させて該プラズマ中で発生するイオンを該ターゲットｃへ衝突させることによりスパッタし、対向位置に設けた基板ｅに該ターゲットｃの物質の薄膜を形成する装置が知られている。この場合、アース電位のアースシールドｆを該ターゲットｃの外周に沿って設け、該イオンがターゲットｃ以外へ衝突することを防ぎ、基板ｅに形成される薄膜中に不純物が混入することを防止している。該磁石ｄにはヨークｇに取り付けられ、図示の例では該ターゲットｃの背後で回転されるようにした。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このマグネトロンスパッタ装置では、磁石ｄと強磁性体ターゲットｃの位置関係が重要であり、該磁石ｄが図２のように相対的にターゲットｃの外側にある場合、磁力線ｈがターゲットｃの外側へ広がるため、放電電圧が上昇したり、低圧力で放電しなくなったり、ターゲットｃとアースシールドｆとの間でプラズマにより短絡してしまい、放電が起こらなくなる。これに対して、図３のように磁石ｄをターゲットｃの中心方向へ変位させれば、上記のような短絡は起こらず、放電することができるようになるが、ターゲットｃの表面全面がエロージョンにならず、パーティクルの発生やターゲットライフが短命になる不都合が生じる。
【０００４】
本発明は、ターゲット表面が全面エロージョンとなる状態で放電が得られ、パーティクルの発生がなくターゲットライフの長い強磁性体のマグネトロンスパッタ方法と装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の目的を達成するため、真空処理室内に設けた強磁性体のターゲットの背後に設けた磁石からの磁場を該ターゲットの表面へ漏洩させ、該真空処理室内で発生するプラズマを該磁場により収束させて該ターゲットをスパッタリングする装置に於いて、該ターゲットの外周に該ターゲットの透磁率よりも透磁率の大きな材料でなる部材を配置し、該部材の表面がアースシールドで覆われるようにした。
また、上記部材の表面は、上記ターゲットの表面より低い位置か、或いは、上記ターゲット端部から外側に向けて傾斜することが好ましい。
また、上記部材の表面を上記ターゲットと同一物質の被膜で覆うことが好ましい。
また、上記アースシールドの表面と該ターゲットの表面とがほぼ同一平面になるようにすることが好ましい。
また、上記ターゲットの背後に設けた磁石のうち、該ターゲットの最外周部の背面に位置する磁石の磁石面の４分の１以上を該ターゲットの背後に存在させることが好ましい。
また、真空処理室内に設けた強磁性体のターゲットの表面へ磁場を漏洩させ、該真空処理室内で発生するプラズマを該磁場により収束させて該ターゲットをスパッタリングする方法に於いて、該ターゲットの外周に該ターゲットの透磁率よりも透磁率の大きな材料でなる部材を配置し、アースシールドで該部材の表面を覆った状態で、二重環状の磁石を設け、外側磁石の磁石面の４分の１以上が該ターゲットの背面に常に存在する状態で偏心回転させながらプラズマを発生させてスパッタリングを行うようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明すると、図４に於いて、符号１は真空ポンプにより真空排気された真空処理室、２は該真空処理室１を構成するバッキングプレート３にボンディングされた強磁性体のターゲット、４は該強磁性体のターゲット２と対向して該真空処理室１内に設けた基板を示す。該ターゲット２にはＤＣ電源５を接続してこれと室壁などの適当なアノードとの間でプラズマが発生するようにし、該ターゲット２のバッキングプレート３を介しての背後には、ヨーク７に取り付けて永久磁石或いは電磁石からなる複数個の磁石６を設け、これの磁場を該ターゲット２の表面前方へ漏洩させてプラズマを収束し、低圧でマグネトロン放電が行なわれるようにした。図示のものでは、磁石６を、外側の大径の環状の永久磁石６ａと、内側の小径の永久磁石６ｂで構成し、これらの磁石６の中心を回転自在のヨーク７の回転中心から偏寄させて内外２重に取り付けした。該ターゲット２の外周には、ターゲット以外のスパッタを防止するために金属製のアースシールド８が設けられる。
【０００７】
こうした構成は従来のものと特に変わりがないが、該ターゲット２が強磁性体であると、前記したようにターゲット２と磁石６の位置関係で放電が起こらなくなったり、ターゲット２が全面エロージョンにならなかったりする不都合を生じるが、本発明では、該ターゲット２の表面の外周部２ａを該アースシールド８で覆い、外周の磁場をシールドすることによって該ターゲット２の外周方向への磁場の広がりを低く抑え、該位置関係に係わらず該ターゲット２の表面におけるプラズマの密度を高めて安定放電が行えるようにした。
