JP2014196528A - Magnetron sputtering cathode, sputtering apparatus including the cathode, and sputtering film deposition method using the sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタリングターゲットの局所的な浸食の発生を抑えるマグネトロンスパッタカソード及びこれを備えたスパッタリング装置並びに該スパッタリング装置を用いたスパッタリング成膜方法に関する。 The present invention relates to a magnetron sputtering cathode that suppresses the occurrence of local erosion of a sputtering target, a sputtering apparatus provided with the same, and a sputtering film forming method using the sputtering apparatus.
従来のマグネトロンスパッタリングカソードは、図1に示すように、スパッタ粒子を放出するスパッタリングターゲット３１がバッキングプレート３２に固定され、バッキグプレート３２はターゲット押さえ３３により冷却板３４の外周に固定されている。冷却板３４とスパッタリングカソード本体３５で画定される空間に磁気発生機構が格納されている。 In the conventional magnetron sputtering cathode, as shown in FIG. 1, a sputtering target 31 that emits sputtered particles is fixed to a backing plate 32, and the backing plate 32 is fixed to the outer periphery of a cooling plate 34 by a target holder 33. A magnetism generating mechanism is stored in a space defined by the cooling plate 34 and the sputtering cathode body 35.
この磁気発生機構は、棒状の中心磁極３９とこれを囲む外周磁極３８とからなる磁極対から構成されている。そして、外周磁極３８と中心磁極３９の低面はヨーク材４０に接して磁気回路を構成している。また、スパッタリングカソード本体３５は絶縁層３６の表面に配されており、スパッタリングカソード本体３５の周囲にはアノード３７が配されている。 This magnetism generating mechanism is composed of a magnetic pole pair consisting of a rod-shaped central magnetic pole 39 and an outer peripheral magnetic pole 38 surrounding it. The lower surfaces of the outer peripheral magnetic pole 38 and the central magnetic pole 39 are in contact with the yoke material 40 to constitute a magnetic circuit. The sputtering cathode body 35 is disposed on the surface of the insulating layer 36, and an anode 37 is disposed around the sputtering cathode body 35.
上記構成のマグネトロンスパッタリングカソードを、スパッタリングターゲットが被成膜用基材面に対向するように配置し、これらの配設空間内を真空にしてからアルゴンガスを導入し、この状態でスパッタリングターゲットに電圧を印加すると、スパッタリングターゲットから放出された電子によりアルゴンガスがイオン化し、このイオン化されたアルゴンガスがスパッタリングターゲットの表面に衝突してスパッタリングターゲットを構成するターゲット物質がたたき出される。 The magnetron sputtering cathode having the above-described configuration is arranged so that the sputtering target faces the substrate surface for film formation, and the arrangement space is evacuated and then argon gas is introduced, and in this state, the voltage is applied to the sputtering target. Is applied, the argon gas is ionized by electrons emitted from the sputtering target, and the ionized argon gas collides with the surface of the sputtering target to knock out a target material constituting the sputtering target.
たたき出されたターゲット物質は被成膜用基材面に堆積し、これにより薄膜が形成される。スパッタリングターゲットからターゲット物質がたたき出されると、ターゲット表面にはエロージョンと呼ばれる局所的な侵食が生じる。この時、電子は、カソードの表面側に漏洩する磁界が電界と直交する領域に集中し、高密度プラズマが生成され、これによって被成膜用基材面に対する成膜が高速で行われる。 The knocked-out target material is deposited on the film-forming substrate surface, thereby forming a thin film. When the target material is knocked out of the sputtering target, local erosion called erosion occurs on the target surface. At this time, a magnetic field leaking to the surface side of the cathode is concentrated in a region perpendicular to the electric field, and high-density plasma is generated, whereby film formation on the film-forming substrate surface is performed at high speed.
ところが、上記した従来のマグネトロンスパッタリングカソードの構成では、高速での成膜が可能であるという利点があるものの、スパッタリングターゲットの表面のほとんど一部のみから集中してスパッタ粒子がたたき出されるので、図２のターゲットの模式的断面図に示すように、エロージョンが進むとターゲット表面に最深部において傾斜のきつい断面略Ｖ字形状の侵食部が形成される傾向にあった。このように、スパッタリングターゲットの使用効率が極めて低いことが問題になっていた。 However, the above-described conventional magnetron sputtering cathode configuration has the advantage of being capable of film formation at high speed, but sputtered particles are concentrated from almost only the surface of the sputtering target. As shown in the schematic cross-sectional view of the target No. 2, when the erosion progressed, there was a tendency that an eroded portion having a substantially V-shaped cross section with a strong slope at the deepest portion was formed on the target surface. Thus, it has been a problem that the usage efficiency of the sputtering target is extremely low.
スパッタリングターゲットの使用効率を向上させる方法として、様々な提案がなされている。例えば、特許文献１には中心磁極と外周磁極の間に永久磁極を配する技術が開示されている。また、特許文献２や特許文献３には、磁気回路全体を回転させるか、あるいは往復動させる技術が開示されている。 Various proposals have been made as methods for improving the use efficiency of the sputtering target. For example, Patent Document 1 discloses a technique for arranging a permanent magnetic pole between a central magnetic pole and an outer peripheral magnetic pole. Patent Documents 2 and 3 disclose techniques for rotating or reciprocating the entire magnetic circuit.
しかしながら、特許文献１に示すように磁極の配置を工夫しても、エロージョンの改善には限界があった。一方、特許文献２及び特許文献３の技術では磁気回路全体を回転あるいは往復動させるため、磁気回路はターゲットの有効面積に比べて、偏芯距離あるいは移動距離分だけ小さくする必要があり、瞬時エロージョン面積は小さくなり、実質的な電力密度は大きくなる。しかし、基板を搬送しながら成膜処理を行うような連続スパッタリングスパッタ装置（例えば、ロールツーロール方式で長尺基板を搬送しながら成膜を行うスパッタリングウエブコータ）にこのようなカソードを利用すると、例えば長尺基板の幅方向の膜厚にばらつきが生じることがあった。 However, even if the arrangement of the magnetic poles is devised as shown in Patent Document 1, there is a limit to the improvement of erosion. On the other hand, in the techniques of Patent Document 2 and Patent Document 3, since the entire magnetic circuit is rotated or reciprocated, it is necessary to reduce the magnetic circuit by an eccentric distance or a moving distance as compared with the effective area of the target. The area is reduced and the substantial power density is increased. However, when such a cathode is used in a continuous sputtering sputtering apparatus (for example, a sputtering web coater that performs film formation while conveying a long substrate by a roll-to-roll method) that performs film formation while conveying a substrate, For example, the film thickness in the width direction of the long substrate may vary.
