JP3411312B2 - Magnetron sputter cathode and method of adjusting film thickness distribution - Google Patents

Magnetron sputter cathode and method of adjusting film thickness distribution

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JP3411312B2
JP3411312B2 JP26967492A JP26967492A JP3411312B2 JP 3411312 B2 JP3411312 B2 JP 3411312B2 JP 26967492 A JP26967492 A JP 26967492A JP 26967492 A JP26967492 A JP 26967492A JP 3411312 B2 JP3411312 B2 JP 3411312B2
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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、非磁性体をターゲット
とするマグネトロン・スパッタカソードに関し、特に基
板に非磁性体ターゲット材を均一に成膜するためのマグ
ネトロン・スパッタカソードおよび膜厚分布の調整方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetron sputter cathode targeting a non-magnetic material, and in particular, a magnetron sputter cathode for uniformly depositing a non-magnetic target material on a substrate and adjustment of film thickness distribution. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】図5は、従来のマグネト
ロン型スパッタ装置における丸型のスパッタカソード
1’の側断面を示しており、これは図示しないが公知の
ように真空槽に組み込まれている。図において17で示
される部分はこの真空槽の壁部である。また、図示しな
いが、真空槽内にはスパッタカソード1’に対向して配
される成膜されるべき基板及びアノード電極が設けられ
ている。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a side cross section of a round sputtering cathode 1'in a conventional magnetron type sputtering apparatus, which is not shown but is incorporated in a vacuum chamber in a known manner. There is. The part indicated by 17 in the figure is the wall of this vacuum chamber. Further, although not shown, a substrate to be formed a film and an anode electrode, which are arranged so as to face the sputter cathode 1 ′, are provided in the vacuum chamber.

【0003】このようなスパッタカソード1’では、ス
パッタされるべき円盤状の非磁性体ターゲット2の上方
空間に磁場を形成すべく、その内部に図5において4、
5、6及び7で示される永久磁石を有している。これら
は図5に示すように交互に磁性を反転させて図6に示す
ように中心軸zを中心として同心的に配設され、その下
端はヨークプレート10’に固定されている。すなわ
ち、中央の永久磁石4は円柱形状を呈しており、他の永
久磁石5、6及び7はそれぞれ図示するような厚さでこ
れを取り囲む円筒形状を呈している。永久磁石4及び図
において最外周の(すなわち、これらの永久磁石のうち
最も大きい径を有する)永久磁石7の上にはそれぞれほ
ぼ円柱形状及び環状のヨーク8、9(図6においてその
一部を点線で示す)が配設されており、これらは純鉄で
なるので永久磁石4、7により磁化されその上端部をそ
れぞれS極及びN極として非磁性体ターゲット2上に磁
場を形成する。一方これらの間にある第一の永久磁石5
及び第二の永久磁石6はヨーク8、9に嵌合支持されて
いるバッキングプレート3’の下面に形成された環状の
溝19、20に嵌合しているのであるが、これらによっ
てもターゲット2上に磁場が形成される。
In such a sputter cathode 1 ', in order to form a magnetic field in the space above the disk-shaped nonmagnetic target 2 to be sputtered, in FIG.
It has permanent magnets designated by 5, 6 and 7. The magnets are alternately inverted as shown in FIG. 5 and are concentrically arranged about the central axis z as shown in FIG. 6, and the lower ends thereof are fixed to the yoke plate 10 ′. That is, the central permanent magnet 4 has a columnar shape, and the other permanent magnets 5, 6 and 7 each have a cylindrical shape surrounding the magnets with the thicknesses shown in the drawing. On the permanent magnet 4 and the outermost permanent magnet 7 in the figure (that is, having the largest diameter among these permanent magnets), there are yokes 8 and 9 each having a substantially cylindrical shape and an annular shape (a part of which is shown in FIG. 6). (Indicated by a dotted line), which are made of pure iron, are magnetized by the permanent magnets 4 and 7 to form a magnetic field on the non-magnetic target 2 with their upper ends being the S pole and the N pole, respectively. On the other hand, the first permanent magnet 5 between them
The second permanent magnet 6 and the second permanent magnet 6 are fitted in the annular grooves 19 and 20 formed in the lower surface of the backing plate 3'which is fitted and supported by the yokes 8 and 9, respectively. A magnetic field is formed on top.

