JP2910952B2 - Pass-through sputtering method and apparatus - Google Patents

Pass-through sputtering method and apparatus

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JP2910952B2
JP2910952B2 JP30371891A JP30371891A JP2910952B2 JP 2910952 B2 JP2910952 B2 JP 2910952B2 JP 30371891 A JP30371891 A JP 30371891A JP 30371891 A JP30371891 A JP 30371891A JP 2910952 B2 JP2910952 B2 JP 2910952B2
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magnetic
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は通過式スパッタリング方
法および装置に関するもので,放電電圧に影響しない程
度の僅かな重畳磁界にてターゲット侵食の顕著な略V字
谷の位置すなわちターゲット上面の垂直磁界成分が略零
点を横切る位置をターゲット中心に対して拡縮移動さ
せ,ターゲットの有効利用を可能にしたカソード構造を
特徴とする成膜装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pass-through sputtering method and apparatus, and relates to a position of a substantially V-shaped valley where target erosion is remarkable with a slight superimposed magnetic field that does not affect the discharge voltage, that is, a vertical magnetic field on the target upper surface. The present invention relates to a film forming apparatus characterized by a cathode structure in which a position at which a component crosses a substantially zero point is enlarged / reduced with respect to the center of a target to enable the target to be effectively used.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年スパッタリング装置を用いて大面積
基板上に薄膜を均一に成膜する要求が増えてきた。従来
のマグネトロンスパッタリング装置においては,ターゲ
ット背面に配置された磁極からのターゲット上面への漏
れ磁界によってプラズマリングを形成していた。ところ
が,ターゲット上面の漏れ磁界(プラズマを封じ込める
強さ)が不均一に分布しているためプラズマ密度に濃淡
が生じ,プラズマ密度の濃い領域でターゲット消費が顕
著に進み,ターゲットを寿命に至らしめていた。そのた
め,ターゲットの利用率が悪く,高価なターゲットの場
合には,生産コストが掛かるという問題があった。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for uniformly forming a thin film on a large-area substrate using a sputtering apparatus. In a conventional magnetron sputtering apparatus, a plasma ring is formed by a magnetic field leaking from a magnetic pole disposed on the rear surface of the target to the upper surface of the target. However, since the leakage magnetic field (strength for confining the plasma) on the top surface of the target is unevenly distributed, the density of the plasma density varies, and the consumption of the target is remarkably increased in the region where the plasma density is high, thus leading to the life of the target. . For this reason, there is a problem that the utilization rate of the target is low, and in the case of an expensive target, the production cost is increased.

【0003】従来より,プラズマリングをできるだけ均
一に広い範囲にわたって発生させる磁気回路の改良がな
されてきたが,十分な効果が得られてないのが現状であ
る。上記対策として,特開昭62−114412号公報
に示されているプラズマ制御式マグネトロンスパッタリ
ング装置が発明された。これは,従来方式のマグネトロ
ン磁極によって形成された磁界に,内周ソレノイドコイ
ルと外周ソレノイドコイルによって生じる磁界を重畳す
ることでプラズマ密度の濃い領域をターゲット中心に対
して拡縮移動させ,ターゲットの利用率を向上させよう
とするものであるが,プラズマを拡縮移動する際にプラ
ズマを封じ込めている磁界強さも変化し,そのため,プ
ラズマの移動に伴って放電電圧が変わり,成膜条件に影
響を与えていた。また,ターゲット寸法が大きくなる
と,ソレノイドコイルで所望の磁界を発生させるために
は大電力を投入する必要がある。しかし,それに伴って
コイル自身からの大量の発熱があり,そのため,効率良
い冷却構造の解明という問題が生じた。しかし,コイル
の絶縁と冷却という相反する課題を満足する改善策がな
いため,ソレノイドコイルに投入できる電力にも限界が
生じ,十分なプラズマ移動が可能な重畳磁界が得られて
ないのが現状である。
[0003] Conventionally, magnetic circuits for generating a plasma ring as uniformly as possible over a wide range have been improved, but at present, sufficient effects have not been obtained. As a countermeasure, a plasma controlled magnetron sputtering apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-114412 was invented. This is because the magnetic field generated by the inner and outer solenoid coils is superimposed on the magnetic field formed by the conventional magnetron magnetic pole to expand and contract the region with high plasma density with respect to the center of the target. However, when expanding and contracting the plasma, the strength of the magnetic field confining the plasma also changes, and as a result, the discharge voltage changes with the movement of the plasma, which affects the deposition conditions. Was. Also, when the target size becomes large, it is necessary to apply a large amount of electric power in order to generate a desired magnetic field with the solenoid coil. However, a large amount of heat was generated from the coil itself, which caused a problem of elucidating an efficient cooling structure. However, there is no improvement that satisfies the contradictory issues of coil insulation and cooling, which limits the power that can be applied to the solenoid coil, and the current situation is that a superimposed magnetic field that allows sufficient plasma movement has not been obtained. is there.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記点に鑑み
なされたもので、放電電圧に影響しない程度の僅かな重
畳磁界にてプラズマ密度の濃い領域をターゲット中心に
対して拡縮移動させ、ターゲットの有効利用を可能にし
たスパッタリング方法および装置を提供することを目的
とする。図4と図5に示す従来方式の矩形カソードを用
いた通過式スパッタリング装置の図面を用いて本発明が
解決しようとするターゲット利用率の課題について説明
する。図4は従来方式の主要構成を示すもので、図5は
ターゲット上面への漏れ磁界分布とターゲットの侵食パ
ターンを示したものである。図4、図5において、1は
真空容器、2は基板を予め所定の温度に加熱しておく基
板加熱ヒータ、3はローラ3A上の通過式の基板、4は
基板通過方向に開度調整可能なシャッタ、5は矩形ター
ゲット、6は矩形カソード、7Aは棒状の中央磁極、7
Bは中央磁極7Aを囲むように配置された環状の外周磁
極、8は中央磁極7Aと外周磁極7Bを磁気的に結合さ
せる磁性体ヨークプレート、9Aはプラズマを封じ込め
るための磁力線の模式図、10Aは矩形ターゲット5の
上面に磁力線9Aによって封じ込められたレーストラッ
ク状プラズマリングの模式図、11は矩形カソード6に
電力を供給する主放電用高圧電源、12Aはターゲット
5上面の水平磁界成分、13Aはターゲット5上面の垂
直磁界成分、14Aはレーストラック状プラズマリング
10Aによって消費されたターゲット侵食パターンであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has an object to expand and contract a region having a high plasma density with respect to the center of a target with a slight superimposed magnetic field that does not affect the discharge voltage. It is an object of the present invention to provide a sputtering method and an apparatus which enable effective use of a sputtering method. The problem of the target utilization rate that the present invention intends to solve will be described with reference to the drawings of the conventional sputtering system using a rectangular cathode shown in FIGS. FIG. 4 shows a main structure of the conventional system, and FIG. 5 shows a leakage magnetic field distribution on the upper surface of the target and an erosion pattern of the target. 4 and 5, reference numeral 1 denotes a vacuum vessel, 2 denotes a substrate heater which preheats the substrate to a predetermined temperature, 3 denotes a pass-through substrate on a roller 3A, and 4 denotes an opening adjustable in a substrate passing direction. Shutter, 5 a rectangular target, 6 a rectangular cathode, 7A a rod-shaped central magnetic pole, 7
B is an annular outer magnetic pole arranged so as to surround the central magnetic pole 7A, 8 is a magnetic yoke plate for magnetically coupling the central magnetic pole 7A and the outer magnetic pole 7B, 9A is a schematic diagram of magnetic force lines for containing plasma, 10A. Is a schematic diagram of a racetrack-shaped plasma ring enclosed by magnetic field lines 9A on the upper surface of a rectangular target 5, 11 is a main discharge high-voltage power supply for supplying power to the rectangular cathode 6, 12A is a horizontal magnetic field component on the upper surface of the target 5, 13A is A vertical magnetic field component 14A on the upper surface of the target 5 is a target erosion pattern consumed by the racetrack-shaped plasma ring 10A.

