JP2019196532A

JP2019196532A - Sputtering cathode

Info

Publication number: JP2019196532A
Application number: JP2018092342A
Authority: JP
Inventors: 旭瀧; Akira Taki; 雅紀白井; Masaki Shirai
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-11-14

Abstract

To improve a deposition rate; and to prevent crack generation.SOLUTION: In a sputtering cathode 1, on a cross section of a target 40 provided on a backing plate 30 in a longitudinal direction of a central magnet part 21 in a parallel region S, a peripheral magnet part 22 and an auxiliary magnet part 23, a magnetic circuit 20 is constituted so that θc and θd, formed between an inclined plane inclined from erosion 5 toward a non-erosion part on the erosion outside, and the erosion center side, fall within a range of 100°-140°.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はスパッタリングカソードに関し、特に大型基板に成膜する際に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a sputtering cathode, and more particularly to a technique suitable for use in forming a film on a large substrate.

液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイは、表示素子を駆動する複数の薄膜トランジスタを備えている。薄膜トランジスタはチャネル層を有し、チャネル層の形成材料は、例えば、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体である。近年では、チャネル層の形成対象である基板が大型化し、大型の基板に成膜するスパッタ装置として、例えば、特許文献１に記載のように、化合物膜の特性がばらつくことを抑えるように、本出願人らはターゲットが走査するスパッタ装置を用いていた。 A flat panel display such as a liquid crystal display or an organic EL display includes a plurality of thin film transistors that drive display elements. The thin film transistor has a channel layer, and a material for forming the channel layer is an oxide semiconductor such as indium gallium zinc oxide (IGZO). In recent years, as a sputtering apparatus for forming a channel layer on a large substrate and forming a film on a large substrate, for example, as described in Patent Document 1, the present invention is performed so as to suppress the variation in the characteristics of the compound film. Applicants have used a sputtering apparatus that is scanned by a target.

このようなスパッタ装置では、成膜時にターゲットが基板に対して走査される際、基板に成膜された膜特性が好適なものである。 In such a sputtering apparatus, when the target is scanned with respect to the substrate during film formation, the film characteristics formed on the substrate are suitable.

特許第５８０１５００号公報Japanese Patent No. 5801500

しかし、上述した技術においては、さらなる生産性向上のため、成膜レートをよりいっそう増大したいという要求があった。 However, in the above-described technique, there has been a demand for further increasing the film formation rate in order to further improve productivity.

さらに、膜特性に影響を与えずに成膜レートを改善するためには、成膜時にカソードに印加するパワーを増大することが考えられるが、印加するパワーを増大した場合、ターゲットに割れが発生する可能性があるという問題があった。特に、抵抗率の大きなターゲットにおいて、この傾向が顕著であった。 Furthermore, in order to improve the film formation rate without affecting the film characteristics, it is conceivable to increase the power applied to the cathode during film formation, but if the applied power is increased, the target will crack. There was a problem that could be. In particular, this tendency was remarkable in the target having a large resistivity.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．成膜レートをさらに向上し、生産性の向上を図ること。
２．割れの発生を防止すること。
３．膜特性の変動を防止すること。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and intends to achieve the following object.
1. To further improve the deposition rate and productivity.
2. Prevent cracking.
3. Prevent fluctuations in membrane properties.

本発明のスパッタリングカソードは、
表面と中央領域とを有する平板状のヨークと、
前記ヨークの前記中央領域に直線状に配置された中央磁石部，前記中央磁石部の周囲に配置された周縁磁石部，及び前記中央磁石部と前記周縁磁石部との間に配置された補助磁石部を有し、前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部が互いに平行である平行領域を有し、前記ヨークの前記表面に設けられた磁気回路と、
前記磁気回路に重ねて配置されたバッキングプレートと、
を含み、
前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部の各々の先端部の極性が互いに隣接する磁石部の間で異なるように、前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部が配置され、
前記平行領域における前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部を縦断する方向における、前記バッキングプレートに設けられたターゲットの断面において、
エロージョンから該エロージョン外側の非エロージョン部に向けて傾斜する傾斜面と、前記エロージョン中央側とで形成される角度が、１００°〜１４０°の範囲となるように前記磁気回路が構成されることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記ターゲットがセラミックであることがより好ましい。
本発明は、前記ターゲットに、供給電力を印加して成膜をおこなう放電ＯＮ工程と、
電力供給をおこなわない放電ＯＦＦ工程と、
前記ターゲットにおけるクラック発生を確認する確認工程と、
を繰り返すとともに、前記放電ＯＮ工程における投入電力を所定値ずつ上昇するテスト工程を実施した際において、
前記確認工程における前記ターゲットでのクラックの発生しない投入電力が、１０ｗ／ｃｍ^２以上とされることが可能である。
また、前記平行領域における前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部を縦断する方向であって前記中央磁石部が延在する方向に直交する軸方向において、前記中央磁石部から前記周縁磁石部に向けて、前記バッキングプレートの上方から観測される磁場プロファイルは、前記バッキングプレートに平行な面における水平方向の磁束密度が、前記中央磁石部に対応する位置を境界として、第１領域において正の値、第２領域において負の値となるように設定されていることができる。
また、前記水平方向の磁束密度の値の正負の符号は、前記周縁磁石部の近傍において、反転していることが好ましい。
また、前記バッキングプレートに平行な面における垂直方向の磁束密度は、前記中央磁石部に対応する位置を境界として対称であり、
前記第１領域及び前記第２領域の各々は、前記垂直方向の磁束密度が０である点を３つ有していることができる。
本発明においては、上記のいずれか記載のスパッタリングカソードであって、
成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するものとされえ、
前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、
エロージョンを前記対向領域で走査する走査部と、
前記エロージョンが形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備え、
前記走査部が、
前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、前記スパッタ粒子が先に到達する第１端部に対して、前記走査方向における前記ターゲット表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である開始位置から、
前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、他方の第２端部に対して、前記走査方向における前記ターゲット表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である終了位置まで、前記対向領域に向けて前記エロージョンを走査する
反応性スパッタ装置に設けられることができる。 The sputtering cathode of the present invention is
A flat yoke having a surface and a central region;
A central magnet portion linearly disposed in the central region of the yoke, a peripheral magnet portion disposed around the central magnet portion, and an auxiliary magnet disposed between the central magnet portion and the peripheral magnet portion A magnetic circuit provided on the surface of the yoke, and having a parallel region in which the central magnet part, the peripheral magnet part, and the auxiliary magnet part are parallel to each other;
A backing plate disposed over the magnetic circuit;
Including
The central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion so that the polarities of the tip portions of the central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion are different between adjacent magnet portions. Is placed,
In the cross section of the target provided on the backing plate in the direction of longitudinally cutting the central magnet part, the peripheral magnet part, and the auxiliary magnet part in the parallel region,
By configuring the magnetic circuit so that the angle formed between the inclined surface inclined from the erosion toward the non-erosion portion outside the erosion and the erosion center side is in the range of 100 ° to 140 °. Solved the above problem.
In the present invention, the target is more preferably ceramic.
The present invention includes a discharge ON process in which supply power is applied to the target to form a film;
Discharge OFF process that does not supply power;
A confirmation step for confirming the occurrence of cracks in the target;
And when performing a test process for increasing the input power in the discharge ON process by a predetermined value,
The input power at which cracks do not occur at the target in the confirmation step can be 10 w / cm ² or more.
Further, in the axial direction perpendicular to the direction in which the central magnet portion extends in the longitudinal direction of the central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion in the parallel region, the central magnet portion extends from the central magnet portion. The magnetic field profile observed from above the backing plate toward the peripheral magnet portion is a first region with a horizontal magnetic flux density in a plane parallel to the backing plate as a boundary at a position corresponding to the central magnet portion. Can be set to be a positive value and in the second region to be a negative value.
Moreover, it is preferable that the sign of the value of the magnetic flux density in the horizontal direction is reversed in the vicinity of the peripheral magnet part.
Further, the magnetic flux density in the vertical direction on the plane parallel to the backing plate is symmetric with respect to a position corresponding to the central magnet portion,
Each of the first region and the second region may have three points where the magnetic flux density in the vertical direction is zero.
In the present invention, any one of the above sputtering cathodes,
Sputtered particles can be emitted toward the formation area of the compound film to be formed on the film formation target,
A space facing the formation region is a facing region,
A scanning unit that scans erosion in the facing region;
The erosion is formed, and a target having a length in a scanning direction shorter than the facing region, and
The scanning unit is
Of the two ends of the formation region in the scanning direction, the midpoint of the target surface in the scanning direction is the formation region in the scanning direction with respect to the first end where the sputtered particles reach first. From the start position that is outside
End position where the midpoint of the target surface in the scanning direction is outside the forming region in the scanning direction with respect to the other second end of the two ends of the forming region in the scanning direction The reactive sputtering apparatus that scans the erosion toward the facing region can be provided.

本発明のスパッタリングカソードは、
表面と中央領域とを有する平板状のヨークと、
前記ヨークの前記中央領域に直線状に配置された中央磁石部，前記中央磁石部の周囲に配置された周縁磁石部，及び前記中央磁石部と前記周縁磁石部との間に配置された補助磁石部を有し、前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部が互いに平行である平行領域を有し、前記ヨークの前記表面に設けられた磁気回路と、
前記磁気回路に重ねて配置されたバッキングプレートと、
を含み、
前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部の各々の先端部の極性が互いに隣接する磁石部の間で異なるように、前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部が配置され、
前記平行領域における前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部を縦断する方向における、前記バッキングプレートに設けられたターゲットの断面において、
エロージョンから該エロージョン外側の非エロージョン部に向けて傾斜する傾斜面と、前記エロージョン中央側とで形成される角度が、１００°〜１４０°の範囲となるように前記磁気回路が構成されることにより、エロージョンを広げ、投入電力に対して高い成膜レートを実現するとともに、ターゲットにおけるクラック（割れ）の発生を防止することができる。 The sputtering cathode of the present invention is
A flat yoke having a surface and a central region;
A central magnet portion linearly disposed in the central region of the yoke, a peripheral magnet portion disposed around the central magnet portion, and an auxiliary magnet disposed between the central magnet portion and the peripheral magnet portion A magnetic circuit provided on the surface of the yoke, and having a parallel region in which the central magnet part, the peripheral magnet part, and the auxiliary magnet part are parallel to each other;
A backing plate disposed over the magnetic circuit;
Including
The central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion so that the polarities of the tip portions of the central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion are different between adjacent magnet portions. Is placed,
In the cross section of the target provided on the backing plate in the direction of longitudinally cutting the central magnet part, the peripheral magnet part, and the auxiliary magnet part in the parallel region,
By configuring the magnetic circuit so that the angle formed between the inclined surface inclined from the erosion toward the non-erosion portion outside the erosion and the erosion center side is in the range of 100 ° to 140 °. Further, it is possible to widen the erosion, to realize a high film formation rate with respect to the input power, and to prevent the occurrence of cracks in the target.