【0004】バッキングプレート3’は、ターゲット2
と同心的に配設された円板状の電極であり、ターゲット
2上に電場を発生させマグネトロン放電を起こさせるべ
く図示しない印加手段により電圧が印加されるようにな
っている。また、図示せずとも、このバッキングプレー
ト3’内には、図示しない冷却水の導入出手段により外
部から冷却水を導入、循環、排出する通路が公知のよう
に形成され、これにより、バッキングプレート3’更に
はターゲット2を冷却するようになっている。
The backing plate 3'includes the target 2
Is a disk-shaped electrode concentrically arranged with a voltage applied by an applying means (not shown) to generate an electric field on the target 2 to cause magnetron discharge. Although not shown, a passage for introducing, circulating and discharging cooling water from the outside by a cooling water introducing means (not shown) is formed in the backing plate 3'in a known manner. 3 ′ Further, the target 2 is cooled.

【0005】なお、図において18は、ターゲット2を
固定するためのボルトであり、15は、スパッタカソー
ド1’の外周部を包囲し真空槽壁17とともにアース電
位となるアースシールドであり、16はこのアースシー
ルド15と13で示されるカソード枠体との間に設けら
れる絶縁体である。これにより、バッキングプレート
3’側と真空槽側とは絶縁され、また、これらは全体と
して真空槽内の気密や上述の図示しないターゲット2内
の通路の液密を保つ構造となっている。また、カソード
枠体13は固定部材14を介してヨークプレート10’
を固定しており、その上端面にはヨーク9の一部を貫通
したバッキングプレート3’の外周部が当接している。
In the drawing, 18 is a bolt for fixing the target 2, 15 is an earth shield which surrounds the outer peripheral portion of the sputter cathode 1'and which is at earth potential together with the vacuum chamber wall 17, and 16 is an earth shield. It is an insulator provided between the cathode frame body shown by the earth shields 15 and 13. As a result, the backing plate 3'side and the vacuum chamber side are insulated from each other, and as a whole, they are structured so as to maintain airtightness in the vacuum chamber and liquid-tightness of the passage in the target 2 (not shown). In addition, the cathode frame 13 is fixed to the yoke plate 10 ′ via the fixing member 14.
Is fixed, and the outer peripheral portion of the backing plate 3'that penetrates a part of the yoke 9 is in contact with the upper end surface thereof.

【0006】図7は、上述したような永久磁石4、5、
6及び7によりターゲット2上に形成される磁場の分布
を各永久磁石4、5、6及び7の設置位置に対応させて
示したものである。但し、永久磁石4、5、6及び7や
これによる磁場は軸対称であるので図5における右半分
の部分についてのみ示す。すなわち、図7のAにおける
グラフはターゲット2上での磁場分布を縦軸を磁場の強
さ、横軸を上述の中心軸zからの距離として示してお
り、このうち横軸は同時に永久磁石4、5、6、7及び
ヨーク8、9のみを示した図5の略図である図7のBに
おいて、各部材の中心軸zからの距離をも示している。
なお、図7のAのグラフにおいて磁場はターゲット2に
対する垂直成分Bvと平行(水平方向)成分Bhに分け
られ、それぞれ実線及び点線で示されている。また、上
述の永久磁石5及び6による磁場により、垂直成分Bv
は0となる位置bをヨーク8とヨーク9との間の中心か
らずれた位置に有するように,水平成分Bhはそのピー
クをヨーク8および9の近傍に有するように補正されて
分布している。
FIG. 7 shows the permanent magnets 4, 5, as described above.
The distribution of the magnetic field formed on the target 2 by 6 and 7 is shown in correspondence with the installation positions of the permanent magnets 4, 5, 6 and 7. However, since the permanent magnets 4, 5, 6 and 7 and the magnetic field generated by them are axisymmetric, only the right half portion in FIG. 5 is shown. That is, in the graph in FIG. 7A, the magnetic field distribution on the target 2 is shown with the ordinate representing the magnetic field strength and the abscissa representing the distance from the central axis z, of which the abscissa represents the permanent magnets 4 at the same time. The distance from the central axis z of each member is also shown in FIG. 7B, which is a schematic view of FIG. 5 showing only 5, 6, and 7 and the yokes 8 and 9.
In the graph of FIG. 7A, the magnetic field is divided into a vertical component Bv and a parallel (horizontal direction) component Bh with respect to the target 2, which are shown by a solid line and a dotted line, respectively. In addition, due to the magnetic field generated by the permanent magnets 5 and 6 described above, the vertical component Bv
The horizontal component Bh is corrected and distributed so that the position b becomes 0 at a position deviated from the center between the yoke 8 and the yoke 9, and the horizontal component Bh has its peak near the yokes 8 and 9. .