本発明は上記した従来の課題に鑑みてなされたものであり、長尺基板をロールツーロールで搬送するスパッタリング成膜装置においてスパッタリング成膜の膜厚のばらつきを抑えつつスパッタリングターゲットの利用効率を向上させることが可能なマグネトロンスパッタリングカソードを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and improves the utilization efficiency of the sputtering target while suppressing variations in the film thickness of the sputtering film formation in a sputtering film formation apparatus that conveys a long substrate by roll-to-roll. It is an object of the present invention to provide a magnetron sputtering cathode that can be made to operate.
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、矩形板状のスパッタリングターゲットに対応させるべく、該スパッタリングターゲットと略同サイズの長辺と短辺とで形成される矩形環状の外側磁極と、その内側に設けた内側磁極とで構成される磁界発生機構が格納されたスパッタリングカソードを用い、これら外側磁極と内側磁極との相対的な位置関係を変化させることで、膜厚分布の均一性を確保しつつ、ターゲット材の使用効率が向上すること見出し本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor of the present invention has a rectangular annular outer surface formed by long sides and short sides having substantially the same size as the sputtering target so as to correspond to the rectangular plate-like sputtering target. By using a sputtering cathode storing a magnetic field generation mechanism composed of a magnetic pole and an inner magnetic pole provided on the inner side, and changing the relative positional relationship between the outer magnetic pole and the inner magnetic pole, The inventors have found that the use efficiency of the target material is improved while ensuring uniformity, and have completed the present invention.
すなわち、本発明のマグネトロンスパッタリングカソードは、矩形板状のスパッタリングターゲットの外周部に対応して設けられた矩形環状の外側磁極と、該外側磁極の内側に外側磁極の短辺方向または長辺方向に延在するように配置された内側磁極とからなる磁界発生機構を備えたマグネトロンスパッタリングカソードであって、該内側磁極は、該外側磁極とはそれぞれ異極及び同極の第１磁極及び第２磁極で構成され、これら第１磁極及び第２磁極は、前記延在方向に略直交する方向であって且つ外側磁極の短辺方向または長辺方向に往復動自在であり、該往復動方向に沿って第１磁極及び第２磁極が交互に且つ両端が第１磁極となるように配設されていることを特徴としている。 That is, the magnetron sputtering cathode of the present invention includes a rectangular annular outer magnetic pole provided corresponding to the outer peripheral portion of a rectangular plate-shaped sputtering target, and a short side direction or a long side direction of the outer magnetic pole inside the outer magnetic pole. A magnetron sputtering cathode having a magnetic field generating mechanism including an inner magnetic pole arranged to extend, wherein the inner magnetic pole is a first magnetic pole and a second magnetic pole that are different from and have the same polarity as the outer magnetic pole, respectively. The first magnetic pole and the second magnetic pole are reciprocally movable in a direction substantially perpendicular to the extending direction and in a short side direction or a long side direction of the outer magnetic pole, along the reciprocating direction. The first magnetic pole and the second magnetic pole are alternately arranged and both ends thereof are the first magnetic pole.
上記した本発明のマグネトロンスパッタリングカソードにおいては、第１磁極及び第２磁極は外側磁極の長辺方向に往復動自在であり、両端に位置する両第１磁極の外側同士の距離が、外側磁極の長辺方向の内幅からその短辺方向の内幅を引いた長さの９０％〜１２０％であるのが好ましい。 In the magnetron sputtering cathode of the present invention described above, the first magnetic pole and the second magnetic pole can reciprocate in the long side direction of the outer magnetic pole, and the distance between the outer sides of the first magnetic poles located at both ends is equal to the outer magnetic pole. It is preferably 90% to 120% of the length obtained by subtracting the inner width in the short side direction from the inner width in the long side direction.
また、交互に配設されている第１磁極及び第２磁極において、隣接する第１磁極及び第２磁極の間に一対の補助磁極が第１磁極及び第２磁極と共に往復動自在に設けられており、該一対の補助磁極を構成する各磁極は、対向する第１磁極又は第２磁極とは異極となるように配置されているのが好ましい。 In the first magnetic pole and the second magnetic pole, which are alternately arranged, a pair of auxiliary magnetic poles are provided between the adjacent first magnetic pole and the second magnetic pole so as to reciprocate together with the first magnetic pole and the second magnetic pole. The magnetic poles constituting the pair of auxiliary magnetic poles are preferably arranged so as to be different from the opposing first magnetic pole or second magnetic pole.
また、両端に設けられた第１磁極の各々と、これに隣接する前記外側磁極の短辺または長辺との間に、第１磁極の延在方向に略平行に延在する一対の固定補助磁極が設けられていてもよく、該一対の固定補助磁極を構成する各磁極は、対向する第１磁極又は外側磁極とは異極となるように固定して配置されているのが好ましい。 Also, a pair of fixing aids extending substantially parallel to the extending direction of the first magnetic pole between each of the first magnetic poles provided at both ends and the short side or the long side of the outer magnetic pole adjacent thereto. A magnetic pole may be provided, and each of the magnetic poles constituting the pair of fixed auxiliary magnetic poles is preferably arranged so as to be different from the opposing first magnetic pole or outer magnetic pole.
また、第１磁極及び第２磁極がヨーク材に取り付けられていて、該ヨーク材がリニアアクチュエータによって往復動することにより前記第１磁極及び第２磁極が往復動するのが好ましい。また、第１磁極、第２磁極、補助磁極、及び固定補助磁極は、それぞれスパッタリングターゲットとの離間距離が個別に調整可能であるのが好ましい。 Preferably, the first magnetic pole and the second magnetic pole are attached to a yoke material, and the first magnetic pole and the second magnetic pole reciprocate when the yoke material reciprocates by a linear actuator. Further, it is preferable that the first magnetic pole, the second magnetic pole, the auxiliary magnetic pole, and the fixed auxiliary magnetic pole can be individually adjusted with respect to the separation distance from the sputtering target.
また、本発明のスパッタリング成膜装置は、ロールツーロールで搬送される長尺基板の搬送経路の近傍に、該搬送経路上の長尺基板の表面に対向するように設けられたスパッタリングカソードを備えたスパッタリング成膜装置であって、このスパッタリングカソードは上記したマグネトロンスパッタリングカソードであることを特徴としている。 In addition, the sputtering film forming apparatus of the present invention includes a sputtering cathode provided in the vicinity of the transport path of the long substrate transported by roll-to-roll so as to face the surface of the long substrate on the transport path. The sputtering film forming apparatus is characterized in that the sputtering cathode is the magnetron sputtering cathode described above.