本発明において、前記ターゲットがセラミックであることにより、エロージョンを広げることで、局所的にターゲット温度が上昇することを防止して、投入電力を上昇した場合でも、ターゲットにおけるクラック（割れ）の発生を防止することができる。 In the present invention, since the target is ceramic, it is possible to prevent the target temperature from rising locally by expanding erosion and to generate cracks in the target even when the input power is increased. Can be prevented.

本発明は、前記ターゲットに、供給電力を印加して成膜をおこなう放電ＯＮ工程と、
電力供給をおこなわない放電ＯＦＦ工程と、
前記ターゲットにおけるクラック発生を確認する確認工程と、
を繰り返すとともに、前記放電ＯＮ工程における投入電力を所定値ずつ上昇するテスト工程を実施した際において、
前記確認工程における前記ターゲットでのクラックの発生しない投入電力が、１０ｗ／ｃｍ^２以上とされることにより、ターゲットにおけるクラック（割れ）の発生を防止しつつ、投入電力を向上して成膜レートを増大することができる。 The present invention includes a discharge ON process in which supply power is applied to the target to form a film;
Discharge OFF process that does not supply power;
A confirmation step for confirming the occurrence of cracks in the target;
And when performing a test process for increasing the input power in the discharge ON process by a predetermined value,
The input power at which cracks do not occur at the target in the confirmation step is 10 w / cm ² or more, thereby preventing the occurrence of cracks at the target and improving the input power to increase the film formation rate. Can be increased.

また、前記平行領域における前記中央磁石部，前記周縁磁石部，及び前記補助磁石部を縦断する方向であって前記中央磁石部が延在する方向に直交する軸方向において、前記中央磁石部から前記周縁磁石部に向けて、前記バッキングプレートの上方から観測される磁場プロファイルは、前記バッキングプレートに平行な面における水平方向の磁束密度が、前記中央磁石部に対応する位置を境界として、第１領域において正の値、第２領域において負の値となるように設定されていることにより、プラズマの局所的な集中が緩和され、プラズマがターゲットの中央（中央磁石部が配置された領域）から第１領域の周縁部及び第２領域の周縁部に拡がるように生成されることができる。 Further, in the axial direction perpendicular to the direction in which the central magnet portion extends in the longitudinal direction of the central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion in the parallel region, the central magnet portion extends from the central magnet portion. The magnetic field profile observed from above the backing plate toward the peripheral magnet portion is a first region with a horizontal magnetic flux density in a plane parallel to the backing plate as a boundary at a position corresponding to the central magnet portion. Is set to be a positive value in the second region and a negative value in the second region, so that local concentration of the plasma is alleviated, and the plasma is moved from the center of the target (region where the central magnet portion is disposed) to the second region. It can be generated so as to extend to the periphery of one region and the periphery of the second region.

また、前記水平方向の磁束密度の値の正負の符号は、前記周縁磁石部の近傍において、反転していることにより、ターゲットの表面の広い領域にわたってスパッタされることになり、ターゲットのエロージョンが生じる部位を従来よりも広くすることができ、ターゲットの使用効率の向上を図ることができる。 Further, since the sign of the value of the magnetic flux density in the horizontal direction is reversed in the vicinity of the peripheral magnet portion, it is sputtered over a wide area on the surface of the target, resulting in target erosion. A site | part can be made wider than before and the use efficiency of a target can be aimed at.

また、前記バッキングプレートに平行な面における垂直方向の磁束密度は、前記中央磁石部に対応する位置を境界として対称であり、
前記第１領域及び前記第２領域の各々は、前記垂直方向の磁束密度が０である点を３つ有していることにより、プラズマの局所的な集中が緩和され、プラズマがターゲットの中央（中央磁石部が配置された領域）から第１領域の周縁部及び第２領域の周縁部に拡がるように生成されることができる。 Further, the magnetic flux density in the vertical direction on the plane parallel to the backing plate is symmetric with respect to a position corresponding to the central magnet portion,
Each of the first region and the second region has three points where the magnetic flux density in the vertical direction is zero, so that local concentration of plasma is alleviated, and the plasma is centered on the target ( It can be generated so as to extend from the peripheral region of the first region and the peripheral region of the second region from the region where the central magnet portion is disposed.

本発明においては、上記のいずれか記載のスパッタリングカソードであって、
成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するものとされ、
前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、
エロージョンを前記対向領域で走査する走査部と、
前記エロージョンが形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備え、
前記走査部が、
前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、前記スパッタ粒子が先に到達する第１端部に対して、前記走査方向における前記ターゲット表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である開始位置から、
前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、他方の第２端部に対して、前記走査方向における前記ターゲット表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である終了位置まで、前記対向領域に向けて前記エロージョンを走査する
反応性スパッタ装置に設けられることにより、カソードを基板に対して移動するいわゆるムービングカソードにおいて、ターゲットのエロージョンが生じる部位を広くして、投入電力を向上して成膜レートを増大することができる。 In the present invention, any one of the above sputtering cathodes,
Sputtered particles are emitted toward the formation region of the compound film to be formed on the film formation target,
A space facing the formation region is a facing region,
A scanning unit that scans erosion in the facing region;
The erosion is formed, and a target having a length in a scanning direction shorter than the facing region, and
The scanning unit is
Of the two ends of the formation region in the scanning direction, the midpoint of the target surface in the scanning direction is the formation region in the scanning direction with respect to the first end where the sputtered particles reach first. From the start position that is outside
End position where the midpoint of the target surface in the scanning direction is outside the forming region in the scanning direction with respect to the other second end of the two ends of the forming region in the scanning direction Up to this point, the reactive sputtering apparatus that scans the erosion toward the opposed region provides a wide range of target erosion in a so-called moving cathode that moves the cathode relative to the substrate, and increases the input power. It is possible to improve the film formation rate.

本発明によれば、成膜レートを向上して生産性を向上し、割れの発生を防止し、膜特性の変動を防止することができるという効果を奏することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the productivity by improving the film formation rate, to prevent the occurrence of cracks, and to prevent fluctuations in film characteristics.

本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically 1st Embodiment of the sputter cathode which concerns on this invention. 本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態を模式的に示す平面図である。It is a top view showing typically a 1st embodiment of a sputter cathode concerning the present invention. 本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態において観察される磁場プロファイルを示し、ターゲットの表面に平行磁場成分とターゲットの表面に垂直磁場成分とを示す図である。It is a figure which shows the magnetic field profile observed in 1st Embodiment of the sputtering cathode which concerns on this invention, and shows a parallel magnetic field component on the surface of a target, and a perpendicular magnetic field component on the surface of a target. 本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態において得られる磁力線とプラズマを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the magnetic force line and plasma which are obtained in 1st Embodiment of the sputtering cathode which concerns on this invention. 本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態においてターゲットのエロージョンを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically erosion of the target in 1st Embodiment of the sputtering cathode which concerns on this invention. 本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態においてテスト工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a test process in 1st Embodiment of the sputtering cathode which concerns on this invention. 本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態を備えたスパッタ装置の全体構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the sputtering device provided with 1st Embodiment of the sputtering cathode which concerns on this invention. 本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態を備えたスパッタ装置におけるスパッタチャンバの構成を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the sputtering chamber in the sputtering device provided with 1st Embodiment of the sputtering cathode which concerns on this invention. 本発明に係るスパッタカソードにおける実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example in the sputtering cathode which concerns on this invention.

以下、本発明に係るスパッタカソードの第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるスパッタカソードを模式的に示す断面図であり、図２は、本実施形態におけるスパッタカソードを模式的に示す平面図であり、図３は、本実施形態におけるスパッタカソードにおいて観察される磁場プロファイルを示し、ターゲットの表面に平行磁場成分とターゲットの表面に垂直磁場成分とを示す図であり、図において、符号１は、スパッタカソードである。 Hereinafter, a first embodiment of a sputter cathode according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a sputter cathode in the present embodiment, FIG. 2 is a plan view schematically showing the sputter cathode in the present embodiment, and FIG. 3 is a sputter cathode in the present embodiment. 2 shows a magnetic field profile observed in FIG. 1, and shows a parallel magnetic field component on the surface of the target and a vertical magnetic field component on the surface of the target. In the figure, reference numeral 1 denotes a sputter cathode.

本実施形態に係るマグネトロンスパッタカソード（スパッタカソード）１（１Ａ）は、図１に示すように、平板状のヨーク１０と、ヨーク１０の表面に設けられた磁気回路２０と、磁気回路２０に重なるように配置されたバッキングプレート３０とによって構成されている。 As shown in FIG. 1, a magnetron sputtering cathode (sputtering cathode) 1 (1 </ b> A) according to the present embodiment overlaps a flat yoke 10, a magnetic circuit 20 provided on the surface of the yoke 10, and the magnetic circuit 20. The backing plate 30 is arranged in this manner.

また、磁気回路２０は、ヨーク１０の中央領域Ｃに直線状に配置された中央磁石部２１と、中央磁石部２１の周囲に配置された周縁磁石部２２と、中央磁石部２１と周縁磁石部２２との間に配置された補助磁石部２３とによって構成されている。また、磁気回路２０は、中央磁石部２１，周縁磁石部２２の一部，及び補助磁石部２３の一部が互いに平行である平行領域Ｓを有する。 The magnetic circuit 20 includes a central magnet portion 21 that is linearly disposed in the central region C of the yoke 10, a peripheral magnet portion 22 that is disposed around the central magnet portion 21, a central magnet portion 21, and a peripheral magnet portion. 22 and an auxiliary magnet portion 23 disposed between them. In addition, the magnetic circuit 20 has a parallel region S in which a central magnet part 21, a part of the peripheral magnet part 22, and a part of the auxiliary magnet part 23 are parallel to each other.