【0005】基板3は真空容器1に図示していないゲー
トバルブを介して搬入され、基板ヒータ2によって加熱
され、さらに搬送機構によってターゲット5の上面を等
速度で通過する。その際ターゲット背面に配置された中
央磁極7Aと外周磁極7Bによって発生した漏れ磁界に
よって、ターゲット5の上面に生じたレーストラック状
プラズマリング10Aにより矩形ターゲット5がスパッ
タされ、通過中の基板3に成膜される。しかし、ターゲ
ット上面での漏れ磁界の強さに分布があり、封じ込めら
れたプラズマ密度に濃淡が生じてしまい、このため、タ
ーゲット侵食が不均一に進行していた。図5はターゲツ
ト上面の磁界分布とターゲット侵食パターンを示したも
のであるが、垂直磁界成分13Aが略零を横切る位置で
ターゲット5の侵食14Aが顕著に進行し略V字谷に消
費されてしまう。そのため、ターゲット5の利用率が極
めて悪く高価なターゲット5を用いた場合には生産コス
トが掛かるということから深刻な問題になっていた。
The substrate 3 is carried into the vacuum vessel 1 through a gate valve (not shown), heated by the substrate heater 2, and further passes over the upper surface of the target 5 at a constant speed by the transfer mechanism. At this time, the rectangular target 5 is sputtered by the racetrack-shaped plasma ring 10A generated on the upper surface of the target 5 due to the leakage magnetic field generated by the central magnetic pole 7A and the outer peripheral magnetic pole 7B arranged on the rear surface of the target 5 and formed on the passing substrate 3. Filmed. However, the intensity of the leakage magnetic field on the upper surface of the target has a distribution, and the density of the contained plasma is varied, so that the target erosion has progressed unevenly. FIG. 5 shows the magnetic field distribution on the upper surface of the target and the target erosion pattern. At a position where the vertical magnetic field component 13A crosses substantially zero, the erosion 14A of the target 5 remarkably progresses and is consumed in a substantially V-shaped valley. . For this reason, when the target 5 has a very low utilization rate and uses an expensive target 5, the production cost is increased, which is a serious problem.

【0006】さらに、図6と図7に示す上記改善策とし
て提案されたプラズマ制御式スパッタリング装置の図面
を用いて本発明が解決しようとする放電電圧の変動とコ
イル冷却の課題について説明する。図6はプラズマ制御
式スパッタリング装置の主要構成を示すもので、図7は
ターゲット上面への漏れ磁界分布の操作とターゲット侵
食パターンの関係を示したものである。図6、図7にお
いて、図4と図5の符号と同一の符号は、図4と図5で
説明したものと同一のものであり、その説明は省略す
る。15Aは中央磁極7Aと外周磁極7Bの間に配置さ
れた内周ソレノイドコイル、15Bは外周磁極の外側に
囲むように配置された外周ソレノイドコイル、12Bは
内周ソレノイドコイル15Aと外周ソレノイドコイル1
5Bをプラス方向(コイルの内側に磁力線が向かう方
向)に励磁した場合のターゲット上面の水平磁界成分、
13Bはその場合のターゲット上面の垂直磁界成分、9
Bはその場合のプラズマを封じ込めるための磁力線の模
式図、10Bはターゲット上面に磁力線9Bによって封
じ込められたレーストラック状プラズマリングの模式
図、14Bはその場合のターゲット侵食パターン、12
Cは内周ソレノイドコイル15Aと外周ソレノイドコイ
ル15Bをマイナス方向(コイルの外側に磁力線が向か
う方向)に励磁した場合のターゲット上面の水平磁界成
分、13Cはその場合のターゲット上面の垂直磁界成
分、9Cはその場合のプラズマを封じ込めるための磁力
線の模式図、10Cはターゲット上面に磁力線9Cによ
って封じ込められたレーストラック状プラズマリングの
模式図、14Cはその場合のターゲット侵食パターン、
16はレーストラック状プラズマリングを10B〜10
A〜10Cまで拡縮移動させることで総合的にえられる
ターゲット侵食パターンである。
Further, the problems of the discharge voltage fluctuation and the coil cooling which the present invention intends to solve will be described with reference to the drawings of the plasma controlled sputtering apparatus proposed as the above-mentioned improvement measures shown in FIGS. FIG. 6 shows a main configuration of a plasma control type sputtering apparatus, and FIG. 7 shows a relationship between operation of a leakage magnetic field distribution on a target upper surface and a target erosion pattern. 6 and 7, the same reference numerals as those in FIGS. 4 and 5 are the same as those described in FIGS. 4 and 5, and the description thereof will be omitted. 15A is an inner solenoid coil arranged between the center magnetic pole 7A and the outer magnetic pole 7B, 15B is an outer solenoid coil arranged so as to surround the outer magnetic pole, 12B is an inner solenoid coil 15A and an outer solenoid coil 1
Horizontal magnetic field component on the upper surface of the target when 5B is excited in the plus direction (the direction in which the magnetic field lines go inside the coil);
13B is a vertical magnetic field component on the target upper surface in that case, 9
B is a schematic diagram of magnetic field lines for containing plasma in that case, 10B is a schematic diagram of a racetrack-shaped plasma ring sealed on the target upper surface by magnetic field lines 9B, 14B is a target erosion pattern in that case, 12
C is a horizontal magnetic field component on the upper surface of the target when the inner circumferential solenoid coil 15A and the outer circumferential solenoid coil 15B are excited in the minus direction (a direction in which the lines of magnetic force are directed outside the coil), 13C is a vertical magnetic field component on the upper surface of the target in that case, 9C Is a schematic diagram of magnetic field lines for containing plasma in that case, 10C is a schematic diagram of a racetrack-like plasma ring sealed by magnetic field lines 9C on the upper surface of the target, 14C is a target erosion pattern in that case,
16 is a race track-like plasma ring of 10B to 10
This is a target erosion pattern that is comprehensively obtained by scaling up and down from A to 10C.