また、本発明のスパッタリング成膜方法は、第１磁極及び第２磁極は外側磁極の長辺方向に往復動自在であり、両端に位置する両第１磁極の外側同士の距離が、外側磁極の長辺方向の内幅からその短辺方向の内幅を引いた長さの９０％〜１２０％であるようなマグネトロンスパッタリングカソードを備えたスパッタリング成膜装置を用いて成膜する方法であって、往復動の距離を外側磁極の短辺方向の内幅の２５％〜１００％にして長尺基板にスパッタリングすることを特徴としている。このスパッタリング成膜方法においては、往復動において往動と復動とが反転する位置が周期的に変化するようにしてもよい。 In the sputtering film forming method of the present invention, the first magnetic pole and the second magnetic pole can reciprocate in the long side direction of the outer magnetic pole, and the distance between the outer sides of the first magnetic poles located at both ends is equal to the outer magnetic pole. A method of forming a film using a sputtering film forming apparatus provided with a magnetron sputtering cathode that is 90% to 120% of the length obtained by subtracting the inner width in the short side direction from the inner width in the long side direction, The reciprocating distance is set to 25% to 100% of the inner width in the short side direction of the outer magnetic pole, and sputtering is performed on a long substrate. In this sputtering film forming method, the position where the forward movement and the backward movement are reversed in the reciprocating movement may be periodically changed.
本発明によれば、膜厚分布の均一性を確保しつつ、スパッタリングターゲットの使用効率を向上させることが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve the use efficiency of a sputtering target, ensuring the uniformity of film thickness distribution.
まず、本発明のマグネトロンスパッタリングカソードが好適に使用されるスパッタリング成膜装置の一具体例として、図３に示すようなロールツーロール方式で搬送される長尺状の基材に対して連続的に成膜を行うスパッタリング成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０を採り上げて説明する。このスパッタリング成膜装置５０は、真空チャンバー５１内において巻出ロール５２から巻取ロール６４に搬送される被成膜基材としての長尺基板Ｆをキャンロール５６に巻き付けて冷却しながらスパッタリング成膜処理を施すものであり、例えば金属膜付耐熱性樹脂フィルムを連続的に作製することができる。 First, as a specific example of the sputtering film forming apparatus in which the magnetron sputtering cathode of the present invention is preferably used, it is continuously applied to a long substrate conveyed by a roll-to-roll method as shown in FIG. A sputtering film forming apparatus (sputtering web coater) 50 that performs film formation will be described. In this sputtering film forming apparatus 50, a sputtering film formation is performed while winding a long substrate F as a film forming substrate to be transported from an unwinding roll 52 to a winding roll 64 in a vacuum chamber 51 around a can roll 56 and cooling it. For example, a heat-resistant resin film with a metal film can be continuously produced.
具体的に説明すると、真空チャンバー５１には、図示しないドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置が具備されており、真空チャンバー５１内を到達圧力１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、アルゴンガスや目的に応じて添加される酸素ガスなどのスパッタリングガスを導入して０.１〜１０Ｐａ程度に圧力調整できるようになっている。真空チャンバー５１の形状や材質については、上記減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく、種々のものを使用することができる。 When specifically described, the vacuum chamber 51, a dry pump (not shown), a turbo molecular pump, are provided various devices, such as a cryogenic coil, after reducing the pressure in the vacuum chamber 51 to about ultimate pressure 10 -4 Pa The pressure can be adjusted to about 0.1 to 10 Pa by introducing a sputtering gas such as argon gas or oxygen gas added according to the purpose. The shape and material of the vacuum chamber 51 are not particularly limited as long as they can withstand the above-described reduced pressure state, and various types can be used.
この真空チャンバー５１内に、長尺基板Ｆの搬送経路を画定する各種のロールが設けられている。巻出ロール５２からキャンロール５６までの搬送経路には、巻出ロール５２から巻き出された長尺基板Ｆを案内するフリーロール５３、長尺基板Ｆの張力の測定を行う張力センサロール５４、及び張力センサロール５４から送り出される長尺基板Ｆをキャンロール５６に導入するモータ駆動のフィードロール５５がこの順に配置されている。 In the vacuum chamber 51, various rolls that demarcate the transport path of the long substrate F are provided. In the conveyance path from the unwinding roll 52 to the can roll 56, a free roll 53 for guiding the long substrate F unwound from the unwinding roll 52, a tension sensor roll 54 for measuring the tension of the long substrate F, A motor-driven feed roll 55 for introducing the long substrate F fed from the tension sensor roll 54 to the can roll 56 is arranged in this order.
キャンロール５６から巻取ロール６４までの搬送経路にも、上記と同様に、キャンロール５６の周速度に対する調整を行うモータ駆動のフィードロール６１、長尺基板Ｆの張力測定を行う張力センサロール６２、及び長尺基板Ｆを案内するフリーロール６３がこの順に配置されている。 Similarly to the above, the motor-driven feed roll 61 that adjusts the peripheral speed of the can roll 56 and the tension sensor roll 62 that measures the tension of the long substrate F are also provided on the conveyance path from the can roll 56 to the take-up roll 64. , And a free roll 63 for guiding the long substrate F is arranged in this order.
上記巻出ロール５２及び巻取ロール６４では、パウダークラッチ等によりトルク制御が行われており、これにより長尺基板Ｆの張力バランスが保たれている。モータで回転駆動されるキャンロール５６は、熱負荷の掛かるスパッタリング処理により熱せられる長尺基板Ｆを冷却するため、内部に冷媒が循環している。このキャンロール５６の周速度に対して、フィードロール５５、６１の回転数が調整されており、これによりキャンロール５６の外周面に長尺基板Ｆを密着させて搬送することができる。 In the unwinding roll 52 and the winding roll 64, torque control is performed by a powder clutch or the like, whereby the tension balance of the long substrate F is maintained. The can roll 56 that is rotationally driven by a motor cools the long substrate F that is heated by a sputtering process with a heat load, and thus a refrigerant circulates therein. The rotation speeds of the feed rolls 55 and 61 are adjusted with respect to the peripheral speed of the can roll 56, whereby the long substrate F can be brought into close contact with the outer peripheral surface of the can roll 56 and conveyed.
キャンロール５６の外周面に対向する位置には、長尺基板Ｆの搬送経路に沿って４個のマグネトロンスパッタリングカソード５７、５８、５９、６０がこの順に設けられている。これらマグネトロンスパッタリングカソード５７〜６０の各々には、キャンロール５６の外周面に対向する面に矩形板状のスパッタリングターゲット（図示せず）が取り付けられており、これらスパッタリングターゲットから叩き出されたターゲット物質が長尺基板Ｆの表面上に堆積して金属膜の成膜が行われる。 Four magnetron sputtering cathodes 57, 58, 59, and 60 are provided in this order along the conveyance path of the long substrate F at a position facing the outer peripheral surface of the can roll 56. Each of the magnetron sputtering cathodes 57 to 60 has a rectangular plate-like sputtering target (not shown) attached to the surface facing the outer peripheral surface of the can roll 56, and the target material struck out from these sputtering targets. Are deposited on the surface of the long substrate F to form a metal film.