また、中央磁石部２１，周縁磁石部２２，及び補助磁石部２３の各々の先端部（３１，３２，３３ａ，３３ｂ）の極性が互いに隣接する磁石部の間で異なるように、中央磁石部２１，周縁磁石部２２，及び補助磁石部２３は配置されている。 In addition, the central magnet portion 21 is configured so that the polarities of the tip portions (31, 32, 33a, 33b) of the central magnet portion 21, the peripheral magnet portion 22, and the auxiliary magnet portion 23 are different between the adjacent magnet portions. The peripheral magnet part 22 and the auxiliary magnet part 23 are arranged.

また、平行領域Ｓにおける中央磁石部２１，周縁磁石部２２，及び補助磁石部２３を縦断する方向であって中央磁石部２１が延在する方向（中央磁石部２１の直線部）に直交する軸方向において、中央磁石部２１から周縁磁石部２２に向けて、バッキングプレート３０の上方から観測される磁場プロファイルは、バッキングプレート３０に平行な面における水平方向の磁束密度（Ｂ／／）が、中央磁石部２１に対応する位置を境界として、第１領域（一方の領域）において正の値、第２領域（他方の領域）において負の値となるように設定されている。また、バッキングプレート３０の上方から観測される磁場プロファイルとは、ターゲットが配置される位置から観察される磁場プロファイルを意味する。 In addition, the axis perpendicular to the direction in which the central magnet portion 21 extends in the parallel region S and the direction in which the central magnet portion 21 extends (the straight portion of the central magnet portion 21) is perpendicular to the central magnet portion 21, the peripheral magnet portion 22, and the auxiliary magnet portion 23. In the direction, the magnetic field profile observed from above the backing plate 30 from the central magnet portion 21 toward the peripheral magnet portion 22 shows that the horizontal magnetic flux density (B //) in the plane parallel to the backing plate 30 is the center. With the position corresponding to the magnet portion 21 as a boundary, the first region (one region) is set to a positive value and the second region (the other region) is set to a negative value. Further, the magnetic field profile observed from above the backing plate 30 means a magnetic field profile observed from the position where the target is disposed.

以下、マグネトロンスパッタカソード１Ａ（１）を詳細に説明する。 Hereinafter, the magnetron sputter cathode 1A (1) will be described in detail.

本実施形態においては、図１〜図３に示すように、補助磁石部２３が第一補助磁石部２３ａと第二補助磁石部２３ｂとによって構成され、第一補助磁石部２３ａと第二補助磁石部２３ｂとが、中央磁石部２１を囲んで配置されている構成例を示している。
図３において、横軸は図２のＩ−Ｉ´線における位置、即ち、マグネトロンスパッタカソード１Ａの幅方向の位置に対応している。図３の横軸において、０ｍｍの位置は、後述する中央磁石部２１の位置に対応しており、即ち、図３の横軸は、中央磁石部２１からの距離を示している。また、縦軸は規格化した磁束密度を示す。 In this embodiment, as shown in FIGS. 1-3, the auxiliary magnet part 23 is comprised by the 1st auxiliary magnet part 23a and the 2nd auxiliary magnet part 23b, and the 1st auxiliary magnet part 23a and the 2nd auxiliary magnet The part 23b has shown the structural example arrange | positioned so that the center magnet part 21 may be enclosed.
In FIG. 3, the horizontal axis corresponds to the position along the line II ′ of FIG. 2, that is, the position in the width direction of the magnetron sputtering cathode 1A. In the horizontal axis of FIG. 3, the position of 0 mm corresponds to the position of the central magnet portion 21 described later, that is, the horizontal axis of FIG. 3 indicates the distance from the central magnet portion 21. The vertical axis shows the normalized magnetic flux density.

ここで、中央磁石部２１の先端部３１と第二補助磁石部２３ｂの先端部３３ｂの極性がＮ極であった場合、第一補助磁石部２３ａの先端部３３ａと周縁磁石部２２の先端部３２の極性はＳ極である。また、中央磁石部２１の先端部３１と第二補助磁石部２３ｂの先端部３３ｂの極性がＳ極であった場合、第一補助磁石部２３ａの先端部３３ａと周縁磁石部２２の先端部３２の極性はＮ極である。 Here, when the polarities of the distal end portion 31 of the central magnet portion 21 and the distal end portion 33b of the second auxiliary magnet portion 23b are N poles, the distal end portion 33a of the first auxiliary magnet portion 23a and the distal end portion of the peripheral magnet portion 22 The polarity of 32 is the S pole. Further, when the polarities of the distal end portion 31 of the central magnet portion 21 and the distal end portion 33b of the second auxiliary magnet portion 23b are S poles, the distal end portion 33a of the first auxiliary magnet portion 23a and the distal end portion 32 of the peripheral magnet portion 22 are used. The polarity is N pole.

また、先端部３１，３２，３３ａ，３３ｂは、バッキングプレート３０の裏面に接触又は対向する部位である。 Further, the tip portions 31, 32, 33 a, and 33 b are portions that contact or face the back surface of the backing plate 30.

また、本実施形態においては、図１〜図３に示すように、バッキングプレート３０上には、ターゲット４０が配置されている例を示している。
磁場プロファイルは、磁気回路２０の表面から上方１５ｍｍ〜３５ｍｍの範囲にて、ガウスメーターを用いて測定される。
例えば、厚さ１５ｍｍのバッキングプレートを用いた際には、バッキングプレート３０の表面３０ａから上方０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にて磁場プロファイルが測定される。
なお、本発明のマグネトロンスパッタカソード１Ａには、ＤＣ電源、ＡＣ電源、ＲＦ電源のいずれも、適用することができる。 Moreover, in this embodiment, as shown in FIGS. 1-3, the example in which the target 40 is arrange | positioned on the backing plate 30 is shown.
The magnetic field profile is measured using a gauss meter in the range of 15 mm to 35 mm above the surface of the magnetic circuit 20.
For example, when a backing plate having a thickness of 15 mm is used, the magnetic field profile is measured in the range of 0 mm to 20 mm above the surface 30 a of the backing plate 30.
Note that any of a DC power supply, an AC power supply, and an RF power supply can be applied to the magnetron sputtering cathode 1A of the present invention.

ヨーク１０は、平板状であり、ヨーク１０の表面１０ａに磁気回路２０（中央磁石部２１，周縁磁石部２２，及び補助磁石部２３）が設けられている。ヨーク１０は、一般的にマグネトロンスパッタカソードに用いられるヨークであり、ヨークの種類は限定されない。
このヨーク１０としては、例えばフェライト系のステンレス等を用いることができる。また、その大きさは例えば幅２００ｍｍ程度である。 The yoke 10 has a flat plate shape, and a magnetic circuit 20 (a central magnet portion 21, a peripheral magnet portion 22, and an auxiliary magnet portion 23) is provided on the surface 10a of the yoke 10. The yoke 10 is a yoke generally used for a magnetron sputtering cathode, and the type of yoke is not limited.
As this yoke 10, for example, ferritic stainless steel or the like can be used. Moreover, the magnitude | size is about 200 mm in width, for example.

バッキングプレート３０の表面３０ａには、ターゲット４０が載置される。バッキングプレート３０は、一般的なマグネトロンスパッタカソードに用いられるバッキングプレートであり、バッキングプレートの種類は限定されない。 A target 40 is placed on the surface 30 a of the backing plate 30. The backing plate 30 is a backing plate used for a general magnetron sputtering cathode, and the type of the backing plate is not limited.

ターゲット４０は、例えば透磁率が３Ｈ／ｍ以下が好ましい。
このようなターゲット４０の構成材料としては、例えば、Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｃ，Ｓｉ，及びＳｎ等から選ばれる元素を主成分とすることができる。
本実施形態においては、ターゲット４０として、セラミック、例えば、ＩＧＺＯ膜を成膜する構成とすることができる。 The target 40 preferably has a magnetic permeability of 3 H / m or less, for example.
Examples of the constituent material of the target 40 include Mg, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Al, In, C, and Si. , And Sn can be the main component.
In the present embodiment, the target 40 can be configured to form a ceramic, for example, an IGZO film.

バッキングプレート３０とターゲット４０との総厚が１５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、１５ｍｍ厚のバッキングプレート３０を用いた際は、ターゲット４０の厚さは２０ｍｍ以下である。また、バッキングプレートを用いない場合は、３５ｍｍ以下のターゲット４０を用いることができる。ターゲット４０の幅は、例えば、２００ｍｍ程度である。 The total thickness of the backing plate 30 and the target 40 is preferably 15 mm or more and 35 mm or less. For example, when a 15 mm thick backing plate 30 is used, the thickness of the target 40 is 20 mm or less. Moreover, when not using a backing plate, the target 40 of 35 mm or less can be used. The width of the target 40 is, for example, about 200 mm.

磁気回路２０は、ターゲット４０の表面４０ｂに水平磁界を発生させるようにヨーク１０の表面１０ａに配置されており、中央磁石部２１と周縁磁石部２２と補助磁石部２３とから構成されている。第１実施形態においては、補助磁石部２３は、第一補助磁石部２３ａと第二補助磁石部２３ｂとから構成されている。 The magnetic circuit 20 is disposed on the surface 10 a of the yoke 10 so as to generate a horizontal magnetic field on the surface 40 b of the target 40, and includes a central magnet portion 21, a peripheral magnet portion 22, and an auxiliary magnet portion 23. In the first embodiment, the auxiliary magnet unit 23 includes a first auxiliary magnet unit 23a and a second auxiliary magnet unit 23b.

中央磁石部２１は、ターゲット４０の長手方向において、ターゲット４０の中央部に直線状に配置されている。
周縁磁石部２２は、中央磁石部２１を包囲するようにヨーク１０の表面１０ａの周縁部に配置され、中央磁石部２１と平行な部位を有している。 The central magnet portion 21 is linearly arranged at the central portion of the target 40 in the longitudinal direction of the target 40.
The peripheral magnet portion 22 is disposed on the peripheral portion of the surface 10 a of the yoke 10 so as to surround the central magnet portion 21, and has a portion parallel to the central magnet portion 21.