【0007】マグネトロン・スパッタリングは、電場と
直交する磁場を形成しこの直交する領域で電子をサイク
ロイド運動させる、いわゆる「マグネトロン放電」を利
用しており、これは図5においては、バッキングプレー
ト3’による電場と上述の永久磁石4、5、6及び7に
よる磁場とが直交するヨーク8とヨーク9との間のター
ゲット2上空間で行われる。しかしながら、図7のAに
示されているようにヨーク8、9の近傍では電場に直交
する磁場の水平成分Bhが垂直成分Bvより小さいので
この領域では電子が安定してサイクロイド運動できず、
すなわちマグネトロン放電が維持されにくく、実際には
図7のAにおいてa(中心軸zから15mm)で示され
る位置とc(中心軸zから54mm)で示される位置と
の間の領域で大部分のマグネトロン放電が起こる。この
ようなマグネトロン放電では、電子のサイクロイド運動
により真空槽内に導入された雰囲気ガスを次々にイオン
化しプラズマ密度を上昇させるのであるが、このプラズ
マ密度は磁場の垂直成分が0となる位置b(中心軸zか
ら44mm)で最大となる。したがって、この位置bで
最も活発にターゲット2のスパッタリングが行われるの
で、これは同時にターゲット2のエロージョン中心とな
る。これにより、このエロージョン中心が最も深く侵食
(エロージョン)されターゲット2は不均一に侵食され
ることとなるので、ターゲット2の使用効率が悪くな
る。また、この侵食の不均一性はスパッタリングにより
ターゲット2から飛び出す粒子の飛散方向に影響を与
え、基板に形成される薄膜の膜厚分布を不均一にするこ
ととなる。また、径の異なる多種の基板を成膜する場合
には、基板ごとに成膜される薄膜の膜厚分布を変える必
要がある。したがって、このようにターゲット2の侵食
を均一にしたり基板の膜厚分布を変えたりするには、エ
ロージョン中心の位置を変えることとなるが、このエロ
ージョン中心、すなわちBv=0の位置bには上述の永
久磁石5の作る磁場が大きく関与しているので、この永
久磁石5の設置位置を変えることによってエロージョン
中心の位置を変えることができる。
Magnetron sputtering utilizes a so-called "magnetron discharge", which forms a magnetic field orthogonal to an electric field and causes electrons to cycloidally move in this orthogonal region. This is due to the backing plate 3'in FIG. An electric field is generated in the space above the target 2 between the yoke 8 and the yoke 9 where the magnetic fields generated by the permanent magnets 4, 5, 6 and 7 are orthogonal to each other. However, as shown in A of FIG. 7, since the horizontal component Bh of the magnetic field orthogonal to the electric field is smaller than the vertical component Bv in the vicinity of the yokes 8 and 9, electrons cannot stably perform cycloid motion in this region,
That is, it is difficult to maintain the magnetron discharge, and in fact, most of the area between the position indicated by a (15 mm from the central axis z) and the position indicated by c (54 mm from the central axis z) in A of FIG. Magnetron discharge occurs. In such a magnetron discharge, the atmospheric gas introduced into the vacuum chamber is ionized one after another by the cycloidal motion of electrons to increase the plasma density, and the plasma density is at a position b (where the vertical component of the magnetic field is zero). The maximum is 44 mm from the central axis z. Therefore, since the target 2 is most actively sputtered at this position b, it becomes the erosion center of the target 2 at the same time. As a result, the erosion center is eroded deepest (erosion) and the target 2 is unevenly eroded, so that the use efficiency of the target 2 is deteriorated. Further, the nonuniformity of the erosion affects the scattering direction of the particles that fly out from the target 2 by sputtering, and makes the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate nonuniform. Further, when forming various types of substrates having different diameters, it is necessary to change the film thickness distribution of the formed thin film for each substrate. Therefore, in order to make the erosion of the target 2 uniform and to change the film thickness distribution of the substrate in this way, the position of the erosion center is changed. Since the magnetic field generated by the permanent magnet 5 is greatly involved, the position of the erosion center can be changed by changing the installation position of the permanent magnet 5.