矩形板状のスパッタリングターゲットは、その長辺方向が長尺基板の搬送方向と略直交する向き（すなわち、長尺基板の幅方向）となるように配されている。このように、スパッタリングターゲットが矩形板状の場合は、これを使用するマグネトロンスパッタリングカソードも一般にそのターゲット保持側は、スパッタリングターゲットに対応して略相似形の矩形となっている。そして、マグネトロンスパッタリングカソードの長手方向は長尺基板の搬送方向と略直交するように配されることが望ましい。 The rectangular plate-like sputtering target is arranged so that its long side direction is in a direction substantially orthogonal to the conveying direction of the long substrate (that is, the width direction of the long substrate). As described above, when the sputtering target is a rectangular plate, the magnetron sputtering cathode using the sputtering target generally has a substantially similar rectangular shape on the target holding side corresponding to the sputtering target. It is desirable that the longitudinal direction of the magnetron sputtering cathode is arranged so as to be substantially orthogonal to the transport direction of the long substrate.
なお、スパッタリングターゲット１１の長辺の長さは、長尺基板Ｆの幅の１.２倍以上が望ましい。また、スパッタ粒子を飛散させたくない箇所には、長尺基板Ｆとスパッタリングターゲットの間に公知のマスクを配すればよい。そして、矩形状スパッタリングターゲットの長辺と短辺の長さの関係は、長辺は短辺の３倍以上の長さが望ましく、本発明の効果がより発揮できる。 Note that the length of the long side of the sputtering target 11 is preferably 1.2 times or more the width of the long substrate F. In addition, a known mask may be disposed between the long substrate F and the sputtering target at a location where it is not desired to sputter particles. And as for the relationship between the long side of a rectangular sputtering target, and the length of a short side, the length of a long side is desirable 3 times or more of a short side, and the effect of this invention can be exhibited more.
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリングカソードの一具体例を説明する。図４はこの一具体例のマグネトロンスパッタリングカソード１０を長辺方向に切断した断面図である。矩形板状のスパッタリングターゲット１１は、バッキングプレート１２に固着されている。バッキングプレート１２は、ターゲット押さえ１３によりＯリング２１を介して冷却板１４の外周に固定されている。ターゲット押さえ１３は、スパッタリングターゲット１１においてスパッタ粒子が叩き出されるスパッタ表面を露出させるように、枠状に冷却板１４の外周に配されている。 Next, a specific example of the magnetron sputtering cathode according to the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of the magnetron sputtering cathode 10 of this specific example cut in the long side direction. A rectangular plate-shaped sputtering target 11 is fixed to a backing plate 12. The backing plate 12 is fixed to the outer periphery of the cooling plate 14 via an O-ring 21 by a target presser 13. The target holder 13 is arranged on the outer periphery of the cooling plate 14 in a frame shape so as to expose the sputtering surface on which the sputtered particles are knocked out in the sputtering target 11.
そしてバッキングプレート１２と冷却板１４の間には冷却水が流れる間隙部２２が形成されている。冷却水は、マグネトロンスパッタリングカソード外部から冷却水を供給する冷却水供給管（図示せず）と外部に冷却水を放出する冷却水放出管（図示せず）に導かれて間隙部２２を通過する。また、冷却水供給管と冷却水放出管は、冷却板１４に接続している。なお、後述する運動手段であるリニアアクチュエータ２３より冷却水漏れが発生しないならば、冷却板１４を用いずに、バッキングプレート１２とスパッタリングカソード本体１５により画定される空間に冷却水を導いても良い。 A gap 22 through which cooling water flows is formed between the backing plate 12 and the cooling plate 14. The cooling water is guided to a cooling water supply pipe (not shown) that supplies cooling water from the outside of the magnetron sputtering cathode and a cooling water discharge pipe (not shown) that discharges cooling water to the outside and passes through the gap portion 22. . The cooling water supply pipe and the cooling water discharge pipe are connected to the cooling plate 14. If cooling water leakage does not occur from a linear actuator 23 which is a moving means described later, the cooling water may be guided to a space defined by the backing plate 12 and the sputtering cathode body 15 without using the cooling plate 14. .
前述したように、この一具体例のマグネトロンスパッタリングカソード１０は、矩形板状のスパッタリングターゲット１１を用いるので、このスパッタリングターゲット１１の形状に対応するように、スパッタリングターゲット１１の保持側はスパッタリングターゲット１１の面と略相似形になっている。具体的には、スパッタリングカソード本体１５の内周側の長辺と短辺は、スパッタリングターゲット１１の長辺と短辺に略一致する。そして、スパッタリングカソード本体１５の外周は、スパッタリングターゲット１１の外周より広くなる。 As described above, the magnetron sputtering cathode 10 of this specific example uses the rectangular plate-shaped sputtering target 11, so that the holding side of the sputtering target 11 corresponds to the shape of the sputtering target 11. It is almost similar to the surface. Specifically, the long side and the short side on the inner peripheral side of the sputtering cathode body 15 substantially coincide with the long side and the short side of the sputtering target 11. The outer periphery of the sputtering cathode body 15 is wider than the outer periphery of the sputtering target 11.
上記スパッタリングカソード本体１５の内側に磁界発生機構が格納されている。磁界発生機構は、矩形板状のスパッタリングターゲット１１の外周部に対応して設けられた矩形環状の外側磁極１８と、該外側磁極１８の内側に外側磁極１８の短辺方向に延在するように配置された内側磁極１９とからなる。内側磁極１９は、更に外側磁極１８とは異極の第１磁極１９ａと、外側磁極１８と同極の第２磁極１９ｂで構成される。 A magnetic field generating mechanism is stored inside the sputtering cathode body 15. The magnetic field generation mechanism includes a rectangular annular outer magnetic pole 18 provided corresponding to the outer peripheral portion of the rectangular plate-like sputtering target 11, and extends in the short side direction of the outer magnetic pole 18 inside the outer magnetic pole 18. The inner magnetic pole 19 is arranged. The inner magnetic pole 19 further includes a first magnetic pole 19 a having a different polarity from the outer magnetic pole 18 and a second magnetic pole 19 b having the same polarity as the outer magnetic pole 18.
これら第１磁極１９ａ及び第２磁極１９ｂは、上記した内側磁極１９の延在方向（すなわち外側磁極１８の短辺方向）に略直交する方向であって且つ外側磁極１８の長辺方向に往復動自在である。これにより、スパッタリングターゲットが局所的にほられるのを防ぐことができる。なお、内側磁極１９は外側磁極１８の長辺方向に延在してもよい。この場合は、内側磁極１９は外側磁極１８の短辺方向に往復動自在となる。 The first magnetic pole 19a and the second magnetic pole 19b reciprocate in the direction substantially perpendicular to the extending direction of the inner magnetic pole 19 (that is, the short side direction of the outer magnetic pole 18) and in the long side direction of the outer magnetic pole 18. It is free. Thereby, it can prevent that a sputtering target is received locally. The inner magnetic pole 19 may extend in the long side direction of the outer magnetic pole 18. In this case, the inner magnetic pole 19 can reciprocate in the short side direction of the outer magnetic pole 18.