【0007】従来技術と同様に,基板3は真空容器1に
図示していないゲートバルブを介して搬入され,基板ヒ
ータ2によって加熱され,さらに搬送機構によってター
ゲット上面を等速度で通過する。その際,ターゲット背
面に配置された中央磁極7Aと外周磁極7Bによって発
生した漏れ磁界に,内周ソレノイドコイル15Aと外周
ソレノイドコイル15Bによって生じる磁界を重畳する
ことでターゲット上面にできたプラズマリングを10B
〜10A〜10Cのようにターゲット中心に対して,プ
ラズマの位置と滞在時間の組み台わせで拡縮移動させ矩
形ターゲット5をスパッタし,通過中の基板3に成膜さ
れる。ターゲット侵食の顕著なV字谷の位置すなわちタ
ーゲット上面の垂直磁界成分が略零点を横切る位置がタ
ーゲット中心に対して拡縮移動できるためターゲット5
の有効利用が可能となる。
[0007] As in the prior art, the substrate 3 is carried into the vacuum vessel 1 through a gate valve (not shown), heated by the substrate heater 2, and passed over the upper surface of the target at a constant speed by the transfer mechanism. At this time, a plasma ring formed on the target upper surface is formed by superimposing a magnetic field generated by the inner solenoid coil 15A and the outer solenoid coil 15B on a leakage magnetic field generated by the center magnetic pole 7A and the outer magnetic pole 7B arranged on the back surface of the target.
As shown in FIGS. 10A to 10C, the rectangular target 5 is sputtered by moving the plasma in a combination of the position of the plasma and the stay time with respect to the center of the target, and the rectangular target 5 is sputtered. Since the position of the V-shaped valley where the target erosion is remarkable, that is, the position where the vertical magnetic field component on the upper surface of the target crosses the substantially zero point, can be expanded and contracted with respect to the target center, the target 5
Can be used effectively.

【0008】図7はターゲット上面の磁界分布とターゲ
ット侵食パターンを示したものであるが、ターゲット侵
食の顕著な略V字谷の位置すなわち垂直磁界成分が略零
点を横切る位置を移動させるためには垂直磁界成分13
Aを13B〜13Cと増減させる必要がある。しかし、
それに伴って水平磁界成分12Aも12B〜12Cと変
わり放電電圧に影響を与えてしまう。そのため、成膜条
件が変り、膜質に分布が生じていた。さらに、ターゲッ
ト上面の垂直磁界成分13Aを13B〜13Cと増減さ
せるためには、内外周のソレノイドコイルにて大きな重
畳磁界を発生させる必要がある。しかし、コイルに大電
力を投入することでコイル自身から大量の熱量が発生
し、連続運転には効率の良いコイル冷却が必要不可欠で
ある。もともと、コイル自身は絶縁性を高めるべく素線
表面に熱伝導性の悪い絶縁被覆をしているため、冷却効
率が極めて悪い、すなわち、絶縁性と冷却効率と言った
相反する課題を満足する方法がなく、コイルの冷却不十
分のため、プラズマを動かすために必要な大きさの磁界
を連続的に発生できなかった。
FIG. 7 shows the magnetic field distribution on the target upper surface and the target erosion pattern. In order to move the position of the substantially V-shaped valley where the target erosion is remarkable, that is, the position where the vertical magnetic field component crosses the substantially zero point. Vertical magnetic field component 13
A needs to be increased or decreased to 13B to 13C. But,
Accordingly, the horizontal magnetic field component 12A also changes to 12B to 12C and affects the discharge voltage. For this reason, the film forming conditions have changed, and the film quality has been distributed. Further, in order to increase or decrease the vertical magnetic field component 13A on the target upper surface to 13B to 13C, it is necessary to generate a large superimposed magnetic field by the inner and outer peripheral solenoid coils. However, applying a large amount of power to the coil generates a large amount of heat from the coil itself, and efficient coil cooling is essential for continuous operation. Originally, the coil itself has an insulating coating with poor thermal conductivity on the surface of the wire to improve insulation, so the cooling efficiency is extremely poor, that is, a method that satisfies the conflicting issues of insulation and cooling efficiency However, due to insufficient cooling of the coil, it was not possible to continuously generate a magnetic field of a magnitude necessary for moving the plasma.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段および作用】本発明は上記
点に鑑みなされたもので,放電電圧に影響しない程度の
僅かな重畳磁界にてターゲット侵食の顕著な略V字谷の
位置すなわち垂直磁界成分が略零点を横切る位置を拡縮
移動させ,ターゲットの有効利用を可能にしたスパッタ
リング方法および装置を提供することを目的とする。本
発明は,中央磁極と該中央磁極の外側を囲むように配置
した外周磁極を磁性体ヨークプレートによって磁気的に
結合した従来方式のマグネトロン磁極に対して,さらに
中央磁極の外側近傍に中央磁極を囲むように配置し,か
つ,該磁性体ヨークプレートと磁気的に結合した内周補
助磁極と,該内周補助磁極より外側で,かつ,外周磁極
の内側近傍に中央磁極を囲むように配置し,かつ,該磁
性体ヨークプレートと磁気的に結合した外周補助磁極
と,内周補助磁極と外周補助磁極の磁化強さを調整する
ために内外周補助磁極の両方かあるいはどちらか一方の
周りに設置したソレノイドコイルによって構成された磁
極構造を用いて,ターゲット上面の垂直磁界成分を緩や
かな勾配にすることで,補助磁極の周囲に配置したソレ
ノイドコイルによる僅かな重畳磁界量でターゲット侵食
の顕著な略V字谷の位置すなわち垂直磁界成分が略零点
を横切る位置を移動させてスパッタリングを行うように
したものであり,結果として,実現可能なソレノイドコ
イルの冷却構造で,放電電圧を大きく変えることなく,
プラズマ濃密領域を矩形ターゲット中心線に対して拡縮
移動させることができ,ターゲットの利用効率を飛躍的
に向上させることができるようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has been made in consideration of the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a sputtering method and an apparatus in which a position where a component crosses a substantially zero point is scaled and moved so that a target can be effectively used. According to the present invention, a center magnetic pole and a peripheral magnetic pole arranged so as to surround the outside of the center magnetic pole are magnetically coupled to each other by a magnetic yoke plate. An inner auxiliary magnetic pole magnetically coupled to the magnetic yoke plate; and an outer magnetic pole disposed outside the inner magnetic auxiliary pole and near the inner magnetic pole to surround the central magnetic pole. And an outer auxiliary magnetic pole magnetically coupled to the magnetic yoke plate and / or an inner or outer auxiliary magnetic pole for adjusting the magnetization strength of the inner and outer auxiliary magnetic poles. By using the magnetic pole structure composed of the installed solenoid coils, the vertical magnetic field component on the top surface of the target is made to have a gentle gradient, so that the solenoid coils arranged around the auxiliary magnetic poles The sputtering is performed by moving the position of the substantially V-shaped valley where the target erosion is remarkable, that is, the position where the vertical magnetic field component crosses the substantially zero point, with a slight superimposed magnetic field amount. With a cooling structure, without greatly changing the discharge voltage,
The plasma dense region can be expanded and contracted with respect to the center line of the rectangular target, and the use efficiency of the target can be greatly improved.