第一補助磁石部２３ａ及び第二補助磁石部２３ｂは、中央磁石部２１を包囲するようにヨーク１０の表面１０ａに配置され、中央磁石部２１と平行な部位を有している。
中央磁石部２１，周縁磁石部２２，及び補助磁石部２３としては、例えばネオジウム，鉄，及びボロンを主成分とする異方性焼結磁石，サマリウムコバルト磁石，フェライト磁石等を用いることができる。 The first auxiliary magnet portion 23 a and the second auxiliary magnet portion 23 b are disposed on the surface 10 a of the yoke 10 so as to surround the central magnet portion 21, and have a portion parallel to the central magnet portion 21.
As the central magnet part 21, the peripheral magnet part 22, and the auxiliary magnet part 23, for example, an anisotropic sintered magnet mainly composed of neodymium, iron, and boron, a samarium cobalt magnet, a ferrite magnet, or the like can be used.

中央磁石部２１，周縁磁石部２２，及び補助磁石部２３の高さ，幅，及び各磁石部の間の距離は、図１Ｃに示す磁場プロファイルを満たすように、適宜調節することができる。 The height, width, and distance between the magnet portions of the central magnet portion 21, the peripheral magnet portion 22, and the auxiliary magnet portion 23 can be appropriately adjusted so as to satisfy the magnetic field profile shown in FIG. 1C.

図４は、本実施形態におけるスパッタカソードにおいて得られる磁力線とプラズマを模式的に示す図であり、図５は、本実施形態におけるスパッタカソードにおいてターゲットのエロージョンを模式的に示す図である。
磁気回路２０によりターゲット４０の表面４０ｂ（バッキングプレート３０の上方）に発生された水平方向の磁束密度（Ｂ／／）は、図３に示すように、中央磁石部２１から周縁磁石部２２に向けて、第１領域において正の値、第２領域において負の値となるように設定されている。また、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）は、図３の原点を対称の中心として、点対称に分布している。 FIG. 4 is a diagram schematically showing magnetic lines of force and plasma obtained in the sputter cathode in the present embodiment, and FIG. 5 is a diagram schematically showing target erosion in the sputter cathode in the present embodiment.
The horizontal magnetic flux density (B //) generated on the surface 40b of the target 40 (above the backing plate 30) by the magnetic circuit 20 is directed from the central magnet portion 21 toward the peripheral magnet portion 22, as shown in FIG. Thus, the positive value is set in the first region and the negative value in the second region. Further, the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction is distributed point-symmetrically with the origin of FIG. 3 as the center of symmetry.

そのため、図４に示すような磁力線ＧとプラズマＰの分布が生じ、ターゲット４０のエロージョンが生じる部位を広くすることができる。
なお、図３において、第１領域とは第二象限及び第三象限であり、第２領域とは、第一象限及び第四象限である。 Therefore, the distribution of the magnetic lines of force G and the plasma P as shown in FIG. 4 is generated, and the portion where the erosion of the target 40 occurs can be widened.
In FIG. 3, the first region is the second quadrant and the third quadrant, and the second region is the first quadrant and the fourth quadrant.

また、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）は、周縁磁石部２２近傍で、正負の符号が逆転する（反転している）ように設定されていることが好ましい。即ち、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）は、前記周縁磁石部の近傍において、第１領域において負、第２領域において正となるように設定されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction is set in the vicinity of the peripheral magnet portion 22 so that the positive and negative signs are reversed (reversed). That is, the horizontal magnetic flux density (B //) is preferably set to be negative in the first region and positive in the second region in the vicinity of the peripheral magnet portion.

ここで、周縁磁石部２２の周辺（ターゲット４０の周縁）において水平方向の磁束密度（Ｂ／／）が反転していないと、ターゲット４０の外側においても電子にローレンツ力が働く。そのため、プラズマＰがアースシールドに向けて広がり、生成されたプラズマＰがターゲット４０の周縁部にシフトする。 Here, if the horizontal magnetic flux density (B //) is not reversed around the peripheral magnet part 22 (periphery of the target 40), Lorentz force acts on the electrons even outside the target 40. Therefore, the plasma P spreads toward the earth shield, and the generated plasma P is shifted to the peripheral portion of the target 40.

そのため、ターゲット４０の周縁部までスパッタされる。また、ターゲット４０の中央部にはエロージョンが生じていない非エロージョン部が形成される。
また、エロージョンが生じる部位の断面形状は、図１又は図５に示すような台形にはならない。従って、ターゲット４０の使用効率が低下する。 Therefore, sputtering is performed up to the peripheral portion of the target 40. Further, a non-erosion portion where no erosion occurs is formed at the center of the target 40.
Further, the cross-sectional shape of the portion where erosion occurs is not a trapezoid as shown in FIG. 1 or FIG. Therefore, the usage efficiency of the target 40 is reduced.

これに対し、本実施形態における図３に示す磁場プロファイルのように、ターゲット４０の周縁部の磁場プロファイルにおいて、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）を反転させることで、電子にかかるローレンツ力が進行方向とは逆方向に生じるため、ターゲット４０の周縁部では放電が生じ難くなる。 On the other hand, as in the magnetic field profile shown in FIG. 3 in the present embodiment, the Lorentz force applied to the electrons is increased by reversing the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction in the magnetic field profile at the periphery of the target 40. Since it occurs in a direction opposite to the traveling direction, it is difficult for discharge to occur at the peripheral portion of the target 40.

その結果、プラズマＰはアースシールド４５に向けてシフトせず、プラズマＰがターゲット４０の中央（中央磁石部２１が配置された領域）から周縁部（周縁磁石部２２が配置された領域）に拡がるように形成される。 As a result, the plasma P does not shift toward the earth shield 45, and the plasma P spreads from the center of the target 40 (region where the central magnet portion 21 is disposed) to the peripheral portion (region where the peripheral magnet portion 22 is disposed). Formed as follows.

そのため、ターゲット４０は、表面４０ｂのより広い領域にわたってスパッタされる。ゆえに、ターゲット４０のエロージョン５の断面形状が台形となって、従来のターゲットに形成されたエロージョンよりも、エロージョン５の形状を広くすることができ、ターゲット４０の使用効率の向上を図ることができる。 Therefore, the target 40 is sputtered over a wider area of the surface 40b. Therefore, the cross-sectional shape of the erosion 5 of the target 40 becomes a trapezoid, and the shape of the erosion 5 can be made wider than the erosion formed on the conventional target, and the use efficiency of the target 40 can be improved. .

極性の反転が生じる磁場プロファイルを有したマグネトロンスパッタカソードでは、バッキングプレートに平行な面における垂直方向の磁束密度（Ｂ⊥）の強度が、ターゲットの表面において０となる箇所付近にプラズマが集中してしまう。 In a magnetron sputter cathode having a magnetic field profile that causes polarity reversal, the plasma is concentrated near the point where the intensity of the magnetic flux density (B⊥) in the vertical direction in the plane parallel to the backing plate becomes zero on the surface of the target. End up.

そのため、プラズマが集中した箇所に局所的なエロージョンが観察される。この現象は、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の最大強度が６００ガウスを超えると確認される。すなわち、例えば１５ｍｍ厚のバッキングプレートと２０ｍｍ厚のターゲットとを用いた場合、スパッタが開始される前の初期Ｔ／Ｍ値が３５ｍｍ、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の最大強度が３００ガウスであるが、エロージョンが進行し、例えば１０ｍｍを超えるエロージョンが生じた場合では、Ｔ／Ｍ値は２５ｍｍ未満、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の最大強度は６００ガウスを超える値となる。この場合、上述したように局所的なエロージョンが生じてしまうため、エロージョンの進行にともなって、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の最大強度が１００ガウス以上６００ガウス以下となるようにターゲット４０と磁気回路２０との距離を調節する（ターゲット４０から磁気回路２０を離す）必要がある。 Therefore, local erosion is observed at the location where the plasma is concentrated. This phenomenon is confirmed when the maximum intensity of the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction exceeds 600 gauss. That is, for example, when a 15 mm thick backing plate and a 20 mm thick target are used, the initial T / M value before starting sputtering is 35 mm, and the maximum magnetic flux density (B //) maximum strength is 300 gauss. However, when erosion progresses and, for example, erosion exceeding 10 mm occurs, the T / M value is less than 25 mm, and the maximum intensity of the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction exceeds 600 gauss. In this case, since local erosion occurs as described above, the target 40 is set so that the maximum intensity of the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction becomes 100 gauss or more and 600 gauss or less as the erosion progresses. It is necessary to adjust the distance between the magnetic circuit 20 and the magnetic circuit 20 (the magnetic circuit 20 is separated from the target 40).

ターゲット４０と磁気回路２０との距離を調整するには、Ｚ軸方向に磁気回路２０を移動させる制御装置を用いることができる。
一方、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の最大強度が１００ガウスよりも小さくなると放電現象が発生せず、スパッタを行うことができない。
本実施形態のマグネトロンスパッタカソード１Ａによれば、図３に示すような磁場プロファイルが得られる。 In order to adjust the distance between the target 40 and the magnetic circuit 20, a control device that moves the magnetic circuit 20 in the Z-axis direction can be used.
On the other hand, when the maximum intensity of the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction is smaller than 100 gauss, the discharge phenomenon does not occur and sputtering cannot be performed.
According to the magnetron sputtering cathode 1A of the present embodiment, a magnetic field profile as shown in FIG. 3 is obtained.

また、垂直方向の磁束密度の磁場プロファイルは、第１領域及び第２領域の各々において、垂直方向の磁束密度が０である点を３つ有していることが好ましい。具体的には、図３に示すように、第１領域でターゲット４０の中央磁石部２１の直線部と直交する軸方向において、ターゲット４０の半分を更に４等分する部位をＬ１，Ｌ３，Ｌ５とし、ターゲット４０の中央磁石部２１の直線部と直交する軸方向において、ターゲット４０の半分を更に３等分する部位をＬ２，Ｌ４とする。ターゲット４０に平行な面における垂直方向の磁束密度（Ｂ⊥）の磁場プロファイルは、Ｌ２〜Ｌ４の領域において０を３回クロスしていることが好ましい。 Further, the magnetic field profile of the magnetic flux density in the vertical direction preferably has three points where the magnetic flux density in the vertical direction is 0 in each of the first region and the second region. Specifically, as shown in FIG. 3, L1, L3, and L5 are portions that further divide the half of the target 40 into four equal parts in the axial direction orthogonal to the straight portion of the central magnet portion 21 of the target 40 in the first region. In the axial direction orthogonal to the straight portion of the central magnet portion 21 of the target 40, the portions that further divide the half of the target 40 into three equal parts are denoted as L2 and L4. The magnetic field profile of the magnetic flux density (B⊥) in the vertical direction on the plane parallel to the target 40 preferably crosses 0 three times in the region L2 to L4.