図５は、上記した外側磁極１８と内側磁極１９とで構成される磁界発生機構をスパッタリングターゲット側から見た平面図であり、図６は、図５のＶＩ−ＶＩの切断面で磁界発生機構を切断したときの断面図である。これら図５及び図６を参照しながら磁気発生機構の磁極の配置について説明する。第１磁極１９ａ及び第２磁極１９ｂは、前述した往復動方向に沿って第１磁極１９ａ及び第２磁極１９ｂが交互に且つ両端が第１磁極１９ａとなるように配設されている。 FIG. 5 is a plan view of the magnetic field generating mechanism constituted by the outer magnetic pole 18 and the inner magnetic pole 19 as seen from the sputtering target side, and FIG. 6 is a magnetic field generating mechanism taken along the line VI-VI in FIG. It is sectional drawing when cutting. The arrangement of the magnetic poles of the magnetism generating mechanism will be described with reference to FIGS. The first magnetic pole 19a and the second magnetic pole 19b are arranged so that the first magnetic pole 19a and the second magnetic pole 19b alternately and the both ends become the first magnetic pole 19a along the aforementioned reciprocating direction.
これら第１磁極１９ａ及び第２磁極１９ｂは、往復動自在なヨーク材２０のスパッタリングターゲット１１側の面に設けられている。第１磁極１９ａ及び第２磁極１９ｂの磁極は、例えば第１磁極１９ａのスパッタリングターゲット１１側をＮ極、外側磁極１８及び第２磁極１９ｂのスパッタリングターゲット側をＳ極とすることで、スパッタリングターゲット１１のスパッタ表面にはＮ極からＳ極に向けて円弧状の磁力線が形成される。なお、第１磁極１９ａをＳ極、外側磁極１８及び第２磁極１９ｂをＮ極としてもよい。図４、図５及び図６には、外側磁極１８、第１磁極１９ａ、及び第２磁極１９ｂの磁極の関係を、後述する一対の補助磁極２６ａ、２６ｂ、及び一対の固定補助磁極２７ａ、２７ｂと共にハッチングの向きを変えることで表している。 The first magnetic pole 19a and the second magnetic pole 19b are provided on the surface of the yoke material 20 on the sputtering target 11 side that can reciprocate. The magnetic poles of the first magnetic pole 19a and the second magnetic pole 19b are, for example, the N pole on the sputtering target 11 side of the first magnetic pole 19a and the S pole on the sputtering target side of the outer magnetic pole 18 and the second magnetic pole 19b. Arc-shaped magnetic field lines are formed on the sputter surface from the north pole to the south pole. The first magnetic pole 19a may be the S pole, and the outer magnetic pole 18 and the second magnetic pole 19b may be the N pole. 4, 5, and 6 show the relationship between the outer magnetic pole 18, the first magnetic pole 19 a, and the second magnetic pole 19 b, a pair of auxiliary magnetic poles 26 a and 26 b and a pair of fixed auxiliary magnetic poles 27 a and 27 b described later. It is also expressed by changing the direction of hatching.
内側磁極１９の往復動方向の長さ、すなわち両端に位置する両第１磁極１９ａの外側同士の距離は、外側磁極１８の長辺方向の内幅からその短辺方向の内幅を引いた長さの９０％〜１２０％にするのが好ましい。また、内側磁極１９の往復動の距離は、内側磁極１９を外側磁極１８の長辺方向に沿って往復動させる場合は、スパッタリングターゲット１１の短辺の長さの２５％〜１００％とするのが好ましい。 The length of the inner magnetic pole 19 in the reciprocating direction, that is, the distance between the outer sides of the first magnetic poles 19 a located at both ends is the length obtained by subtracting the inner width in the short side direction from the inner width in the long side direction of the outer magnetic pole 18. 90% to 120% of the thickness is preferable. The reciprocating distance of the inner magnetic pole 19 is 25% to 100% of the short side length of the sputtering target 11 when the inner magnetic pole 19 is reciprocated along the long side direction of the outer magnetic pole 18. Is preferred.
このような往復動ができるように内側磁極１９や外側磁極１８の寸法や磁極間の離間距離を設定すればよい。なお、外側磁極１８の長辺方向（これはスパッタリングターゲット１１の長辺方向に対応する）に往復動させる場合に、スパッタリングターゲット１１の短辺の長さの２５〜１００％とするのは、膜厚分布の幅を小さくするためである。 What is necessary is just to set the dimension of the inner magnetic pole 19 and the outer magnetic pole 18, and the separation distance between magnetic poles so that such reciprocation can be performed. Note that when the outer magnetic pole 18 is reciprocated in the long side direction (which corresponds to the long side direction of the sputtering target 11), the length of the short side of the sputtering target 11 is set to 25 to 100%. This is to reduce the width of the thickness distribution.
本発明の一具体例の磁気発生機構は、隣接する第１磁極１９ａと第２磁極１９ｂとの間に一対の補助磁極２６ａ、２６ｂを設けてもよい。これら一対の補助磁極２６ａ、２６ｂは、ヨーク材２０に取り付けられており、第１磁極１９ａと第２磁極１９ｂと共に往復動自在となっている。なお、一対の補助磁極２６ａ、２６ｂを構成する各磁極は、対向する第１磁極１９ａ又は第２磁極１９ｂとは異極となるように配置されている。 In the magnetism generating mechanism of one specific example of the present invention, a pair of auxiliary magnetic poles 26a and 26b may be provided between the adjacent first magnetic pole 19a and second magnetic pole 19b. The pair of auxiliary magnetic poles 26a and 26b are attached to the yoke member 20, and can reciprocate together with the first magnetic pole 19a and the second magnetic pole 19b. In addition, each magnetic pole which comprises a pair of auxiliary | assistant magnetic poles 26a and 26b is arrange | positioned so that it may become a different polarity from the 1st magnetic pole 19a or the 2nd magnetic pole 19b which opposes.
たとえば、第１磁極１９ａ、第１磁極１９ａとは反対極の補助磁極２６ａ、第１磁極１９ａと同じ極の補助磁極２６ｂ、第２磁極１９ｂの順番で配される。このように一対の補助磁極２６ａ、２６ｂを配することでスパッタリングターゲット１１表面での磁力線の強度を調整することができ、よってスパッタリングターゲット１１の侵食の範囲（エロージョンの範囲）を調整することができる。 For example, the first magnetic pole 19a, the auxiliary magnetic pole 26a opposite to the first magnetic pole 19a, the auxiliary magnetic pole 26b having the same polarity as the first magnetic pole 19a, and the second magnetic pole 19b are arranged in this order. By arranging the pair of auxiliary magnetic poles 26a and 26b in this way, the strength of the lines of magnetic force on the surface of the sputtering target 11 can be adjusted, and therefore the erosion range (erosion range) of the sputtering target 11 can be adjusted. .