【0010】[0010]

【実施例】図1〜図3に示す本発明の各実施例を説明す
る。図1〜図3において図4〜図7の符号と同一の符号
は、図4〜図7で説明したものと同一なので、その説明
は省略する。図1は本発明の主要構成を示すもので、図
2はターゲット上面への漏れ磁界分布の操作とターゲッ
ト侵食パターンの関係を示したものである。図1と図2
において、17Aは中央磁極の外側近傍に環状(レース
トラック状)に配置されかつ磁性体ヨークプレートと磁
気的に結合した内周補助磁極、17Bは外周磁極の内側
近傍で内周補助磁極の外側に環状(レーストラック状)
に配置されかつ磁性体ヨークプレートと磁気的に結合し
た外周補助磁極、18は外周補助磁極の周囲に設置され
た外周補助磁極用コイルである。19Aは外周補助磁極
用コイル18を励磁しない場合のターゲット上面の水平
磁界成分、20Aはその場合のターゲット上面の垂直磁
界成分、21Aはその場合のプラズマを封じ込めるため
の磁力線の模式図、22Aはターゲット上面に磁力線2
1Aによって封じ込められたレーストラック状プラズマ
リングの模式図、23Aはその場合のターゲット侵食パ
ターン、19Bは外周補助磁極用コイル18をプラス方
向(コイルの内側に磁力線が向かう方向)に励磁した場
合のターゲット上面の水平磁界成分、20Bはその場合
のターゲット上面の垂直磁界成分、21Bはその場合の
プラズマを封じ込めるための磁力線の模式図、22Bは
ターゲット上面に磁力線21Bによって封じ込められた
レーストラック状プラズマリングの模式図、23Bはそ
の場合のターゲット侵食パターン、19Cは外周補助磁
極用コイル18をマイナス方向(コイルの外側に磁力線
が向かう方向)に励磁した場合のターゲット上面の水平
磁界成分、20Cはその場合のターゲット上面の垂直磁
界成分、21Cはその場合のプラズマを封じ込めるため
の磁力線の模式図、22Cはターゲット上面に磁力線2
1Cによって封じ込められたレーストラック状プラズマ
リングの模式図、23Cはその場合のターゲット侵食パ
ターン、24はレーストラック状プラズマリングを22
A〜22B〜22Cまで拡縮移動させることで総合的に
得られたターゲット侵食パターンである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 will be described. 1 to 3, the same reference numerals as those in FIGS. 4 to 7 are the same as those described in FIGS. 4 to 7, and thus description thereof will be omitted. FIG. 1 shows the main configuration of the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between the operation of the leakage magnetic field distribution on the target upper surface and the target erosion pattern. 1 and 2
In the figure, 17A is an inner peripheral auxiliary magnetic pole arranged annularly (race track shape) near the outside of the central magnetic pole and magnetically coupled to the magnetic yoke plate, and 17B is near the inner side of the outer magnetic pole and outside of the inner peripheral auxiliary magnetic pole. Annular (race track shape)
And an outer peripheral auxiliary magnetic pole 18 magnetically coupled to the magnetic yoke plate. Reference numeral 18 denotes an outer peripheral auxiliary magnetic pole coil installed around the outer peripheral auxiliary magnetic pole. 19A is a horizontal magnetic field component on the upper surface of the target when the outer peripheral auxiliary pole coil 18 is not excited, 20A is a vertical magnetic field component on the upper surface of the target in that case, 21A is a schematic diagram of magnetic lines of force for containing plasma in that case, 22A is a target. Magnetic field lines 2 on top
Schematic diagram of a racetrack-shaped plasma ring enclosed by 1A, 23A is a target erosion pattern in that case, 19B is a target when the coil 18 for the outer peripheral auxiliary magnetic pole is excited in the plus direction (the direction of the magnetic field lines toward the inside of the coil). The horizontal magnetic field component on the upper surface, 20B is the vertical magnetic field component on the target upper surface in that case, 21B is a schematic diagram of the magnetic field lines for containing the plasma in that case, 22B is the race track-like plasma ring sealed on the target upper surface by the magnetic field lines 21B. A schematic diagram, 23B is a target erosion pattern in that case, 19C is a horizontal magnetic field component on the upper surface of the target when the outer peripheral auxiliary pole coil 18 is excited in a minus direction (a direction in which the lines of magnetic force are directed outside the coil), and 20C is a case in that case. The vertical magnetic field component on the upper surface of the target, 21C is Schematic diagram of the magnetic field lines for containing the plasma in the case of, 22C are field lines 2 to the target top
1C is a schematic view of a racetrack-like plasma ring enclosed by 1C, 23C is a target erosion pattern in that case, 24 is a racetrack-like plasma ring, 22.
It is the target erosion pattern obtained comprehensively by moving it to A to 22B to 22C.

【0011】従来技術と同様に,基板3は真空容器1に
図示していないゲートバルブを介して搬入され,基板ヒ
ータ2によって加熱され,さらに,搬送機構によってタ
ーゲット上面を等速度で通過する。その際,ターゲット
背面に配置された中央磁極7Aと外周磁極7Bと内周補
助磁極17Aと外周補助磁極17Bによって発生した漏
れ磁界に,外周補助磁極用コイル18によって生じる磁
界を重畳することでターゲット上面にできたプラズマリ
ングを22A〜22B〜22Cのようにターゲット中心
に対して,プラズマの位置と滞在時間の組み台わせで拡
縮移動させ矩形ターゲット5をスパッタし,通過中の基
板3に成膜させる。ターゲット侵食の顕著な略V字谷の
位置がターゲット中心に対して拡縮移動できるためター
ゲットの有効利用が可能となる。
As in the prior art, the substrate 3 is carried into the vacuum vessel 1 through a gate valve (not shown), is heated by the substrate heater 2, and passes over the upper surface of the target at a constant speed by the transfer mechanism. At this time, the magnetic field generated by the outer auxiliary magnetic pole coil 18 is superimposed on the leakage magnetic field generated by the central magnetic pole 7A, the outer magnetic pole 7B, the inner auxiliary magnetic pole 17A, and the outer auxiliary magnetic pole 17B arranged on the rear surface of the target. The plasma ring formed as described above is enlarged and reduced with respect to the center of the target like 22A to 22B to 22C according to the combination of the position of the plasma and the dwell time to sputter the rectangular target 5 and form a film on the substrate 3 passing therethrough. . Since the position of the substantially V-shaped valley where the target erosion is noticeable can be enlarged and reduced with respect to the center of the target, the target can be effectively used.