また、垂直方向の磁束密度（Ｂ⊥）の磁場プロファイルにおける中央部であって、値が０となる位置は、Ｌ３の近傍にあることが好ましい。
また、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の２つのピークの大きさが同等であり、各ピークはＬ１とＬ５の近傍に位置し、水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の分布のボトムがＬ３の近傍に位置することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the position where the value is 0 in the central portion of the magnetic field profile of the magnetic flux density (B⊥) in the vertical direction is in the vicinity of L3.
Moreover, the magnitude | sizes of two peaks of the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction are equal, each peak is located in the vicinity of L1 and L5, and the bottom of the distribution of the magnetic flux density (B //) in the horizontal direction. Is preferably located in the vicinity of L3.

本実施形態のマグネトロンスパッタカソードが上記のような磁場プロファイルを有していることで、プラズマＰがＬ３を中心として広がり、エロージョン５の断面形状が図５に示すようなきれいな台形になり、ターゲット４０の使用効率をより向上させることができる。 Since the magnetron sputter cathode of this embodiment has the magnetic field profile as described above, the plasma P spreads around L3, and the cross-sectional shape of the erosion 5 becomes a clean trapezoid as shown in FIG. It is possible to further improve the use efficiency of.

この際、エロージョン５の断面形状は、図５に示すように、台形の上底５ａ（ターゲット４０の表面４０ｂ側）がターゲット４０の幅の半分程度、台形５の下底５ｂ（ターゲット４０の裏面４０ｅ）がターゲット４０幅の１／６程度となる。なお、図５において、「１／２ＴＧ幅」とは、「ターゲットの幅の１／２の幅」を意味する。
また、エロージョン５の断面形状は、図５に示すように、台形５の下底５ｂ（ターゲット４０の裏面４０ｅ）と、台形５の斜辺５ｃ，５ｄと為す角θ５ｃ，θ５ｄが、１００°〜１４０°の範囲となるように設定されている。 At this time, as shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the erosion 5 is such that the upper base 5a of the trapezoid (the surface 40b side of the target 40) is about half the width of the target 40, and the lower base 5b of the trapezoid 5 (the rear surface of the target 40). 40e) is about 1/6 of the target 40 width. In FIG. 5, “½TG width” means “½ width of the target width”.
Further, as shown in FIG. 5, the erosion 5 has a sectional shape in which angles θ5c and θ5d formed between the lower base 5b of the trapezoid 5 (the back surface 40e of the target 40) and the hypotenuses 5c and 5d of the trapezoid 5 are 100 ° to 140 °. It is set to be in the range of °.

これにより、エロージョン５の面積を拡げることができ、単位面積当たりの投入電力が同じでも、投入電力総計を増大させて、成膜レートを増加することができる。
また、エロージョン５の面積を拡げることで、ターゲット４０に流入する熱量を減少させ、その結果、ターゲット４０の温度上昇の偏在を減少して、クラックの発生を低減することが可能となる。 Thereby, the area of the erosion 5 can be expanded, and even if the input power per unit area is the same, the total input power can be increased and the film formation rate can be increased.
Further, by expanding the area of the erosion 5, the amount of heat flowing into the target 40 can be reduced, and as a result, the uneven increase in the temperature of the target 40 can be reduced and the occurrence of cracks can be reduced.

なお、本実施形態においては、第１領域における磁場プロファイルを説明したが、第２領域における磁場プロファイルは第１領域と同様である。ただし、第２領域における水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の値の符号は、第１領域における水平方向の磁束密度（Ｂ／／）の値の符号に対して反転する。 In the present embodiment, the magnetic field profile in the first region has been described, but the magnetic field profile in the second region is the same as that in the first region. However, the sign of the value of the horizontal magnetic flux density (B //) in the second region is reversed with respect to the sign of the value of the horizontal magnetic flux density (B //) in the first region.

次に、本実施形態におけるマグネトロンスパッタカソード（スパッタカソード）１（１Ａ）における、投入可能電力の設定と、クラック発生について説明する。
図６は、本実施形態におけるスパッタカソードにおけるテスト工程を示すフローチャートである。 Next, setting of power that can be applied and generation of cracks in the magnetron sputtering cathode (sputtering cathode) 1 (1A) in the present embodiment will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing a test process in the sputter cathode according to the present embodiment.

本実施形態におけるスパッタカソード１における投入可能電力の設定をおこなうためのテスト工程は、図６に示すように、放電ＯＮ工程Ｓ０１と、放電ＯＦＦ工程Ｓ０２と、温度確認工程Ｓ０３と、ベント工程Ｓ０４と、確認工程Ｓ０５と、を有する。 As shown in FIG. 6, the test process for setting the power that can be applied in the sputter cathode 1 in the present embodiment includes a discharge ON process S01, a discharge OFF process S02, a temperature confirmation process S03, and a vent process S04. And confirmation step S05.

本実施形態におけるテスト工程は、スパッタカソード１における投入可能電力の設定をおこなうものとされ、放電ＯＮ工程Ｓ０１は、所定の投入電力として、例えば、２５ｓｅｃ程度とされる成膜時間として、１００ｎｍ程度の成膜をおこなうともに、放電ＯＦＦ工程Ｓ０２として、例えば、３０ｓｅｃ程度のインターバルをおいて、合計５００ｎｍ程度の成膜をおこなう。 The test process in the present embodiment is to set the power that can be charged in the sputter cathode 1, and the discharge ON process S01 has a film formation time of about 100 nm as a predetermined power, for example, about 100 nm. In addition to film formation, as the discharge OFF process S02, for example, film formation is performed for a total of about 500 nm at intervals of about 30 seconds.

次いで、ターゲット４０の温度確認工程Ｓ０３として、水冷機構の水温上昇が所定範囲であることを確認した後、ベント工程Ｓ０４として、排気をおこなう。 Next, as a temperature confirmation step S03 of the target 40, after confirming that the water temperature rise of the water cooling mechanism is within a predetermined range, exhaust is performed as a vent step S04.

次いで、
確認工程Ｓ０５として、ターゲット４０の表面にクラックが発生していないことを目視により確認し、クラックが発生していない場合には、放電ＯＮ工程Ｓ０１に戻って、例えば、１Ｗ／ｃｍ２程度とされる値で投入電力を増加させて、さらに成膜をおこなう。 Then
As confirmation step S05, it is visually confirmed that no cracks are generated on the surface of the target 40. If no cracks are generated, the process returns to the discharge ON step S01, for example, about 1 W / cm 2. The input power is increased by the value, and further film formation is performed.

また、確認工程Ｓ０５として、確認したターゲット４０の表面にクラック、特に、ヘアークラックと称される細いクラックが観察された場合には、直前の放電ＯＮ工程Ｓ０１において投入した電力よりも１段階前の投入電力を投入可能電力として設定し、テスト工程を終了する。 Further, as a confirmation step S05, when a crack, particularly a thin crack called a hair crack, is observed on the surface of the confirmed target 40, one stage before the power input in the immediately preceding discharge ON step S01. The input power is set as input power and the test process is terminated.

また、投入可能電力を設定した後に、当該投入可能電力における成膜レートを確認する（通過成膜）。 In addition, after setting the power that can be input, the film formation rate at the power that can be input is confirmed (passage film formation).

本実施形態におけるテスト工程によれば、スパッタカソード１における投入可能電力、すなわち、投入可能な最大電力を設定することができる。 According to the test process in this embodiment, it is possible to set the power that can be input in the sputtering cathode 1, that is, the maximum power that can be input.

＜成膜装置＞
次に、本実施形態のスパッタカソード１が適用された成膜装置を説明する。
図７は、本実施形態のスパッタリング方法におけるスパッタ装置の全体構成を示す構成図であり、図８は、本実施形態におけるスパッタチャンバの構成を模式的に示す構成図であり、符号１１０は、スパッタ装置である。 <Deposition system>
Next, a film forming apparatus to which the sputtering cathode 1 of this embodiment is applied will be described.
FIG. 7 is a configuration diagram showing the overall configuration of the sputtering apparatus in the sputtering method of the present embodiment. FIG. 8 is a configuration diagram schematically showing the configuration of the sputtering chamber in the present embodiment. Device.

本実施形態に係るスパッタ装置１１０としては、一例として、インターバック方式として基板に形成される化合物膜がインジウムガリウム亜鉛酸化物膜（ＩＧＺＯ膜）である場合を説明する。 As an example of the sputtering apparatus 110 according to this embodiment, a case will be described in which the compound film formed on the substrate as an inter-back method is an indium gallium zinc oxide film (IGZO film).

［スパッタ装置の全体構成］
本実施形態に係るスパッタ装置１１０は、図７に示すように、搬出入チャンバ１１１、前処理チャンバ１１２、および、スパッタチャンバ１１３が、１つの方向である搬送方向に沿って配列されている。３つのチャンバの各々は、相互に隣り合う他のチャンバとゲートバルブ１１４によって連結されている。３つのチャンバの各々には、チャンバ内を排気する排気部１１５が連結され、３つのチャンバの各々は、排気部１１５の駆動によって個別に減圧される。３つのチャンバの各々の底面には、搬送方向に沿って延びる相互に平行な２つのレーンである成膜レーン１１６と回収レーン１１７とが敷かれている。 [Overall configuration of sputtering equipment]
In the sputtering apparatus 110 according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, a carry-in / out chamber 111, a pretreatment chamber 112, and a sputtering chamber 113 are arranged along a conveyance direction which is one direction. Each of the three chambers is connected to another chamber adjacent to each other by a gate valve 114. Each of the three chambers is connected to an exhaust unit 115 that exhausts the inside of the chamber, and each of the three chambers is individually decompressed by driving the exhaust unit 115. On the bottom surface of each of the three chambers, a film formation lane 116 and a recovery lane 117 that are two lanes extending in parallel with each other along the transfer direction are laid.