【0008】しかしながら、従来では図5に示すように
永久磁石5が他の永久磁石4、6、7と共に同一のヨー
クプレート10’に固定されており、かつそのN極側は
バッキングプレート3’の溝に嵌合しているので、永久
磁石5の設置位置を変える、すなわち,永久磁石5を径
の異なるものに交換するには、永久磁石5のみならずヨ
ークプレート10’やこれに固定されている永久磁石
4、6、7更にはバッキングプレート3’等も一緒に交
換しなければならない。したがって、カソード全体を交
換することなり、コストがかかる。
However, in the prior art, as shown in FIG. 5, the permanent magnet 5 is fixed to the same yoke plate 10 'together with the other permanent magnets 4, 6 and 7, and its N pole side is the backing plate 3'. Since it fits in the groove, in order to change the installation position of the permanent magnet 5, that is, to replace the permanent magnet 5 with one having a different diameter, not only the permanent magnet 5 but also the yoke plate 10 'or the yoke plate 10' is fixed. The permanent magnets 4, 6 and 7 present, as well as the backing plate 3 ', etc. must be replaced together. Therefore, the entire cathode must be replaced, which is costly.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする問題点】本発明は、上記問題
に鑑みてなされ、カソード全体の交換を伴わずに第一磁
石を交換し、容易に基板の膜厚分布を調整することので
きるマグネトロン・スパッタカソードおよび膜厚分布の
調整方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is a magnetron capable of easily adjusting the film thickness distribution of a substrate by replacing the first magnet without replacing the entire cathode. -The purpose is to provide a sputtering cathode and a method of adjusting the film thickness distribution.

【0010】[0010]

【問題点を解決するための手段】上記目的は、平板状の
非磁性体ターゲットと、該非磁性体ターゲットの一面側
に配設されるバッキングプレートと、該バッキングプレ
ートと間隔をおいて配設されるヨークプレートと、両磁
極が各々前記バッキングプレート及び前記ヨークプレー
トの中央部に固定される柱状の中央磁石と、該中央磁石
と同心的にかつ両磁極を前記中央磁石に対し磁性を反転
させて配設され該両磁極がそれぞれ前記バッキングプレ
ート及び前記ヨークプレートの外周部に固定される筒形
状の外周部磁石と、前記中央磁石と前記外周部磁石との
間で前記中央磁石と同心的に配設され相互に磁性を反転
させかつ前記中央磁石に対し、及び前記外周部磁石に対
し磁性を反転させて、前記ヨークプレートに固定される
一対の筒形状の第一及び第二磁石とからなるマグネトロ
ン・スパッタカソードにおいて、マグネトロン放電領域
を変化させずに、前記ターゲット表面での垂直磁場成分
がゼロとなる位置を任意に移動可能とするように、前記
ヨークプレートを前記中央磁石及び前記第一磁石を固定
させる第一プレートと、前記第二磁石及び外周部磁石を
固定させる第二プレートとに分割し、前記中央磁石と前
記第一磁石との間の距離がそれぞれ異なる複数の第一プ
レートを予め準備しておき、その中の何れかを前記第二
プレートに対して取り付け可能としたことを特徴とする
マグネトロン・スッパタカソード、によって達成され
る。
The above object is to provide a flat non-magnetic target, a backing plate disposed on one surface side of the non-magnetic target, and a backing plate spaced apart from the backing plate. A yoke plate, a columnar central magnet whose both magnetic poles are fixed to the central portions of the backing plate and the yoke plate, respectively, and both magnetic poles are concentric with the central magnet and the magnetism of both magnetic poles is reversed relative to the central magnet. A cylindrical outer peripheral magnet, which is arranged and has both magnetic poles fixed to the outer peripheral portions of the backing plate and the yoke plate, respectively, and is arranged concentrically with the central magnet between the central magnet and the outer peripheral magnet. A pair of cylindrical first members that are fixed to the yoke plate by inverting the magnetism of each other and inverting the magnetism of the central magnet and the magnet of the outer peripheral portion. In the magnetron sputter cathode consisting of the second magnet and the second magnet, the yoke plate is arranged so that the position where the vertical magnetic field component on the target surface becomes zero can be arbitrarily moved without changing the magnetron discharge region. It is divided into a first plate for fixing the central magnet and the first magnet, and a second plate for fixing the second magnet and the outer peripheral magnet, and the central magnet and the front plate.
A plurality of first magnets with different distances from the first magnet.
Prepare the rate in advance, and select one of them from the second
It is achieved by a magnetron spatter cathode, which is attachable to a plate .