【0012】図2はターゲット上面の磁界分布とターゲ
ツト侵食パターンを示したものであるが、ターゲット侵
食の顕著な略V字谷の位置すなわち垂直磁界成分が略零
状態で零点を横切る位置を移動させるためには垂直磁界
成分20Aを20B〜20Cと増減させる必要がある
が、略零状態で零点を横切る位置での垂直磁界成分は、
図7に示すプラズマ制御式スパッタリング装置の場合と
比べて緩やかな勾配になっているため、僅かな重畳磁界
で垂直磁界成分が略零点を横切る位置を拡縮移動させる
ことができ、それに伴って水平磁界成分19Aは19B
〜19Cとほとんど変化せず、プラズマ移動による放電
電圧への影響はほとんどないことになる。さらに、僅か
な重畳磁界で操作できるため、ソレノイドコイルへの負
荷が少なくてすみ、実現可能な冷却構造にて所望の発生
磁界を得ることができる。さらに、ターゲツトの有効利
用が可能であるため、高価なターゲットを用いた場合の
大面積基板への低コスト成膜として威力を発揮するもの
である。
FIG. 2 shows the magnetic field distribution on the target upper surface and the target erosion pattern. The position of the substantially V-shaped valley where the target erosion is remarkable, that is, the position where the vertical magnetic field component crosses the zero point in a substantially zero state is moved. For this purpose, it is necessary to increase or decrease the vertical magnetic field component 20A to 20B to 20C. However, the vertical magnetic field component at a position crossing the zero point in a substantially zero state is:
Since the gradient is gentler than that in the case of the plasma controlled sputtering apparatus shown in FIG. 7, the position where the vertical magnetic field component crosses the substantially zero point can be expanded and contracted with a slight superimposed magnetic field. Component 19A is 19B
-19C, which is almost the same, and there is almost no influence on the discharge voltage due to the plasma movement. Further, since operation can be performed with a slight superimposed magnetic field, the load on the solenoid coil can be reduced, and a desired generated magnetic field can be obtained with a feasible cooling structure. Further, since the target can be effectively used, the method is effective as a low-cost film formation on a large-area substrate when an expensive target is used.

【0013】図3は本発明の第2の実施例を示すもの
で、図1に示した構造と大体同じである。ただ、違う所
は、内周補助磁極17Aが中央磁極7Aと逆方向に着磁
され、外周補助磁極17Bが外周磁極7Bと逆方向に着
磁されていることである。図3に示すものにおいても、
前記図2を用いて説明したものとほぼ同様な作用効果が
得られた。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, which is almost the same as the structure shown in FIG. However, the difference is that the inner peripheral auxiliary magnetic pole 17A is magnetized in the opposite direction to the central magnetic pole 7A, and the outer peripheral auxiliary magnetic pole 17B is magnetized in the opposite direction to the outer magnetic pole 7B. In the one shown in FIG.
Almost the same effects as those described with reference to FIG. 2 were obtained.

【0014】本発明の実施例では説明してないが,内周
補助磁極用コイルの操作あるいは内外周補助磁極用コイ
ル相方の組合せ操作でも本発明の効果が得られる。ま
た,中央磁極と内周補助磁極の間隔および相対的高さの
違い,あるいは,外周磁極と外周補助磁極の間隔および
相対的高さの違いを調整できる構造にすることでターゲ
ット上面の垂直磁界成分の勾配を微調整可能となる。ま
た,本発明は矩形カソードについて説明しているが,円
形カソードについても同様の効果が期待できる。
Although not described in the embodiments of the present invention, the effect of the present invention can be obtained by operating the coil for the inner peripheral auxiliary magnetic pole or the combination operation of the coils for the inner and outer auxiliary magnetic poles. In addition, the structure that can adjust the difference in the distance and relative height between the center magnetic pole and the inner peripheral auxiliary pole, or the difference in the distance and relative height between the outer magnetic pole and the outer peripheral auxiliary pole can be adjusted. Can be finely adjusted. Although the present invention has been described with reference to a rectangular cathode, similar effects can be expected with a circular cathode.

【0015】次に本発明の実施例および比較例について
説明する。 (比較例1) ターゲット5の外形寸法は8インチ×25インチ、厚さ
6mm、磁極構造は図4と図5に示したような従来方式
で、中央磁極7Aは幅18mmで高さ28mmで長さ4
00mmの棒状希土類磁石で残留磁束密度10000G
auss、上面がN極になるよう配置されている。外周
磁極7Bは幅18mmで高さ28mmで600mm×2
00mmの略□形状をした希土類磁石で残留磁束密度1
0000Gauss、上面がS極になるよう中央磁極7
Aの外側を囲むように配置されている。中央磁極7Aと
外周磁極7Bを磁気的に結合する磁性体ヨークプレート
8の比透磁率は2500で、ターゲット5には銅を用い
た。図10(A)はターゲツト上面の漏れ磁界分布で、
図10(B)はターゲット5の侵食パターンを示したも
のである。ターゲット5の侵食パターンは略V字谷とな
っており、ターゲット利用率は18%と低い値であっ
た。
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described. (Comparative Example 1) The external dimensions of the target 5 are 8 inches × 25 inches, the thickness is 6 mm, and the magnetic pole structure is the conventional method as shown in FIGS. 4 and 5. The central magnetic pole 7A is 18 mm wide, 28 mm high and long. 4
100mm rod-shaped rare earth magnet with residual magnetic flux density of 10,000G
auss, the upper surface is arranged as an N pole. The outer magnetic pole 7B has a width of 18 mm, a height of 28 mm and 600 mm × 2.
A rare earth magnet with a substantially square shape of 00 mm and a residual magnetic flux density of 1
0000 Gauss, central magnetic pole 7 so that upper surface is S pole
It is arranged so as to surround the outside of A. The magnetic yoke plate 8 for magnetically coupling the center magnetic pole 7A and the outer magnetic pole 7B has a relative magnetic permeability of 2500 and the target 5 is made of copper. FIG. 10A shows the leakage magnetic field distribution on the upper surface of the target.
FIG. 10B shows an erosion pattern of the target 5. The erosion pattern of the target 5 was a substantially V-shaped valley, and the target utilization was a low value of 18%.