成膜レーン１１６と回収レーン１１７とは、例えば、搬送方向に沿って延びるレールと、搬送方向に沿って配置された複数のローラーと、複数のローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。成膜レーン１１６は、スパッタ装置１１０の内部に搬入されたトレイ１０１を搬出入チャンバ１１１からスパッタチャンバ１１３に向けて搬送し、回収レーン１１７は、スパッタチャンバ１１３の内部に搬入されたトレイ１０１をスパッタチャンバ１１３から搬出入チャンバ１１１に向けて搬送する。 The film formation lane 116 and the recovery lane 117 are composed of, for example, a rail extending along the transport direction, a plurality of rollers arranged along the transport direction, and a plurality of motors that rotate each of the plurality of rollers. The The film formation lane 116 conveys the tray 101 carried into the sputtering apparatus 110 from the carry-in / out chamber 111 toward the sputtering chamber 113, and the recovery lane 117 sputters the tray 101 carried into the sputtering chamber 113. It is conveyed from the chamber 113 toward the carry-in / out chamber 111.

トレイ１０１には、紙面の手前に向かって延びる矩形状をなす基板１０２が立てられた状態で固定されている。基板１０２の幅は、例えば、搬送方向に沿って２２００ｍｍであり、紙面の手前に向かって２５００ｍｍである。 A rectangular substrate 102 extending toward the front of the paper surface is fixed to the tray 101 in an upright state. The width of the substrate 102 is, for example, 2200 mm along the transport direction and 2500 mm toward the front of the page.

搬出入チャンバ１１１は、スパッタ装置１１０の外部から搬入される成膜前の基板１０２を前処理チャンバ１１２へ搬送し、前処理チャンバ１１２から搬入される成膜後の基板１０２をスパッタ装置１１０の外部に搬出する。成膜前の基板１０２が外部から搬出入チャンバ１１１へ搬入されるとき、また、成膜後の基板１０２が搬出入チャンバ１１１から外部へ搬出されるとき、搬出入チャンバ１１１は内部を大気圧まで昇圧する。成膜前の基板１０２が搬出入チャンバ１１１から前処理チャンバ１１２へ搬入されるとき、また、成膜後の基板１０２が前処理チャンバ１１２から搬出入チャンバ１１１へ搬出されるとき、搬出入チャンバ１１１は前処理チャンバ１１２の内部と同じ程度にまで内部を減圧する。 The carry-in / out chamber 111 conveys the substrate 102 before film formation carried in from the outside of the sputtering apparatus 110 to the pretreatment chamber 112, and the substrate 102 after film formation carried in from the pretreatment chamber 112 outside the sputtering apparatus 110. To be taken out. When the substrate 102 before film formation is carried into the carry-in / out chamber 111 from the outside, and when the substrate 102 after film formation is carried out from the carry-in / out chamber 111 to the outside, the carry-in / out chamber 111 is brought to atmospheric pressure. Boost the pressure. When the substrate 102 before film formation is carried into the pretreatment chamber 112 from the carry-in / out chamber 111, and when the substrate 102 after film formation is carried out from the pretreatment chamber 112 to the carry-in / out chamber 111, the carry-in / out chamber 111 Depressurize the interior to the same extent as in the pretreatment chamber 112.

前処理チャンバ１１２は、搬出入チャンバ１１１から前処理チャンバ１１２へ搬入された成膜前の基板１０２に、成膜に必要とされる処理として、例えば、加熱処理や洗浄処理等を行う。前処理チャンバ１１２は、搬出入チャンバ１１１から前処理チャンバ１１２へ搬出された基板１０２をスパッタチャンバ１１３へ搬入する。また、前処理チャンバ１１２は、スパッタチャンバ１１３から前処理チャンバ１１２へ搬出された基板１０２を搬出入チャンバ１１１へ搬出する。 The pretreatment chamber 112 performs, for example, a heat treatment or a cleaning treatment on the substrate 102 before film formation carried into the pretreatment chamber 112 from the carry-in / out chamber 111 as a process necessary for film formation. The pretreatment chamber 112 carries the substrate 102 carried out from the carry-in / out chamber 111 into the pretreatment chamber 112 into the sputtering chamber 113. Further, the pretreatment chamber 112 carries the substrate 102 carried out from the sputtering chamber 113 to the pretreatment chamber 112 to the carry-in / out chamber 111.

スパッタチャンバ１１３は、基板１０２に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置１１８、および、成膜レーン１１６と回収レーン１１７との間に配置されたレーン変更部１１９を備えている。スパッタチャンバ１１３は、前処理チャンバ１１２からスパッタチャンバ１１３へ搬入された成膜前の基板１０２に対し、カソード装置１１８を用いてＩＧＺＯ膜を形成する。スパッタチャンバ１１３は、レーン変更部１１９を用いて成膜後のトレイ１０１を成膜レーン１１６から回収レーン１１７へ移動させる。 The sputter chamber 113 includes a cathode device 118 that emits sputtered particles toward the substrate 102, and a lane changing unit 119 disposed between the film formation lane 116 and the recovery lane 117. The sputtering chamber 113 forms an IGZO film using the cathode device 118 on the substrate 102 before film formation carried into the sputtering chamber 113 from the pretreatment chamber 112. The sputter chamber 113 moves the film-formed tray 101 from the film formation lane 116 to the recovery lane 117 using the lane changing unit 119.

［スパッタチャンバの構成］
スパッタチャンバ１１３の成膜レーン１１６は、図８に示すように、前処理チャンバ１１２からスパッタチャンバ１１３へ搬入された基板１０２を搬送方向に沿って搬送し、基板１０２への薄膜の形成が開始されてから終了されるまでの間は、成膜レーン１１６の途中でトレイ１０１の位置を固定する。トレイ１０１の位置がトレイ１０１を支持する支持部材によって固定されるとき、基板１０２における搬送方向の縁の位置も固定される。 [Configuration of sputter chamber]
As shown in FIG. 8, the film formation lane 116 of the sputter chamber 113 conveys the substrate 102 carried into the sputter chamber 113 from the pretreatment chamber 112 along the conveyance direction, and the formation of a thin film on the substrate 102 is started. Until the process is completed, the position of the tray 101 is fixed in the middle of the film formation lane 116. When the position of the tray 101 is fixed by the support member that supports the tray 101, the position of the edge of the substrate 102 in the transport direction is also fixed.

スパッタチャンバ１１３のガス供給部１２１は、トレイ１０１とカソード装置１１８との間の隙間に、スパッタに用いられるガスを供給する。ガス供給部１２１から供給されるガスには、アルゴンガス等のスパッタガスと酸素ガス等の反応ガスとが含まれる。 A gas supply unit 121 of the sputtering chamber 113 supplies a gas used for sputtering into a gap between the tray 101 and the cathode device 118. The gas supplied from the gas supply unit 121 includes a sputtering gas such as argon gas and a reactive gas such as oxygen gas.

カソード装置１１８は、１つのスパッタカソード（カソードユニット）１Ａ（１）を有し、スパッタカソード１Ａ（１）は、基板１０２の表面１０２ａと対向する平面に沿って配置されている。スパッタカソード１Ａ（１）では、ターゲット４０、バッキングプレート３０、磁気回路２０、および、ヨーク１０が、基板１０２に近い側からこの順に配置されている。 The cathode device 118 has one sputter cathode (cathode unit) 1A (1), and the sputter cathode 1A (1) is disposed along a plane facing the surface 102a of the substrate 102. In the sputter cathode 1A (1), the target 40, the backing plate 30, the magnetic circuit 20, and the yoke 10 are arranged in this order from the side close to the substrate 102.

ターゲット４０は、基板１０２と対向する平面に沿った平板状に形成され、紙面と直交する方向である高さ方向において基板１０２よりも長い幅を有し、また、搬送方向において基板１０２よりも小さい幅、例えば５分の１程度の幅を有する。ターゲット４０の形成材料では主たる成分がＩＧＺＯである。 The target 40 is formed in a flat plate shape along a plane facing the substrate 102, has a width longer than that of the substrate 102 in the height direction that is a direction orthogonal to the paper surface, and is smaller than that of the substrate 102 in the transport direction. It has a width, for example, about one fifth. In the forming material of the target 40, the main component is IGZO.

バッキングプレート３０は、基板１０２と対向する平面に沿った平板状に形成され、ターゲット４０にて基板１０２と向かい合わない面に接合されている。バッキングプレート３０には、直流電源１２６Ｄが接続している。直流電源１２６Ｄから供給される直流電力は、バッキングプレート３０を通じてターゲット４０に供給される。 The backing plate 30 is formed in a flat plate shape along a plane facing the substrate 102, and is bonded to a surface that does not face the substrate 102 at the target 40. A DC power supply 126D is connected to the backing plate 30. The DC power supplied from the DC power supply 126D is supplied to the target 40 through the backing plate 30.

磁気回路２０は、図１，図２に示すように、相互に異なる磁極を有した複数の磁性体によって構成され、ターゲット４０の表面４０ａであって、基板１０２と向かい合うターゲット４０の側面にマグネトロン磁場を形成する。ターゲット４０の表面４０ａに対する法線に沿った方向が法線方向であるとき、ターゲット４０の表面４０ａと基板１０２の表面１０２ａとの間の隙間で生成されるプラズマの密度は、磁気回路２０が形成するマグネトロン磁場のうち法線方向に沿った磁場成分が０（Ｂ⊥０）である部分において最も高くなる。以下では、磁気回路２０の形成するマグネトロン磁場のうち、法線方向に沿った磁場成分が０である領域がプラズマ密度の高い領域である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic circuit 20 is composed of a plurality of magnetic bodies having magnetic poles different from each other, and is a surface 40 a of the target 40 on the side surface of the target 40 facing the substrate 102. Form. When the direction along the normal to the surface 40a of the target 40 is the normal direction, the density of the plasma generated in the gap between the surface 40a of the target 40 and the surface 102a of the substrate 102 is formed by the magnetic circuit 20. It becomes the highest in the part where the magnetic field component along the normal direction is 0 (B⊥0) in the magnetron magnetic field. In the following, among the magnetron magnetic fields formed by the magnetic circuit 20, the region where the magnetic field component along the normal direction is zero is a region having a high plasma density.