【０００８】
該ターゲット２の表面の外周部２ａには、図４に示すような段差部９や図５に示すようなテーパ部１０の凹入部を形成し、図６に示すような強磁性体のリング１１や枠を取り付け、或いは図７及び図８に示したような透磁率の大きな材料のリング１３や枠を取り付けることで、該ターゲット２の外周方向への磁場の広がりを一層抑制できる。尚、図６のような外周部の構造では、該外周部２ａとアースシールド８との隙間１４にスパッタ粒子が侵入してそこに成膜され、これが剥離してパーティクル発生の原因になるが、該外周部２ａに段差部やテーパ部を設けた場合、これを覆う該アースシールド８の表面と該ターゲット４の表面とをほぼ同一平面にすることができ、隙間１４に成膜されにくくなるから、パーティクルの発生を防止できる。また、該外周部２ａの表面を、ターゲット２と同一物質をメッキや溶射、蒸着等で被覆しておくことで、コンタミネーションやパーティクル発生を極力低減できる。
【０００９】
該アースシールド８で外周部２ａを覆ったときの該外周部２ａと磁石６との相対的な位置関係は、図９に見られるように、磁石６がターゲット２の最も外側に位置するとき、磁極面の４分の１をターゲット２のスパッタ有効部分に対向させ、その４分の３を外周部の段差部９又はテーパ部に対向させることが好ましく、この構成とすることでターゲット外周の磁場の漏れがターゲット上よりも低く抑えることができ、安定放電を発生させてターゲット２の表面を全面エロージョンとすることができる。
【００１０】
【実施例】
図９の構成に於いて、強磁性体のターゲット２をＮｉとし、その外周部２ａにＮｉよりも飽和磁場（透磁率）の大きいＦｅ製のリングを取り付けて段差部９を形成した。アースシールド８はアース電位とし、その表面をターゲット２の表面と同一面上に位置させ、パーティクル対策として見込み角をつけた形状とした。バッキングプレート３の内部には冷却水を循環させた。磁石６は、Ｎｉめっき付Ｆｅ製のヨーク７に磁極面がヨーク面と平行となるように配置し、成膜時には該ヨーク７を回転させた。磁石６の４分の１はターゲット２に対向し、４分の３はリング１３に対向している。磁極面とターゲット２の表面との距離は３３ｍｍ、ターゲット厚は７ｍｍ、Ｆｅリング１３の厚さを３ｍｍとした。
【００１１】
これでスパッタを行ったところ、安定放電が維持され、ターゲットの全面をエロージョンにすることができた。
【００１２】
尚、ターゲット２の形状は、円形に限らず、角形や円筒形であってもよい。アースシールド８の電位は、フローティングあるいは電位制御してもよく、磁石６は水冷効率を上げるために水没式を採用してもよい。Ｆｅ製ヨーク７はＳＵＳ４３０等の磁性体のステンレス鋼にしてもよい。また、磁気回路は、磁石６の磁極面がターゲット２の表面と平行になるようヨーク７上に配置したが、磁極面をターゲット２の表面と垂直に配置してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、強磁性体ターゲットの外周部にアースシールドで覆うようにしたので、磁石の磁場が該外周部でターゲットの外方へ広がらないようになり、プラズマ密度が高まって放電が安定し強磁性体のスパッタを低圧で行える効果が得られ、該外周部の表面に凹入部を設けてアースシールドとターゲットの表面を同一面とすることでパーティクルの発生を防止でき、該外周部を透磁率の大きい材料を設けることで一層安定した放電を行えてターゲット全面をエロージョン領域とすることができるからターゲットの寿命と使用効率を高めることができる。また、請求項５の構成とすることにより、ターゲット外周の磁場の漏れがターゲット上よりも低く抑えることができ、効率の良いスパッタを行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のマグネトロンスパッタ装置の截断側面図
【図２】図１の要部の拡大図
【図３】従来の他のマグネトロンスパッタ装置の要部の拡大図
【図４】本発明の実施の形態を示す截断側面図
【図５】図４の変形例の断面図
【図６】図４の他の変形例の断面図
【図７】図４の他の変形例の断面図
【図８】図４の他の変形例の断面図
【図９】図４の更に他の変形例の断面図
【符号の説明】
１  真空処理室、２  ターゲット、２ａ  外周部、３  バッキングプレート、４基板、６  磁石、８  アースシールド、９  段差部、１０  テーパ部、１１・１３  リング、
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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