【0011】[0011]

【作用】第一プレートを第二プレートから取りはずし
代わりに、中央磁石からの距離の異なる第一磁石を取り
付けた別の第一プレートを第二プレートに取り付ける。
これにより、非磁性体ターゲット上に形成される磁場分
布が変化し、マグネトロン・スパッタリングにおけるエ
ロージョンはその領域を変化させずに中心のみを第一磁
石の交換前のスパッタリングにおける位置から移動させ
て行われる。よって、成膜されるべき基板上に形成され
る薄膜の膜厚分布は変化し、交換される第一磁石の径を
適当に選ぶことによって、膜厚分布を調整することがで
きる。
[Operation] Remove the first plate from the second plate ,
Instead, another first plate with a first magnet at a different distance from the central magnet is attached to the second plate.
As a result, the magnetic field distribution formed on the non-magnetic target is changed, and the erosion in magnetron sputtering is performed by moving only the center from the position in the sputtering before the exchange of the first magnet without changing the area. . Therefore, the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate to be formed changes, and the film thickness distribution can be adjusted by appropriately selecting the diameter of the first magnet to be replaced.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例によるマグネトロン・
スパッタカソードについて図1乃至図4を参照して説明
する。なお、従来例と同一の構成の部分については、同
一の符号を付し、その詳細は省略する。
EXAMPLE A magnetron according to an example of the present invention will be described below.
The sputter cathode will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The same components as those in the conventional example are designated by the same reference numerals, and the details thereof will be omitted.

【0013】図1は、マグネトロン・スパッタカソード
1の側断面を示しており、これは従来と同様に図示しな
い真空槽の壁部17に固定されている。また、本実施例
によるマグネトロン・スパッタカソード1においても図
2に示すように同心的に永久磁石4、5、6及び7が配
設されているのであるが、これらを固定するヨークプレ
ートは、第一のヨークプレート(第一プレート)11
第二のヨークプレート(第二プレート)10とに分割さ
れている。すなわち、第のヨークプレート10にはこ
れと同心的に円形の凹所22が形成されており、この凹
所22に第のヨークプレート11が着脱可能に嵌合し
て、ボルト12の螺着により一体化されている。中央の
永久磁石4と第一の永久磁石(第一磁石)5は第のヨ
ークプレート11に固定され、第二の永久磁石(第二磁
石)6と最外周の永久磁石7は第のヨークプレート1
0に固定されている。なお、第のヨークプレート10
の円形の凹所22の径は永久磁石5の径よりも充分に大
きく、図示されているより大きい径の永久磁石5を固定
させた第のヨークプレートを取り付け可能としてい
る。また、非磁性体ターゲット2に電場をかけるための
バッキングプレート3には従来と異なり溝は形成されて
おらず、永久磁石5はその上端面でのみこれと接合して
いる。このバッキングプレート3の他の構成は従来と同
様であり、またヨーク8、9等、上記説明以外の構成も
従来と同様である。
FIG. 1 shows a side cross section of a magnetron sputter cathode 1, which is fixed to a wall 17 of a vacuum chamber (not shown) as in the conventional case. Further, in the magnetron sputter cathode 1 according to the present embodiment, the permanent magnets 4, 5, 6 and 7 are concentrically arranged as shown in FIG. It is divided into one yoke plate (first plate) 11 and second yoke plate (second plate) 10 . That is, a circular recess 22 is formed concentrically with the second yoke plate 10, and the first yoke plate 11 is removably fitted in the recess 22 to allow the bolt 12 to be screwed. It is integrated by wearing. The central permanent magnet 4 and the first permanent magnet (first magnet) 5 are fixed to the first yoke plate 11, and the second permanent magnet (second magnet) 6 and the outermost permanent magnet 7 are the second permanent magnet. York plate 1
It is fixed at 0. The second yoke plate 10
The diameter of the circular recess 22 is sufficiently larger than the diameter of the permanent magnet 5, so that the first yoke plate to which the permanent magnet 5 having the larger diameter shown in the figure is fixed can be attached. Further, unlike the conventional case, no groove is formed in the backing plate 3 for applying an electric field to the non-magnetic material target 2, and the permanent magnet 5 is joined to this only at its upper end surface. The other structure of the backing plate 3 is the same as the conventional one, and the structures other than the above description such as the yokes 8 and 9 are also the same as the conventional one.