内側磁極１９の第１磁極１９ａ及び第２磁極１９ｂ、さらに一対の補助磁極２６ａ、２６ｂは、それぞれ個別にスパッタリングターゲット１１との離間距離を調整可能な磁極距離調整手段を備えていることが望ましい。例えば第１磁極１９ａ及び第２磁極１９ｂとスパッタリングターゲット１１とが離間する距離を調整することで、スパッタリングターゲット１１のスパッタ表面の磁力線の強弱を調整し、スパッタリングターゲットの侵食の範囲をより最適化できる。磁極距離調整手段は、ねじ利用して中心磁極等を移動させることや、ヨーク材２０と第１磁極１９ａ等の間にスペーサの挿入等内によって実現できる。 The first magnetic pole 19a and the second magnetic pole 19b of the inner magnetic pole 19 and the pair of auxiliary magnetic poles 26a and 26b are preferably provided with magnetic pole distance adjusting means capable of individually adjusting the distance from the sputtering target 11. For example, by adjusting the distance between the first magnetic pole 19a and the second magnetic pole 19b and the sputtering target 11, the strength of the magnetic field lines on the sputtering surface of the sputtering target 11 can be adjusted, and the range of erosion of the sputtering target can be further optimized. . The magnetic pole distance adjusting means can be realized by moving the central magnetic pole or the like using a screw, or by inserting a spacer between the yoke material 20 and the first magnetic pole 19a or the like.
補助磁極は、外側磁極１８の内側において、往復動する内側磁極１９の外側にも配することができる。例えば、両端に設けられた第１磁極１９ａの各々と、これに隣接する外側磁極１８の短辺との間に、第１磁極１９ａの延在方向に略平行に延在する一対の固定補助磁極２７ａ、２７ｂを設けることができる。この場合は、一対の固定補助磁極２７ａ、２７ｂを構成する各磁極は、対向する第１磁極１９ａ又は外側磁極１８とは異極となるように固定して配置する。このように一対の固定補助磁極２７ａ、２７ｂを配することで磁界の分布や強度を調整することができる。 The auxiliary magnetic pole can be arranged outside the inner magnetic pole 19 that reciprocates inside the outer magnetic pole 18. For example, a pair of fixed auxiliary magnetic poles extending substantially parallel to the extending direction of the first magnetic pole 19a between each of the first magnetic poles 19a provided at both ends and the short side of the outer magnetic pole 18 adjacent thereto. 27a and 27b can be provided. In this case, the magnetic poles constituting the pair of fixed auxiliary magnetic poles 27a and 27b are fixedly arranged so as to be different from the opposing first magnetic pole 19a or outer magnetic pole 18. Thus, the distribution and strength of the magnetic field can be adjusted by arranging the pair of fixed auxiliary magnetic poles 27a and 27b.
本発明に係るマグネトロンスパッタリングカソードは、スパッタリング成膜装置５０のような長尺基板を搬送しながら成膜する連続成膜装置のマグネトロンスパッタリングカソードに適している。特に、内側磁極の往復動の方向を、長尺基板などの搬送方向と略直交する方向に配することで、スパッタリングターゲットの使用効率の向上と長尺基板の幅方向の膜厚のばらつきを低減できる。 The magnetron sputtering cathode according to the present invention is suitable for a magnetron sputtering cathode of a continuous film forming apparatus that forms a film while conveying a long substrate such as the sputtering film forming apparatus 50. In particular, by arranging the direction of reciprocation of the inner magnetic pole in a direction substantially perpendicular to the transport direction of the long substrate, etc., the use efficiency of the sputtering target is improved and the variation in film thickness in the width direction of the long substrate is reduced. it can.
スパッタリング成膜装置５０では矩形状のスパッタリングターゲットが、長尺基板Ｆの搬送方向と直交する方向（幅方向）に略平行に配される。そのため、本発明に係るマグネトロンスパッタリングカソードは、長手方向がスパッタリングターゲットと同じ方向となる。そして、マグネトロンスパッタリングカソードが格納する内側磁極は、スパッタリングターゲットの略長辺方向に往復動する。これにより、上述したように長尺基板の幅方向の膜厚のばらつきを低減できる。往復動自在なヨーク材は、絶縁プレートを介して運動手段と連結している。運動手段は、リニアアクチュエータを用いることが望ましい。リニアアクチュエータのモータの回転速度や反転のタイミングを適宜調整することで、スパッタリングターゲットの浸食部をより均一にすることができる。 In the sputtering film forming apparatus 50, a rectangular sputtering target is arranged substantially parallel to a direction (width direction) orthogonal to the transport direction of the long substrate F. Therefore, the longitudinal direction of the magnetron sputtering cathode according to the present invention is the same direction as the sputtering target. And the inner magnetic pole which a magnetron sputtering cathode stores reciprocates in the substantially long side direction of a sputtering target. Thereby, the dispersion | variation in the film thickness of the width direction of a elongate board | substrate can be reduced as mentioned above. The reciprocating yoke material is connected to the movement means via an insulating plate. It is desirable to use a linear actuator as the movement means. The erosion part of the sputtering target can be made more uniform by appropriately adjusting the rotation speed and the reversal timing of the motor of the linear actuator.
膜厚のばらつき低減のためには、内側磁極の往復動の移動距離は短い方が望ましい。さらに、往復動における反転動作は短時間に行われることが望ましい。また、往復動の反転の前後で回転速度を速くしたり、反転位置を周期的に変化させたりすることは有効な方法である。 In order to reduce the variation in film thickness, it is desirable that the reciprocating movement distance of the inner magnetic pole is shorter. Further, it is desirable that the reversing operation in the reciprocating motion is performed in a short time. It is also effective to increase the rotational speed before and after reversing the reciprocating motion or to periodically change the reversing position.
本発明に係るマグネトロンスパッタリングカソードでは、内側磁極がスパッタリングターゲットの長辺方向に往復動する際の移動距離は、短辺の長さの２５％〜１００％の範囲で中心に対称とするのが望ましい。移動距離が、短辺の長さの２５％未満、スパッタリングターゲットの使用効率が低く、１００％を越えるとでは膜厚のばらつきが大きくなる。また、往復動の反転位置を周期的に変化させる場合の反転位置は、往復動の範囲とすることが望ましい。また、反転位置を周期的に変化させる周期は、膜厚のばらつきやスパッタリングターゲットの使用効率を考慮して適宜定めればよい。 In the magnetron sputtering cathode according to the present invention, it is desirable that the moving distance when the inner magnetic pole reciprocates in the long side direction of the sputtering target be symmetrical about the center in the range of 25% to 100% of the length of the short side. . When the moving distance is less than 25% of the length of the short side and the use efficiency of the sputtering target is low, and when it exceeds 100%, the variation in film thickness becomes large. Further, it is desirable that the reversing position when the reversing position of the reciprocating movement is changed periodically is within the range of the reciprocating movement. In addition, the period for periodically changing the reversal position may be appropriately determined in consideration of the variation in film thickness and the usage efficiency of the sputtering target.