【0016】 (比較例2) 比較例1の従来方式の磁極構造において、図6と図7に
示したように、中央磁極7Aと外周磁極7Bの間に、素
線径3mmで巻数130回で断面形状50mm×40m
mで外形寸法530mm×150mmの略□形状した内
周ソレノイドコイル15Aが配置されている。外周磁極
7Bの外側には素線径3mmで巻数130回で断面形状
50mm×40mmで外形寸法720mm×350mm
の略□形状した外周ソレノイドコイル15Bが配置され
ている。図11と図12(A)はターゲット上面の漏れ
磁界分布で、図12(B)はターゲット5の侵食パター
ンを示したものである。図11(A)に示したもの、お
よび、図12(B)中、添え字#1が記されたものは、
内周ソレノイドコイル15Aへの励磁電流を+40A、
外周ソレノイドコイル15Bへの励磁電流を+20A
(励磁電流のプラス方向:コイルの内側に磁力線が向か
う方向)流した場合のものである。図11(B)に示し
たもの、および、図12(B)中、添え字#2が記され
たものは、内周ソレノイドコイル15Aへの励磁電流を
−30A、外周ソレノイドコイル15Bへの励磁電流を
−40A(励磁電流のマイナス方向:コイルの外側に磁
力線が向かう方向)流した場合のものである。図12
(A)に示したもの、および、図12(B)中、添え字
#3が記されたものは、内外周ソレノイドコイル15
A、15Bとも励磁電流を流さない場合のものである。
ソレノイドコイル15A、15Bへの励磁電流を操作す
ることで、ターゲット5の侵食の顕著な略V字谷の位置
がターゲット中心線に対して拡縮移動できるためターゲ
ット利用率が40%と改善できた。しかし、プラズマを
動かすためには、垂直磁界成分で±500Gaussと
いう大きな重畳磁界が必要であり、実現可能な冷却構造
によるコイルでは1時間の連続運転しかもたない。さら
に、コイルによる磁界を畳合することで水平磁界成分も
変化し、350v〜580vというように放電電圧にも
影響を与えた。例えば、透明導電膜のように放電電圧に
よって膜質に影響を及ぼすような膜種については、プラ
ズマを動かすことに伴って膜質に分布が生じた。
(Comparative Example 2) In the conventional magnetic pole structure of Comparative Example 1, as shown in FIGS. 6 and 7, between the central magnetic pole 7A and the outer peripheral magnetic pole 7B, with a wire diameter of 3 mm and 130 turns. Cross section shape 50mm × 40m
An approximately □ -shaped inner peripheral solenoid coil 15A having an outer dimension of 530 mm × 150 mm is disposed. Outside the outer magnetic pole 7B, the wire diameter is 3 mm, the number of turns is 130, the cross-sectional shape is 50 mm × 40 mm, and the outer size is 720 mm × 350 mm.
A substantially square shaped outer peripheral solenoid coil 15B is disposed. FIGS. 11 and 12 (A) show the leakage magnetic field distribution on the target upper surface, and FIG. 12 (B) shows the erosion pattern of the target 5. Those shown in FIG. 11 (A) and those shown in FIG. 12 (B) with a subscript # 1 are:
The excitation current to the inner solenoid coil 15A is + 40A,
Exciting current to outer solenoid coil 15B is + 20A
(Positive direction of exciting current: direction in which lines of magnetic force are directed toward the inside of the coil). In FIG. 11 (B) and FIG. 12 (B), the subscript # 2 indicates that the excitation current to the inner solenoid coil 15A is -30A and the excitation current to the outer solenoid coil 15B is This is a case in which a current of −40 A (a negative direction of the exciting current: a direction in which the lines of magnetic force are directed to the outside of the coil) flows. FIG.
12A and in FIG. 12B, the subscript # 3 is used for the inner and outer solenoid coils 15.
Both A and 15B are those in which no exciting current is passed.
By manipulating the exciting current to the solenoid coils 15A and 15B, the position of the substantially V-shaped valley where the erosion of the target 5 is remarkable can be expanded and contracted with respect to the target center line, so that the target utilization rate can be improved to 40%. However, in order to move the plasma, a large superimposed magnetic field of ± 500 Gauss is required in the vertical magnetic field component, and the coil having the cooling structure that can be realized has only one hour of continuous operation. Further, by convolving the magnetic field generated by the coil, the horizontal magnetic field component also changed, which affected the discharge voltage as in the range of 350 V to 580 V. For example, with respect to a film type such as a transparent conductive film that affects the film quality by a discharge voltage, the distribution of the film quality is caused by moving the plasma.

【0017】 (実施例1) 比較例1の従来方式の磁極構造において中央磁極7Aの
4mm外側で中央磁極7Aを囲むように配置された幅2
mmで比透磁率2500の磁性体製の内周補助磁極17
Aが磁性体ヨークプレート8と磁気的に結合されてい
る。外周磁極7Bの4mm内側には中央磁極7Aを囲む
ように配置された幅2mmで比透磁率2500の磁性体
製の外周補助磁極17Bが磁性体ヨークプレート8と磁
気的に結合され、さらに、外周補助磁極17Bの周囲を
素線径3mmで段数1段、巻数12巻の外周補助磁極用
コイル18が配置されている。図8と図9(A)はター
ゲット上面の漏れ磁界分布で、図9(B)はターゲット
5の侵食パターンを示したものである。図8(A)に示
したもの、および、図9(B)中、添え字#1が記され
たものは、外周補助磁極用コイル18への励磁電流を+
20A(励磁電流のプラス方向:コイルの内側に磁力線
が向かう方向)流した場合のものである。図8(B)に
示したもの、および、図9(B)中、添え字#2が記さ
れたものは、外周補助磁極用コイル18への励磁電流を
−20A(励磁電流のマイナス方向:コイルの外側に磁
力線が向かう方向)流した場合のものである。図9
(A)に示したもの、および、図9(B)中、添え字#
3が記されたものは、外周補助磁極用コイル18へ励磁
電流を流さない場合のものである。ソレノイドコイル1
8への励磁電流を操作することで、ターゲット5の侵食
の顕著な略V字谷の位置がターゲット中心に対して拡縮
移動できるためターゲット5の利用効率が45%と改善
できた。また、プラズマを動かすために、垂直磁界成分
で±100Gaussという僅かな畳合磁界で済むため
に、実現可能な冷却構造のコイルで連続運転が可能とな
った。さらに、コイルによる磁界を畳合することで水平
磁界成分もほとんど変化せず、350v〜360vとい
うように放電電圧の変化も僅かである。
Example 1 In the conventional magnetic pole structure of Comparative Example 1, a width 2 disposed so as to surround the central magnetic pole 7A 4 mm outside the central magnetic pole 7A.
Inner circumference auxiliary magnetic pole 17 made of a magnetic material having a relative magnetic permeability of 2,500 mm
A is magnetically coupled to the magnetic yoke plate 8. A peripheral auxiliary magnetic pole 17B made of a magnetic material having a relative permeability of 2500 and having a width of 2 mm, which is disposed so as to surround the central magnetic pole 7A, is magnetically coupled to the magnetic yoke plate 8 4 mm inside the peripheral magnetic pole 7B. Around the auxiliary magnetic pole 17B, a coil 18 for an outer peripheral auxiliary magnetic pole having a wire diameter of 3 mm, one step and 12 turns is arranged. 8 and 9A show the leakage magnetic field distribution on the upper surface of the target, and FIG. 9B shows the erosion pattern of the target 5. 8 (A) and FIG. 9 (B), the subscript # 1 indicates that the exciting current to the outer peripheral magnetic pole coil 18 is +
This is a case in which a current of 20 A (a positive direction of the exciting current: a direction in which the magnetic force lines are directed inside the coil) flows. 8B and in FIG. 9B, the subscript # 2 indicates that the excitation current to the outer peripheral auxiliary pole coil 18 is -20 A (the negative direction of the excitation current: This is the case where the magnetic flux flows toward the outside of the coil. FIG.
9A and in FIG. 9B, the subscript #
The reference numeral 3 indicates a case where no exciting current is applied to the outer peripheral auxiliary pole coil 18. Solenoid coil 1
By manipulating the exciting current to 8, the position of the substantially V-shaped valley where the erosion of the target 5 is remarkable can be enlarged and reduced with respect to the center of the target, so that the utilization efficiency of the target 5 can be improved to 45%. In addition, since a small convoluted magnetic field of ± 100 Gauss with a vertical magnetic field component is required to move the plasma, continuous operation is possible with a coil having a cooling structure that can be realized. Furthermore, by convolving the magnetic field generated by the coil, the horizontal magnetic field component hardly changes, and the change in the discharge voltage is small, for example, 350 v to 360 v.