【0014】以上のような永久磁石4、5、6及び7に
よりターゲット2上に形成される磁場は、永久磁石4、
5、6及び7が従来例と同様であるので図7のAに示さ
れているように分布する。したがって、このような磁場
に対し直交する電場を形成すべくバッキングプレート3
に負の電圧をかけ、公知のごとくマグネトロン・スパッ
タリングを行うと上述したようにターゲット2は図7の
Aにおけるbをエロージョン中心として侵食され、ここ
からターゲット2の構成元素の粒子が飛び出してスパッ
タカソード1に対向して真空槽内に設けられる基板に付
着する。
The magnetic field formed on the target 2 by the permanent magnets 4, 5, 6 and 7 as described above is
Since 5, 6 and 7 are similar to the conventional example, they are distributed as shown in A of FIG. Therefore, in order to form an electric field orthogonal to such a magnetic field, the backing plate 3
When a negative voltage is applied to the target 2 and magnetron sputtering is performed as is known, the target 2 is eroded with b in FIG. 7A as the erosion center, and the particles of the constituent elements of the target 2 are ejected from there to sputter the cathode. 1 is attached to a substrate provided in the vacuum chamber so as to face 1.

【0015】次に永久磁石5を径の異なるものに交換し
た場合にターゲット2上に形成される磁場分布の変化に
ついて説明する。
Next, the change in the magnetic field distribution formed on the target 2 when the permanent magnet 5 is replaced with one having a different diameter will be described.

【0016】すなわち、本実施例では第のヨークプレ
ート11は第のヨークプレート10から着脱可能であ
るので、今図示する径の永久磁石5を取り付けている第
のヨークプレート11を第のヨークプレート11
ら取りはずし、そして径の異なる永久磁石を永久磁石5
と交換設置した別ののヨークプレートを第のヨー
クプレート10に取りつけるのであるが、図5に示され
ている永久磁石5より5mm径の小さい(永久磁石4の
外周面から永久磁石5’の外周面への距離が16mm)
永久磁石5’を取り付けた場合におけるターゲット2上
の磁場分布図3のAに示す。すなわち、永久磁石5の
N極の位置が径内方に5mm移動したことによりグラフ
におけるa及びcの位置は変わらずに磁場Bv=0とな
るbの位置が、図7のAのグラフにおけるbの位置より
右方に3mm移動している。したがって、このような磁
場分布で上述のようにマグネトロン・スパッタリングを
行うとエロージョン領域すなわちマグネトロン放電領域
は変わらずにその中心のみが径外方に3mm移動してタ
ーゲット2は侵食され、上述の基板には図7のAのグラ
フに示す磁場分布おける上述のスパッタリングで成膜さ
れる膜厚分布とは異なる分布の薄膜が形成される。
That is, in this embodiment, since the first yoke plate 11 can be attached to and detached from the second yoke plate 10, the first permanent magnet 5 having the diameter shown in FIG.
The one yoke plate 11 is removed from the second yoke plate 11 , and the permanent magnets with different diameters are replaced with the permanent magnets 5.
Another first yoke plate exchanged with is attached to the second yoke plate 10. The diameter of the permanent magnet 5 is smaller than that of the permanent magnet 5 shown in FIG. 5 by 5 mm (from the outer peripheral surface of the permanent magnet 4 to the permanent magnet 5). The distance to the outer peripheral surface of'is 16 mm)
A magnetic field distribution on the target 2 when the permanent magnet 5 ′ is attached is shown in A of FIG. That is, since the position of the N pole of the permanent magnet 5 is moved radially inward by 5 mm, the positions of a and c in the graph do not change and the position of b where the magnetic field Bv = 0 is b in the graph of A in FIG. 3 mm to the right of the position. Therefore, when the magnetron sputtering is performed with such a magnetic field distribution as described above, the erosion region, that is, the magnetron discharge region does not change, and only the center of the region moves radially outward by 3 mm, and the target 2 is eroded, and A thin film having a distribution different from the film thickness distribution formed by the above-mentioned sputtering in the magnetic field distribution shown in the graph of FIG. 7A is formed.