ところで、外側磁極１８、第１磁極１９ａ、及び第２磁極１９ｂにより形成される磁力線はスパッタリングターゲット１１の表面にトンネル状に形成され、この領域を電子がトロイダル運動し、真空チャンバー５１に導入したアルゴンガスをイオン化することで高密度なプラズマが発生させることができる。 By the way, lines of magnetic force formed by the outer magnetic pole 18, the first magnetic pole 19 a, and the second magnetic pole 19 b are formed in a tunnel shape on the surface of the sputtering target 11, and electrons are toroidally moved in this region and introduced into the vacuum chamber 51. High-density plasma can be generated by ionizing the gas.
アルゴンイオンがマイナス数百ボルト印加されたスパッタリングターゲット１１の表面に衝突し、スパッタリングを行う。図１に示すような外周磁極３８と中心磁極３９が固定して配置された従来のマグネトロンスパッタリングカソードでは、スパッタリングターゲット３１の一部が局所的に彫られるためスパッタリングターゲット３１の使用効率は２５％以下程度である。図２は、かかる従来のマグネトロンスパッタリングカソードでスパッタリング成膜した後のスパッタリングターゲットを長辺方向中央部で短辺方向に切断した模式的断面図である。 Argon ions collide with the surface of the sputtering target 11 to which minus several hundred volts are applied to perform sputtering. In the conventional magnetron sputtering cathode in which the outer peripheral magnetic pole 38 and the central magnetic pole 39 are fixedly arranged as shown in FIG. 1, a part of the sputtering target 31 is locally carved, so that the usage efficiency of the sputtering target 31 is 25% or less. Degree. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the sputtering target after the sputtering film formation with such a conventional magnetron sputtering cathode, cut in the short side direction at the center in the long side direction.
本発明に係るマグネトロンスパッタリングカソードでは、図に示すように外側磁極、第１磁極、及び第２磁極によりスパッタリングターゲットの長手方向に複数のトロイダル運動が発生する。電子のトロイダル運動が発生した領域は、プラズマ発生領域（放電領域）に相当し、レーストラック状である。そして、内側磁極の往復動に応じてトロイダル運動が発生する位置もスパッタリングターゲット上を往復動する。 In the magnetron sputtering cathode according to the present invention, a plurality of toroidal motions are generated in the longitudinal direction of the sputtering target by the outer magnetic pole, the first magnetic pole, and the second magnetic pole as shown in the figure. A region where the toroidal motion of electrons occurs corresponds to a plasma generation region (discharge region) and has a racetrack shape. The position where the toroidal motion is generated in accordance with the reciprocation of the inner magnetic pole also reciprocates on the sputtering target.
トロイダル運動の発生位置の運動により、スパッタリングターゲット表面のトロイダル運動する範囲が広くなり、スパッタリングターゲットが局所的に彫られることを防ぎ、広い範囲で侵食されるので、より広い範囲でのエロージョンが発生する。内側磁極の周囲に外側磁極が配されているので、トロイダル運動が発生する領域は、スパッタリングターゲット表面全体に広がっている。そのため、幅方向の膜厚分布を小さくできる。 Due to the movement of the location where the toroidal motion occurs, the range of the toroidal motion on the surface of the sputtering target is widened, and the sputtering target is prevented from being locally carved and eroded over a wide area, so erosion over a wider area occurs. . Since the outer magnetic pole is arranged around the inner magnetic pole, the region where the toroidal motion occurs extends over the entire surface of the sputtering target. Therefore, the film thickness distribution in the width direction can be reduced.
その結果、本発明に係るマグネトロンスパッタリングカソードでは、スパッタリングターゲット表面の後述の放電領域が時間的に変化するので、使用後のスパッタリングターゲットは図８に示す通り、図２のように局所的に彫られていない。なお、図８の断面位置は図２と略同じである。 As a result, in the magnetron sputtering cathode according to the present invention, since a discharge region described later on the surface of the sputtering target changes with time, the sputtering target after use is locally carved as shown in FIG. Not. 8 is substantially the same as that in FIG.
以上、長尺基板を被成膜基材としたスパッタリングウエブコータに使用する場合を例に挙げて本発明のマグネトロンスパッタリングカソードを説明してきたが、本発明のマグネトロンスパッタリングカソードはこれに限定されるものではなく、例えば枚葉式の被成膜基材をトレイ式に搬送する場合でも同様に効果を発揮する。 As described above, the magnetron sputtering cathode of the present invention has been described by taking as an example the case where it is used for a sputtering web coater having a long substrate as a film formation base material. However, the magnetron sputtering cathode of the present invention is limited to this. Instead, for example, even when a single-wafer type film-forming substrate is transported in a tray type, the same effect is exhibited.
［実施例１］
厚さ３８μｍ幅３０ｃｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、製品名「カプトン１５０ＥＮ」）をロールツーロール方式のスパッタリング装置５０に設置し、１×１０−４Ｐａまで真空排気した。続いて、Ａｒガスを導入し装置内の圧力を０.３Ｐａに保持した。マグネトロンスパッタリングカソード５８、５９、６０はマグネトロンスパッタリングカソード１０を配し、長さ４０ｃｍ幅１２ｃｍ厚さ１ｃｍの銅スパッタリングターゲットを取り付けた。
[Example 1]
A polyimide film having a thickness of 38 μm and a width of 30 cm (manufactured by Toray DuPont, product name “Kapton 150EN”) was placed in a roll-to-roll type sputtering apparatus 50 and evacuated to 1 × 10 −4 Pa. Subsequently, Ar gas was introduced to maintain the pressure in the apparatus at 0.3 Pa. The magnetron sputtering cathodes 58, 59, and 60 were provided with the magnetron sputtering cathode 10, and a copper sputtering target having a length of 40 cm, a width of 12 cm, and a thickness of 1 cm was attached.