【0018】(実施例2)比較例1の従来方式の磁極構
造において中央磁極7Aの外側で外形寸法4mm×8m
m,残留磁束密度10000Gauss,上面がS極に
着磁されて,かつ中央磁極7Aを囲むように配置され,
比透磁率2500の磁性体製のヨーク8Aで磁性体ヨー
クプレート8と磁気的に結合された内周補助磁極17A
が配置され,外周磁極7Bの内側で外形寸法4mm×8
mm,残留磁束密度10000Gauss,上面がN極
に着磁されて,かつ中央磁極7Aおよび内周補助磁極1
7Aを囲むように配置され,比透磁率2500の磁性体
製のヨーク8Bで磁性体ヨークプレート8と磁気的に結
合された外周補助磁極17Bが配置されている。さらに
外周補助磁極17Bの周囲を素線径3mmで段数1段,
巻数12巻の外周補助磁極用コイル18が配置されてい
る。この場合も,実施例1の場合とほぼ同様な作用効果
が得られ,ターゲット利用効率が45%と改善できた。
また,プラズマを動かすために,垂直磁界成分で±10
0Gaussという僅かな畳合磁界で済むために,実現
可能な冷却構造のコイルで連続運転が可能となった。さ
らに,コイルによる磁界を重畳することで水平磁界成分
もほとんど変化せず,350v〜360vというように
放電電圧の変化も僅かである。
(Embodiment 2) In the conventional magnetic pole structure of Comparative Example 1, the outer dimensions are 4 mm × 8 m outside the central magnetic pole 7 A.
m, the residual magnetic flux density is 10,000 Gauss, the upper surface is magnetized to the S pole, and is arranged so as to surround the central magnetic pole 7A.
Inner circumference auxiliary magnetic pole 17A magnetically coupled to magnetic yoke plate 8 by magnetic yoke 8A having relative magnetic permeability of 2500
Are arranged, and the outer dimensions are 4 mm × 8 inside the outer magnetic pole 7B.
mm, residual magnetic flux density of 10,000 Gauss, the upper surface is magnetized to the N pole, and the center magnetic pole 7A and the inner peripheral auxiliary magnetic pole 1
An outer peripheral auxiliary magnetic pole 17B is disposed so as to surround 7A and is magnetically coupled to the magnetic yoke plate 8 by a magnetic yoke 8B having a relative magnetic permeability of 2500. Further, the circumference of the outer peripheral auxiliary magnetic pole 17B is one step with a wire diameter of 3 mm,
An outer peripheral magnetic pole coil 18 having 12 turns is arranged. Also in this case, almost the same operation and effect as those of the first embodiment were obtained, and the target use efficiency was improved to 45%.
In addition, in order to move the plasma, a vertical magnetic field component of ± 10
Since only a small converging magnetic field of 0 Gauss was required, continuous operation was possible with a coil having a feasible cooling structure. Further, the superposition of the magnetic field generated by the coil hardly changes the horizontal magnetic field component, and the change in the discharge voltage is small, for example, from 350 V to 360 V.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように,本発明
によれば,特許請求の範囲に記載したような方法と装置
にしたので,ターゲットの利用効率が向上し,また,垂
直磁界成分が僅かな畳合磁界で済むために実現可能な冷
却構造のコイルで連続運転が可能となる。また,水平磁
界成分もほとんど変化せず,放電電圧の変化も僅かであ
り,効率の良いスパッタリングを確実容易に行うことが
できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the method and apparatus described in the claims are used, the utilization efficiency of the target is improved, and the vertical magnetic field component is reduced. Continuous operation is possible with a coil having a cooling structure that can be realized because only a small convoluted magnetic field is required. In addition, the horizontal magnetic field component hardly changes, and the change in the discharge voltage is slight, so that efficient sputtering can be performed easily and reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の方法および装置の1実施例を示す説明
図で、主要構成を示す図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a method and an apparatus of the present invention, showing a main configuration.

【図2】図1に示すものにおけるタ−ゲット上面への漏
れ磁界分布の操作とタ−ゲット浸食パタ−ンの関係を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the operation of the distribution of the leakage magnetic field on the upper surface of the target and the target erosion pattern in FIG.

【図3】本発明の方法を実施するための装置の他の実施
例を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment of an apparatus for performing the method of the present invention.

【図4】従来の方法および装置の1例を示す説明図であ
り、主要構成を示す図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a conventional method and apparatus, and is a diagram showing a main configuration.

【図5】図4に示すものにおけるタ−ゲット上面への漏
れ磁界分布とタ−ゲットの浸食パタ−ンを示す図であ
る。
5 is a diagram showing a leakage magnetic field distribution on the upper surface of the target and an erosion pattern of the target in FIG.

【図6】従来の方法および装置の一部を改良したものの
1例を示す説明図で、主要構成を示す図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a partially improved conventional method and apparatus, showing a main configuration.

【図7】図6に示すものにおけるタ−ゲット上面への漏
れ磁界分布の操作とタ−ゲット浸食パタ−ンを示す図で
ある。
7 is a diagram showing the operation of the leakage magnetic field distribution on the upper surface of the target and the target erosion pattern in FIG.

【図8】(A)、(B)は本発明を実施した場合のタ−
ゲット上面の磁界分布の実施例を示す図である。
FIGS. 8A and 8B are graphs showing a case where the present invention is implemented.
It is a figure which shows the Example of the magnetic field distribution of a get upper surface.

【図9】(A)は本発明を実施した場合のタ−ゲット上
面の磁界分布の他の実施例を示す図、(B)は本発明を
実施した場合の浸食パタ−ンの1実施例を示す図であ
る。
FIG. 9A is a view showing another embodiment of the magnetic field distribution on the upper surface of the target when the present invention is implemented, and FIG. 9B is an embodiment of the erosion pattern when the present invention is implemented. FIG.

【図10】(A)は図4、図5に示した従来の方法にお
けるタ−ゲット上面の磁界分布の1例を示す図、(B)
は前記従来の方法を実施した場合の浸食パタ−ンの1例
を示す図である。
10A is a diagram showing an example of a magnetic field distribution on the target upper surface in the conventional method shown in FIGS. 4 and 5, and FIG.
FIG. 4 is a view showing an example of an erosion pattern when the above-mentioned conventional method is performed.

【図11】(A)、(B)は図6、図7に示した従来の
方法の改良型におけるタ−ゲット上面の磁界分布の1例
を示す図である。
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing one example of a magnetic field distribution on the upper surface of a target in an improved type of the conventional method shown in FIGS. 6 and 7. FIG.