【0017】また、図5の永久磁石5より5mm径の大
きい永久磁石5”(永久磁石4の外周面から永久磁石
5”の外周面への距離が26mm)を固定させた更に別
のヨークプレートを第のヨークプレート10に
取り付けるとターゲット2上の磁場分布は図4のAに示
すようになる。すなわち、永久磁石5のN極の位置が径
外方に5mm移動したことによりグラフにおけるa及び
cの位置はほとんど変わらず(cは図7のAのグラフに
比べ1mm移動している)に磁場Bv=0となるbの位
置が、図7のAのグラフにおけるbの位置より左方に2
mm移動している。したがってこのような磁場分布では
エロージョン領域は殆ど変わらずその中心が2mm径内
方に移動してターゲット2はスパッタされ、基板に成膜
される薄膜の膜厚分布は変化することとなる。なお、図
3及び図4は図7と同様に非磁性体ターゲットの磁場分
布を図1の各部材の設置位置と対応させて示したもので
ある。
Further, a permanent magnet 5 "having a diameter of 5 mm larger than that of the permanent magnet 5 in FIG. 5 (the distance from the outer peripheral surface of the permanent magnet 4 to the outer peripheral surface of the permanent magnet 5" is 26 mm) is further fixed.
When the first yoke plate of 1 is attached to the second yoke plate 10, the magnetic field distribution on the target 2 becomes as shown in A of FIG. That is, since the position of the N pole of the permanent magnet 5 is moved radially outward by 5 mm, the positions of a and c in the graph hardly change (c is moved by 1 mm compared to the graph of A in FIG. 7). The position of b at which Bv = 0 is 2 to the left of the position of b in the graph of A of FIG.
It has moved mm. Therefore, with such a magnetic field distribution, the erosion region hardly changes, the center moves inward by 2 mm, the target 2 is sputtered, and the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate changes. It should be noted that FIGS. 3 and 4 show the magnetic field distribution of the non-magnetic target in correspondence with the installation positions of the respective members of FIG. 1, as in FIG.

【0018】以上のように、本実施例では永久磁石4、
5、6、7を固定させているヨークプレートが従来のヨ
ークプレート10’と異なり、第一のヨークプレート
と第二のヨークプレート10に二分割されているの
で、第のヨークプレート11のみを交換することによ
り径の異なる永久磁石5を交換できる。したがって、
央の永久磁石4と第一の永久磁石5との間の距離がそれ
ぞれ異なる複数の第一のヨークプレート11を予め準備
しておき、その中の何れかを第二のヨークプレート10
に取り付け可能とすることによって、従来のようにマグ
ネトロン・スパッタカソード全体を交換しなくても容易
にエロージョン中心を変えることができ、コストの上で
従来よりすぐれている。また、永久磁石5のみを交換設
置することにより、上記エロージョン中心の位置移動は
そのマグネトロン放電領域(エロージョン領域)を変え
ずに行われるのでスパッタリングによる、マグネトロン
・スパッタカソード1の周辺部へのプラズマの影響を変
化させることはない。すなわち、エロージョン中心の移
動と共にその放電領域も移動して、マグネトロン・スパ
ッタカソード1の周辺部分がスパッタリングされてしま
うことはない。
As described above, in this embodiment, the permanent magnets 4,
Unlike the conventional yoke plate 10 ′, the yoke plate fixing the 5, 6 and 7 is different from the first yoke plate 1
1 and since the second yoke plate 10 is divided into two parts, it can be replaced permanent magnet 5 having different diameters by exchanging only the first yoke plate 11. Therefore, in
The distance between the central permanent magnet 4 and the first permanent magnet 5 is
Prepare a plurality of different first yoke plates 11 in advance
Then, one of them is used as the second yoke plate 10
The erosion center can be easily changed without replacing the entire magnetron sputter cathode as in the conventional case, which is superior in cost to the conventional case. Further, by replacing only the permanent magnet 5, the position movement of the erosion center can be performed without changing the magnetron discharge area (erosion area), so that the plasma to the peripheral portion of the magnetron / sputter cathode 1 is generated by sputtering. It does not change the impact. That is, the discharge region does not move with the movement of the erosion center, and the peripheral portion of the magnetron sputtering cathode 1 is not sputtered.

【0019】以上、本発明の実施例について説明した
が、もちろん、本発明はこれに限定されることなく、本
発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0020】例えば、以上の実施例ではターゲット2上
に磁場を形成させる磁石として永久磁石4、5、6、7
を用いたが、これに代えて電磁石を用いてもよい。
For example, in the above embodiments, permanent magnets 4, 5, 6, 7 are used as magnets for forming a magnetic field on the target 2.
However, instead of this, an electromagnet may be used.