長辺方向の長さが３０ｃｍの内側磁極の往復動の距離は中心から３ｃｍ（往復動の範囲は６ｃｍ）とし、往復周期を１秒とし、ポリイミドフィルムを往復搬送しながらスパッタリングを行った。ターゲットの最深部の厚さが１ｍｍとなったところでのターゲットの使用効率は４７％であった。また、ポリイミドフィルムを速度１ｍ／ｍｉｎで搬送し、電力６ｋＷ（電力密度１２Ｗ／ｃｍ２）でスパッタリングを行い、幅方向の膜厚分布を測定したところ、最大値と最小値の差は６％であった。 The reciprocating distance of the inner magnetic pole having a length of 30 cm in the long side direction was 3 cm from the center (reciprocating range was 6 cm), the reciprocating period was 1 second, and sputtering was performed while reciprocating the polyimide film. The usage efficiency of the target when the thickness of the deepest part of the target became 1 mm was 47%. Also, the polyimide film was conveyed at a speed of 1 m / min, sputtered at a power of 6 kW (power density of 12 W / cm 2 ), and the film thickness distribution in the width direction was measured. The difference between the maximum value and the minimum value was 6%. there were.
［実施例２］
内側磁極の往復動の中心からの移動距離を３ｃｍから４ｃｍ（往復動の範囲は６ｃｍから８ｃｍ）に１周期毎に反転位置を０.１ｃｍずつ拡張し、中心からの移動距離が４ｃｍに達したら１周期毎に反転位置を０.１ｃｍずつ縮小した以外は実施例１と同様の方法でスパッタリングを実施したところ、ターゲットの最深部の厚さが１ｍｍとなったところでのターゲットの使用効率は５５％であった。また、ポリイミドフィルムを速度１ｍ／ｍｉｎで搬送し、電力６ｋＷ（電力密度１２Ｗ／ｃｍ２）でスパッタリングを行い、幅方向の膜厚分布を測定したところ、最大値と最小値の差は７％であった。
[Example 2]
When the moving distance from the center of reciprocating movement of the inner magnetic pole is expanded from 3 cm to 4 cm (reciprocating range is 6 cm to 8 cm) and the reversal position is expanded by 0.1 cm every cycle, and the moving distance from the center reaches 4 cm. Sputtering was performed in the same manner as in Example 1 except that the inversion position was reduced by 0.1 cm every cycle, and the target usage efficiency when the thickness of the deepest part of the target became 1 mm was 55%. Met. Also, the polyimide film was conveyed at a speed of 1 m / min, sputtered at a power of 6 kW (power density of 12 W / cm 2 ), and the thickness distribution in the width direction was measured. The difference between the maximum value and the minimum value was 7%. there were.
［比較例］
磁界発生機構が外周磁極と中心磁極からなる従来のマグネトロンカスパッタリングソード１を使用した以外は、実施例と同様にスパッタリングを実施した。ターゲットの最深部の厚さが１ｍｍとなったところでのターゲットの使用効率は２１％であった。また、ポリイミドフィルムを速度１ｍ／ｍｉｎで搬送し、電力６ｋＷ（電力密度１２Ｗ／ｃｍ２）でスパッタリングを行い、幅方向の膜厚分布を測定したところ、最大値と最小値の差は７％であった。
[Comparative example]
Sputtering was carried out in the same manner as in the example except that the conventional magnetron sputtering sputtering sword 1 having a magnetic field generating mechanism consisting of an outer peripheral magnetic pole and a central magnetic pole was used. The use efficiency of the target when the thickness of the deepest part of the target became 1 mm was 21%. Also, the polyimide film was conveyed at a speed of 1 m / min, sputtered at a power of 6 kW (power density of 12 W / cm 2 ), and the thickness distribution in the width direction was measured. The difference between the maximum value and the minimum value was 7%. there were.
［参考例］
内側磁極が中心から１ｃｍ移動（往復動範囲は２ｃｍ）したところで停止したこと以外は実施例１と同様の方法でスパッタリングを実施し、ＴＤ方向の膜厚分布を測定したところ、最大値と最小値の差は１２％であった。
[Reference example]
Sputtering was performed in the same manner as in Example 1 except that the inner magnetic pole stopped when it moved 1 cm from the center (the reciprocating range was 2 cm), and the film thickness distribution in the TD direction was measured. The difference was 12%.
１０ マグネトロンスパッタリングカソード
１１ スパッタリングターゲット
１２ バッキングプレート
１３ ターゲット押さえ
１４ 冷却板
１５ スパッタリングカソード本体
１８ 外側磁極
１９ 内側磁極
１９ａ 第１磁極
１９ｂ 第２磁極
２０ ヨーク材
２６ａ、２６ｂ 一対の補助磁極
２７ａ、２７ｂ 一対の固定補助磁極
５０ 成膜装置
５１ 真空チャンバー
５２ 巻出ロール
５３ フリーロール
５４ 張力センサロール
５５ フィードロール
５６ ガス放出キャンロール
５７、５８、５９、６０ マグネトロンスパッタリングカソード
６１ フィードロール
６２ 張力センサロール
６３ フリーロール
６４ 巻取ロール
Ｆ 長尺樹脂フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetron sputtering cathode 11 Sputtering target 12 Backing plate 13 Target pressing 14 Cooling plate 15 Sputtering cathode main body 18 Outer magnetic pole 19 Inner magnetic pole 19a First magnetic pole 19b Second magnetic pole 20 Yoke material 26a, 26b A pair of auxiliary magnetic poles 27a, 27b A pair of fixed Auxiliary magnetic pole 50 Film forming device 51 Vacuum chamber 52 Unwinding roll 53 Free roll 54 Tension sensor roll 55 Feed roll 56 Gas release can roll 57, 58, 59, 60 Magnetron sputtering cathode 61 Feed roll 62 Tension sensor roll 63 Free roll 64 roll Toll roll F Long resin film
Claims (9)
前記内側磁極は、前記外側磁極とはそれぞれ異極及び同極の第１磁極及び第２磁極で構成され、これら第１磁極及び第２磁極は、前記延在方向に略直交する方向であって且つ外側磁極の短辺方向または長辺方向に往復動自在であり、該往復動方向に沿って第１磁極及び第２磁極が交互に且つ両端が第１磁極となるように配設されていることを特徴とするマグネトロンスパッタリングカソード。 A rectangular annular outer magnetic pole provided corresponding to the outer peripheral portion of the rectangular plate-like sputtering target, and an inner magnetic pole disposed inside the outer magnetic pole so as to extend in the short side direction or the long side direction of the outer magnetic pole A magnetron sputtering cathode equipped with a magnetic field generation mechanism consisting of:
The inner magnetic pole is composed of a first magnetic pole and a second magnetic pole having different polarities and the same polarity as the outer magnetic pole, respectively, and the first magnetic pole and the second magnetic pole are substantially perpendicular to the extending direction. In addition, the outer magnetic pole can reciprocate in the short side direction or the long side direction, and the first magnetic pole and the second magnetic pole are alternately arranged along the reciprocating direction so that both ends thereof become the first magnetic pole. A magnetron sputtering cathode characterized by that.
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- 2013-03-29 JP JP2013071985A patent/JP5915580B2/en active Active
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