カソード装置１１８は、スパッタカソード１Ａ（１）を１つの方向である走査方向に沿って移動させる走査部１２７を備える。走査方向は、搬送方向と平行な方向である。走査部１２７は、例えば、走査方向に沿って延びるレールと、スパッタカソード１Ａ（１）における高さ方向の２つの端部の各々に取り付けられたローラーと、ローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。走査部１２７のレールは、走査方向において基板１０２よりも長い幅を有する。なお、走査部１２７は、走査方向に沿ってスパッタカソード１Ａ（１）を移動させることが可能であれば、他の構成として具体化されてもよい。 The cathode device 118 includes a scanning unit 127 that moves the sputter cathode 1A (1) along a scanning direction that is one direction. The scanning direction is a direction parallel to the transport direction. The scanning unit 127 includes, for example, a rail extending along the scanning direction, a roller attached to each of two end portions in the height direction of the sputter cathode 1A (1), and a plurality of motors that rotate each of the rollers. Consists of The rail of the scanning unit 127 has a longer width than the substrate 102 in the scanning direction. The scanning unit 127 may be embodied as another configuration as long as the sputter cathode 1A (1) can be moved along the scanning direction.

走査部１２７は、スパッタカソード１Ａ（１）を走査方向に沿って移動させることによって、ＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１と対向する空間である対向領域Ｒ２でスパッタカソード１Ａ（１）を走査する。成膜対象物の一例である基板１０２における表面１０２ａの全体が、ＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１の一例である。走査部１２７は、カソード装置１１８がスパッタ粒子を放出してＩＧＺＯ膜の形成を開始するとき、例えば、走査部１２７における走査方向の一端部である開始位置Ｓｔから、走査方向の他端部である終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿ってスパッタカソード１Ａ（１）を移動させる。これにより、走査部１２７は、スパッタカソード１Ａ（１）のターゲット４０を形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２で走査する。 The scanning unit 127 scans the sputter cathode 1A (1) in the facing region R2 that is a space facing the formation region R1 of the IGZO film by moving the sputter cathode 1A (1) along the scanning direction. The entire surface 102a of the substrate 102, which is an example of a film formation target, is an example of an IGZO film formation region R1. When the cathode device 118 releases sputtered particles and starts forming the IGZO film, the scanning unit 127 is, for example, the other end in the scanning direction from the start position St that is one end in the scanning direction in the scanning unit 127. The sputter cathode 1A (1) is moved along the scanning direction toward the end position En. Thereby, the scanning unit 127 scans the target 40 of the sputter cathode 1A (1) in the facing region R2 facing the forming region R1.

形成領域Ｒ１と対向領域Ｒ２とが対向する方向が対向方向である。対向方向にて、基板１０２の表面１０２ａと、ターゲット４０の表面４０ａとの間の距離は、３００ｍｍ以下であり、例えば、１５０ｍｍである。 The direction in which the formation region R1 and the facing region R2 face each other is the facing direction. In the facing direction, the distance between the surface 102a of the substrate 102 and the surface 40a of the target 40 is 300 mm or less, for example, 150 mm.

スパッタカソード１Ａ（１）が開始位置Ｓｔに配置されるとき、走査方向での形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子が先に到達する第１端部Ｒｅ１と、走査方向にて第１端部Ｒｅ１に近いターゲット４０の第１端部４０ｅ１との間の走査方向に沿った距離が、１５０ｍｍ以上である。 When the sputter cathode 1A (1) is disposed at the start position St, of the two ends of the formation region R1 in the scanning direction, the first end Re1 where the sputtered particles first reach and the first end in the scanning direction. The distance along the scanning direction between the first end 40e1 of the target 40 close to the first end Re1 is 150 mm or more.

スパッタカソード１Ａ（１）が終了位置Ｅｎに位置するとき、走査方向での形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子が後に到達する第２端部Ｒｅ２と、走査方向にて、第２端部Ｒｅ２に近いターゲット４０の第２端部４０ｅ２との間の走査方向に沿った距離が、１５０ｍｍ以上である。 When the sputter cathode 1A (1) is positioned at the end position En, the second end Re2 where the sputtered particles reach later, out of the two ends of the formation region R1 in the scanning direction, and the second in the scanning direction. The distance along the scanning direction between the target 40 and the second end 40e2 near the end Re2 is 150 mm or more.

なお、形成領域Ｒ１にＩＧＺＯ膜が形成されるとき、走査部１２７は、スパッタカソード１Ａ（１）を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って１回走査してもよい。あるいは、走査部１２７は、スパッタカソード１Ａ（１）を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って走査した後、終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査方向に沿って走査してもよい。これにより、走査部１２７は、スパッタカソード１Ａ（１）を走査方向に沿って２回走査する。走査部１２７は、スパッタカソード１Ａ（１）を走査方向に沿って開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとに交互に移動させることによって、スパッタカソード１Ａ（１）を開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとの間で複数回走査してもよい。走査部１２７がスパッタカソード１Ａ（１）を走査する回数は、ＩＧＺＯ膜の厚さに合わせて変更され、スパッタカソード１Ａ（１）の走査回数以外の条件が同じであれば、ＩＧＺＯ膜の厚さが大きいほど、走査部１２７がスパッタカソード１Ａ（１）を走査する回数が大きい値に設定される。 When the IGZO film is formed in the formation region R1, the scanning unit 127 may scan the sputter cathode 1A (1) once from the start position St toward the end position En along the scanning direction. Alternatively, the scanning unit 127 scans the sputter cathode 1A (1) from the start position St toward the end position En along the scanning direction, and then scans from the end position En toward the start position St along the scanning direction. May be. Thereby, the scanning unit 127 scans the sputter cathode 1A (1) twice along the scanning direction. The scanning unit 127 moves the sputter cathode 1A (1) between the start position St and the end position En by alternately moving the sputter cathode 1A (1) to the start position St and the end position En along the scanning direction. You may scan several times. The number of times the scanning unit 127 scans the sputter cathode 1A (1) is changed in accordance with the thickness of the IGZO film. If the conditions other than the number of scans of the sputter cathode 1A (1) are the same, the thickness of the IGZO film The larger the number is, the larger the number of times the scanning unit 127 scans the sputter cathode 1A (1) is set.

本実施形態においては、いわゆるムービングカソードとして、スパッタカソード１Ａ（１）を走査しながら成膜をおこなう。この際、エロージョン５の面積を拡げることができ、単位面積当たりの投入電力が同じでも、投入電力総計を増大させて、ムービングカソードにおける成膜レートを増加することができる。
また、エロージョン５の面積を拡げることで、ターゲット４０に流入する熱量を減少させ、その結果、ターゲット４０の温度上昇の偏在を減少して、クラックの発生を低減することが可能となる。 In this embodiment, film formation is performed while scanning the sputter cathode 1A (1) as a so-called moving cathode. At this time, the area of the erosion 5 can be expanded, and even if the input power per unit area is the same, the total input power can be increased and the film formation rate on the moving cathode can be increased.
Further, by expanding the area of the erosion 5, the amount of heat flowing into the target 40 can be reduced, and as a result, the uneven increase in the temperature of the target 40 can be reduced and the occurrence of cracks can be reduced.

本実施形態においては、シャントを磁石の側面に配置し、磁場を調整することができる。
また、本実施形態においては、シャントを磁気回路２０とターゲット４０との間に配置し、磁場を調整することができる。
さらに、第一補助磁石部２３ａ及び第二補助磁石部２３ｂの材質と中央磁石部２１及び周縁磁石部２２の材質とが互いに異なるように構成することもできる。
この場合、例えば、中央磁石部２１及び周縁磁石部２４の材質としてネオジウム，鉄，及びボロンを主成分とする異方性焼結磁石を用いる場合、第一補助磁石部２３ａ及び第二補助磁石部２３ｂとしては、サマリウムコバルト磁石，フェライト磁石等を用いることができる。
なお、必ずしも第一補助磁石部２３ａ及び第二補助磁石部２３ｂの材質を変える必要はなく、どちらか一方の磁石部の材質を変えても良いし、中央磁石部２１又は周縁磁石部２２の材質を変えた構成であってもよい。 In this embodiment, a shunt can be arrange | positioned on the side surface of a magnet and a magnetic field can be adjusted.
Moreover, in this embodiment, a shunt can be arrange | positioned between the magnetic circuit 20 and the target 40, and a magnetic field can be adjusted.
Furthermore, the material of the first auxiliary magnet part 23a and the second auxiliary magnet part 23b and the material of the central magnet part 21 and the peripheral magnet part 22 may be different from each other.
In this case, for example, when an anisotropic sintered magnet mainly composed of neodymium, iron, and boron is used as the material of the central magnet portion 21 and the peripheral magnet portion 24, the first auxiliary magnet portion 23a and the second auxiliary magnet portion. As 23b, a samarium cobalt magnet, a ferrite magnet, or the like can be used.
It is not always necessary to change the material of the first auxiliary magnet part 23a and the second auxiliary magnet part 23b, and the material of either one of the magnet parts may be changed, or the material of the central magnet part 21 or the peripheral magnet part 22 may be changed. The configuration may be changed.

さらに、磁石部の大きさが異なるように構成することもできる。
この場合、第一補助磁石部２３ａ及び第二補助磁石部２３ｂの高さが磁石部２１，２２よりも小さく設定されており、バッキングプレート３０との間に空隙７が形成されている。
なお、必ずしも第一補助磁石部２３ａと第二補助磁石部２３ｂの大きさを変える必要はなく、どちらか一方の磁石部の大きさを変えても良いし、中央磁石部２１又は周縁磁石部２２の大きさを変えてもよい。 Furthermore, it can also comprise so that the magnitude | size of a magnet part may differ.
In this case, the height of the first auxiliary magnet portion 23 a and the second auxiliary magnet portion 23 b is set to be smaller than the magnet portions 21 and 22, and the gap 7 is formed between the backing plate 30.
Note that it is not always necessary to change the size of the first auxiliary magnet portion 23a and the second auxiliary magnet portion 23b, and the size of either one of the magnet portions may be changed, or the central magnet portion 21 or the peripheral magnet portion 22 may be changed. You may change the size of.

また、磁石の磁力等に応じて適宜調節して、磁石部を設置してもよい。 Moreover, you may install suitably and adjust a magnet part according to the magnetic force etc. of a magnet.

以下、本発明にかかる実施例を説明する。 Examples according to the present invention will be described below.