【図12】(A)は図6、図7に示した従来の方法の改
良型におけるタ−ゲット上面の磁界分布の他の例を示す
図、(B)は前記従来の方法の改良型における浸食パタ
−ンの1例を示す図である。
12A is a diagram showing another example of the magnetic field distribution on the upper surface of the target in the improved type of the conventional method shown in FIGS. 6 and 7, and FIG. 12B is a diagram in the improved type of the conventional method. It is a figure which shows an example of an erosion pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 2 基板加熱ヒ−タ 3 基板 4 シャッタ 5 矩形タ−ゲット 6 矩形カソ−ド 7A 中央磁極 7B 外周磁極 8 磁性体ヨ−クプレ−ト 9A、9B、9C 磁力線 10A、10B、10C レ−ストラック状プラズマ
リング 11 主放電用高圧電源 12A、12B、12C タ−ゲット上面の水平磁界
成分 13A、13B、13C タ−ゲット上面の垂直磁界
成分 14A、14B、14C タ−ゲット浸食パタ−ン 15A 内周ソレノイドコイル 15B 外周ソレノイドコイル 16 タ−ゲットの総合浸食パタ−ン 17A 内周補助磁極 17B 外周補助磁極 18 外周補助磁極用コイル 19A、19B、19C タ−ゲット上面の水平磁界
成分 20A、20B、20C タ−ゲット上面の垂直磁界
成分 21A、21B、21C 磁力線 22A、22B、22C レ−ストラック状プラズマ
リング 23A、23B、23C タ−ゲット浸食パタ−ン 24 タ−ゲットの総合浸食パタ−ン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Substrate heating heater 3 Substrate 4 Shutter 5 Rectangular target 6 Rectangular cathode 7A Central magnetic pole 7B Outer magnetic pole 8 Magnetic yoke plate 9A, 9B, 9C Magnetic field lines 10A, 10B, 10C Straced plasma ring 11 Main discharge high voltage power supply 12A, 12B, 12C Horizontal magnetic field component on target upper surface 13A, 13B, 13C Vertical magnetic field component on target upper surface 14A, 14B, 14C Target erosion pattern 15A Inner circumference solenoid coil 15B Outer circumference solenoid coil 16 Total erosion pattern of target 17A Inner circumference auxiliary magnetic pole 17B Outer circumference auxiliary magnetic pole 18 Outer circumference auxiliary magnetic pole coil 19A, 19B, 19C Horizontal magnetic field component on target upper surface 20A, 20B, 20C Vertical magnetic field component on target upper surface 21A, 21B, 21C Magnetic field lines 22A 22B, 22C Les - Struck-shaped plasma rings 23A, 23B, 23C data - target erosion pattern - down 24 data - overall erosion of the target pattern - down

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 矩形ターゲットを用いた通過式スパッタ
リング方法において,中央磁極と該中央磁極の外側を囲
むように配置した外周磁極を磁性体ヨークプレートによ
って磁気的に結合した矩形ターゲット用マグネトロン磁
極に対して,さらに中央磁極の外側近傍に中央磁極を囲
むように配置し,かつ,該磁性体ヨークプレートと磁気
的に結合した内周補助磁極と,該内周補助磁極より外側
で,かつ,外周磁極の内側近傍に中央磁極を囲むように
配置し,かつ,該磁性体ヨークプレートと磁気的に結合
した外周補助磁極と,内周補助磁極と外周補助磁極の磁
化強さを調整するために内外周補助磁極の両方かあるい
はどちらか一方の周りに設置したソレノイドコイルによ
って構成された磁極構造を用いて,ターゲット上面の垂
直磁界成分を緩やかな勾配にすることで,補助磁極の周
囲に配置したソレノイドコイルにより放電電圧に影響し
ない程度の僅かな重畳磁界量でターゲット侵食の顕著な
略V字谷の位置すなわちターゲット上面の垂直磁界成分
が略零点を横切る位置をターゲット中心に対して拡縮移
動させてスパッタリングを行うようにした通過式スパッ
タリング方法。
In a pass-through sputtering method using a rectangular target, a central magnetic pole and an outer peripheral magnetic pole arranged so as to surround the outside of the central magnetic pole are magnetically coupled to a magnetron magnetic pole for a rectangular target by a magnetic yoke plate. An inner peripheral auxiliary magnetic pole disposed so as to surround the central magnetic pole near the outer side of the central magnetic pole and magnetically coupled to the magnetic yoke plate; and an outer magnetic pole outside the inner peripheral auxiliary magnetic pole and outside the inner peripheral auxiliary magnetic pole. An outer peripheral auxiliary magnetic pole that is disposed in the vicinity of the inner side of the central magnetic pole so as to surround the central magnetic pole and is magnetically coupled to the magnetic yoke plate; and an inner and outer peripheral for adjusting the magnetization strength of the inner peripheral auxiliary magnetic pole and the outer peripheral auxiliary magnetic pole. Slow the vertical magnetic field component on the top surface of the target by using a magnetic pole structure composed of a solenoid coil installed around one or both of the auxiliary magnetic poles. With a small gradient, the position of the substantially V-shaped valley where the target erosion is remarkable, that is, the vertical magnetic field component on the top surface of the target is substantially reduced with a small superimposed magnetic field amount that does not affect the discharge voltage by the solenoid coil disposed around the auxiliary magnetic pole. A pass-type sputtering method in which a position crossing a zero point is enlarged / reduced with respect to a target center to perform sputtering.
【請求項2】 矩形ターゲットを用いた通過式スパッタ
リング装置において,中央磁極と該中央磁極の外側を囲
むように配置した外周磁極を磁性体ヨークプレートによ
って磁気的に結合した矩形ターゲット用マグネトロン磁
極に対して,さらに中央磁極の外側近傍に中央磁極を囲
むように配置し,かつ,該磁性体ヨークプレートと磁気
的に結合した内周補助磁極と,該内周補助磁極より外側
で,かつ,外周磁極の内側近傍に中央磁極を囲むように
配置し,かつ,該磁性体ヨークプレートと磁気的に結合
した外周補助磁極と,内周補助磁極と外周補助磁極の磁
化強さを調整するための内外周補助磁極の両方かあるい
はどちらか一方の周りに設置したソレノイドコイルによ
って構成された磁極構造にした通過式スパッタリング装
置。
2. A magnetron magnet for a rectangular target in which a central magnetic pole and an outer peripheral magnetic pole arranged so as to surround the outside of the central magnetic pole are magnetically coupled by a magnetic yoke plate in a pass-through sputtering apparatus using a rectangular target. An inner peripheral auxiliary magnetic pole disposed so as to surround the central magnetic pole near the outer side of the central magnetic pole and magnetically coupled to the magnetic yoke plate; and an outer magnetic pole outside the inner peripheral auxiliary magnetic pole and outside the inner peripheral auxiliary magnetic pole. An outer peripheral auxiliary magnetic pole which is disposed in the vicinity of the inner side and surrounds the central magnetic pole and is magnetically coupled to the magnetic yoke plate; and an inner and outer peripheral for adjusting the magnetization strength of the inner and outer auxiliary magnetic poles. A pass-through sputtering apparatus having a magnetic pole structure constituted by solenoid coils installed around both or either of the auxiliary magnetic poles.
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