なお、本発明におけるスパッタリングカソードによるＩＧＺＯ膜の成膜における具体例について説明する。
ここでは、図１，図２に示すスパッタリングカソード１によって、ＩＧＺＯ膜の成膜を図４に示すテスト工程として、投入するパワーを１Ｗ／ｃｍ^２ずつ増加させておこなう際における諸元を示す。 A specific example of forming an IGZO film with a sputtering cathode in the present invention will be described.
Here, specifications are shown when an IGZO film is formed by increasing the input power by 1 W / cm ² by the sputtering cathode 1 shown in FIGS.

装置：インターバック式
放電方式：ＤＣ＋Ａ２ｋ（２０ｋＨｚ＿５μｓｅｃ）
ＴＧ：ＩＧＺＯ
ＴＧＳｉｚｅ：１３５ｍｍ×４６０ｍｍ
磁気回路（ＵＬＭＡＧ）大きさ：１３５ｍｍ×４６０ｍｍ Apparatus: Inter-back type discharge system: DC + A2k (20 kHz_5 μsec)
TG: IGZO
TG Size: 135mm x 460mm
Magnetic circuit (ULMAG) size: 135mm x 460mm

このときの、成膜条件を示す。
成膜圧力：０．３Ｐａ
プロセスガス（Ａｒ）：９０ｓｃｃｍ The film forming conditions at this time are shown.
Deposition pressure: 0.3 Pa
Process gas (Ar): 90 sccm

また、比較のため、第一補助磁石部２３ａと第二補助磁石部２３ｂとを有さない磁気回路にて、同様に、ＩＧＺＯ膜の成膜をおこなった。
磁気回路（Ｎｏｒｍａｌ）大きさ：１３５ｍｍ×４６０ｍｍ For comparison, an IGZO film was similarly formed in a magnetic circuit having no first auxiliary magnet portion 23a and second auxiliary magnet portion 23b.
Magnetic circuit (Normal) size: 135mm x 460mm

これらの結果を次に示す。
・パワー密度７（Ｗ／ｃｍ^２）
Ｎｏｒｍａｌ：クラックなしＵＬＭＡＧ：クラックなし
・パワー密度８（Ｗ／ｃｍ^２）
Ｎｏｒｍａｌ：クラック有りＵＬＭＡＧ：クラックなし
・パワー密度１０（Ｗ／ｃｍ^２）
ＵＬＭＡＧ：クラックなし
・パワー密度１０（Ｗ／ｃｍ^２）
ＵＬＭＡＧ：クラック有り These results are shown below.
・ Power density 7 (W / cm ² )
Normal: No crack ULMAG: No crack ・ Power density 8 (W / cm ² )
Normal: with crack ULMAG: without crack, power density 10 (W / cm ² )
ULMAG: no cracks, power density 10 (W / cm ² )
ULMAG: There is a crack

この結果から、本発明のＵＬＭＡＧの方がＮｏｒｍａｌに比べ１．４倍のＰｏｗｅｒが投入できることがわかる。また、Ｎｏｒｍａｌでは、クラックの発生寸法が、前記平行領域における長手寸法１／２よりも大きい状態であるのに対して、本発明のＵＬＭＡＧにおいて、クラックの発生寸法が、前記平行領域における長手寸法１／２よりも小さいことがわかる。 From this result, it can be seen that the ULMAG of the present invention can input 1.4 times more power than the normal. Further, in the normal, the crack generation dimension is larger than the longitudinal dimension 1/2 in the parallel region, whereas in the ULMAG of the present invention, the crack generation dimension is a longitudinal dimension 1 in the parallel region. It can be seen that it is smaller than / 2.

また、本発明のＵＬＭＡＧとＮｏｒｍａｌとにおける成膜レートを比較した。
これらの結果を図９に示す。なお、図９の縦軸は規格化している。
同一投入電力の場合、Ｎｏｒｍａｌと本発明のＵＬＭＡＧでの成膜レートは同等であった。したがって、投入電力を増大できる分だけ、本発明のＵＬＭＡＧでの成膜レートも増大することができる。また、本発明のＵＬＭＡＧにおいて、投入電力の増大による成膜レートの損失量は少ないことがわかる。 In addition, the film formation rates of ULMAG and Normal of the present invention were compared.
These results are shown in FIG. The vertical axis in FIG. 9 is normalized.
In the case of the same input power, the film formation rates of Normal and the ULMAG of the present invention were the same. Therefore, the deposition rate in the ULMAG of the present invention can be increased by the amount that the input power can be increased. It can also be seen that in the ULMAG of the present invention, the film formation rate loss due to the increase in input power is small.

本発明のＵＬＭＡＧは、Ｎｏｒｍａｌとパワー密度がほぼ同等である。しかし、パワーまたは熱の入り方が、Ｎｏｒｍａｌではターゲットに集中するのに対して、本発明のＵＬＭＡＧはパワーまたは熱の入り方が分散されるため、Ｎｏｒｍａｌの磁気回路を有するカソードに比べて、本発明のＵＬＭＡＧでは、クラックを発生することなく投入できる最大パワーを上げることができたと考えられる。 The ULMAG of the present invention has a power density almost equal to that of Normal. However, the power or heat input is concentrated on the target in the normal, whereas the ULMAG of the present invention disperses the power or heat input, so that the power or heat input is compared with the cathode having the normal magnetic circuit. It is considered that the ULMAG of the invention was able to increase the maximum power that can be input without generating cracks.

１（１Ａ）…マグネトロンスパッタカソード（スパッタカソード）
１０…ヨーク
２０…磁気回路
２１…中央磁石部
２２…周縁磁石部
２３…補助磁石部
２３ａ…第一補助磁石部
２３ｂ…第二補助磁石部
３０…バッキングプレート
４０…ターゲット
４０ｅ１…第１端部
４０ｅ２…第２端部
４５…アースシールド
５…エロージョン
７…空隙
１０１…トレイ
１０２…基板
１１０…スパッタ装置
１１１…搬出入チャンバ
１１２…前処理チャンバ
１１３…スパッタチャンバ
１１４…ゲートバルブ
１１５…排気部
１１６…成膜レーン
１１７…回収レーン
１１８…カソード装置
１１９…レーン変更部
１２１…ガス供給部
１２６Ｄ…直流電源
１２７…走査部
Ｒｅ１…第１端部
Ｒｅ２…第２端部
Ｓｔ…開始位置
Ｅｎ…終了位置
Ｓ…平行領域 1 (1A): Magnetron sputtering cathode (sputtering cathode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Yoke 20 ... Magnetic circuit 21 ... Central magnet part 22 ... Peripheral magnet part 23 ... Auxiliary magnet part 23a ... 1st auxiliary magnet part 23b ... 2nd auxiliary magnet part 30 ... Backing plate 40 ... Target 40e1 ... 1st edge part 40e2 ... Second end 45 ... Earth shield 5 ... Erosion 7 ... Gap 101 ... Tray 102 ... Substrate 110 ... Sputtering apparatus 111 ... Load / unload chamber 112 ... Pretreatment chamber 113 ... Sputter chamber 114 ... Gate valve 115 ... Exhaust part 116 ... Membrane lane 117 ... recovery lane 118 ... cathode device 119 ... lane changer 121 ... gas supply unit 126D ... DC power supply 127 ... scanning unit Re1 ... first end Re2 ... second end St ... start position En ... end position S ... Parallel region

Claims

A flat yoke having a surface and a central region;
A central magnet portion linearly disposed in the central region of the yoke, a peripheral magnet portion disposed around the central magnet portion, and an auxiliary magnet disposed between the central magnet portion and the peripheral magnet portion A magnetic circuit provided on the surface of the yoke, and having a parallel region in which the central magnet part, the peripheral magnet part, and the auxiliary magnet part are parallel to each other;
A backing plate disposed over the magnetic circuit;
Including
The central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion so that the polarities of the tip portions of the central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion are different between adjacent magnet portions. Is placed,
In the cross section of the target provided on the backing plate in the direction of longitudinally cutting the central magnet part, the peripheral magnet part, and the auxiliary magnet part in the parallel region,
The magnetic circuit is configured so that an angle formed between the inclined surface inclined from the erosion toward the non-erosion portion outside the erosion and the erosion center side is in a range of 100 ° to 140 °. Characteristic sputtering cathode.

The sputtering target according to claim 1, wherein the target is ceramic.

A discharge ON process in which a film is formed by applying supply power to the target; and
Discharge OFF process that does not supply power;
A confirmation step for confirming the occurrence of cracks in the target;
And when performing a test process for increasing the input power in the discharge ON process by a predetermined value,
The sputtering cathode according to claim 1 or 2, wherein an input electric power at which cracks are not generated at the target in the confirmation step is 10 w / cm ² or more.

In the axial direction perpendicular to the direction in which the central magnet portion extends in the longitudinal direction of the central magnet portion, the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet portion in the parallel region, the peripheral magnet is moved from the central magnet portion. The magnetic field profile observed from above the backing plate toward the portion is that the magnetic flux density in the horizontal direction on a plane parallel to the backing plate is positive in the first region with the position corresponding to the central magnet portion as a boundary. The sputtering cathode according to any one of claims 1 to 3, wherein the value is set to be a negative value in the second region.

The sputtering cathode according to claim 4, wherein the sign of the value of the magnetic flux density in the horizontal direction is reversed in the vicinity of the peripheral magnet portion.

The magnetic flux density in the vertical direction in a plane parallel to the backing plate is symmetric with respect to a position corresponding to the central magnet portion,
6. The sputtering cathode according to claim 4, wherein each of the first region and the second region has three points where the magnetic flux density in the vertical direction is zero.

The sputtering cathode according to any one of claims 1 to 6,
Sputtered particles are emitted toward the formation region of the compound film to be formed on the film formation target,
A space facing the formation region is a facing region,
A scanning unit that scans erosion in the facing region;
The erosion is formed, and a target having a length in a scanning direction shorter than the facing region, and
The scanning unit is
Of the two ends of the formation region in the scanning direction, the midpoint of the target surface in the scanning direction is the formation region in the scanning direction with respect to the first end where the sputtered particles reach first. From the start position that is outside
End position where the midpoint of the target surface in the scanning direction is outside the forming region in the scanning direction with respect to the other second end of the two ends of the forming region in the scanning direction Until now, it is provided in the reactive sputtering apparatus which scans the said erosion toward the said opposing area | region. Sputtering cathode characterized by the above-mentioned.