【0021】また、以上の実施例では丸型のマグネトロ
ン・スパッタカソード1について説明したが、もちろ
ん、角型のマグネトロン・スパッタカソードにも本発明
は適用可能である。
Further, although the round magnetron sputter cathode 1 has been described in the above embodiments, the present invention is also applicable to a square magnetron sputter cathode.

【0022】また、以上の実施例では従来例と異なりバ
ッキングプレート3に永久磁石5が嵌合する環状の溝は
形成しなかったが、径の異なる複数の永久磁石5に対応
する径の溝をバッキングプレート3に複数形成して、各
径の異なる永久磁石5が交換設置された時に上記溝のい
ずれかがこの永久磁石5に嵌合するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, unlike the conventional example, the annular groove into which the permanent magnet 5 is fitted is not formed in the backing plate 3, but a groove having a diameter corresponding to a plurality of permanent magnets 5 having different diameters is formed. A plurality of backing plates 3 may be formed so that when the permanent magnets 5 having different diameters are replaced and installed, any of the above grooves fits into the permanent magnets 5.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、マ
グネトロン放電領域を変化させずに、ターゲット表面で
の垂直磁場成分がゼロとなる位置を任意に移動可能とす
るように、ヨークプレートを中央磁石及び第一磁石を固
定させる第一プレートと、第二磁石及び外周部磁石を固
定させる第二プレートとに分割し、中央磁石と第一磁石
との間の距離がそれぞれ異なる複数の第一プレートを予
め準備しておき、その中の何れかを第二プレートに取り
付け可能とすることによって、カソード全体を交換する
ことなく、マグネトロン・スパッタリングにおける非磁
性体ターゲットのエロージョン領域を変えずにその中心
を変えることができる。また、基板に成膜される薄膜の
膜厚分布を容易に調整することができる。
As described above, according to the present invention , the mask
On the target surface without changing the Gnetron discharge area
The position where the vertical magnetic field component of
Set the yoke plate to the center magnet and the first magnet so that
Set the first plate, the second magnet and the outer magnet
Divide into a second plate to set the center magnet and the first magnet
Multiple first plates with different distances from
Prepare one of these and transfer one of them to the second plate.
By being attachable , the center can be changed without changing the entire cathode and without changing the erosion region of the non-magnetic target in magnetron sputtering. Further , the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate can be easily adjusted.

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

【図1】本発明の実施例のよるマグネトロン・スパッタ
カソードの側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view of a magnetron sputter cathode according to an embodiment of the present invention.

【図2】同マグネトロン・スパッタカソードの図1にお
ける[2]−[2]線方向の断面を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a cross section of the magnetron sputter cathode taken along line [2]-[2] in FIG.

【図3】Aは同マグネトロン・スパッタカソードでの非
磁性体ターゲット表面上における磁場分布を表すグラフ
であり、Bは同グラフの横軸に各部材の取付位置を対応
させて示した図1の右半分の概略図である。
FIG. 3A is a graph showing a magnetic field distribution on the surface of a non-magnetic material target in the same magnetron sputtering cathode, and B is a graph of FIG. 1 in which the abscissa axis of the graph corresponds to the mounting position of each member. It is a schematic diagram of the right half.

【図4】Aは非磁性体ターゲット表面上における磁場分
布を表すグラフであり、Bは同ラフの横軸に各部材の取
付位置を対応させて示した図1の右半分の概略図であ
る。
4 is a graph showing a magnetic field distribution on the surface of a non-magnetic target, and B is a schematic view of the right half of FIG. 1 showing the attachment positions of the respective members on the horizontal axis of the rough. .

【図5】従来例によるのマグネトロン・スパッタカソー
ドの側断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view of a magnetron sputter cathode according to a conventional example.

【図6】同マグネトロン・スパッタカソードの図5にお
ける[6]−[6]線方向の断面を示す平面図である。
6 is a plan view showing a cross section taken along line [6]-[6] in FIG. 5 of the magnetron sputter cathode. FIG.

【図7】Aは同マグネトロン・スパッタカソードでの非
磁性体ターゲット表面上における磁場分布を表すグラフ
であり、Bは同グラフの横軸に各部材の取付位置を対応
させて示した図5の右半分の概略図である。
7 is a graph showing a magnetic field distribution on the surface of a non-magnetic target in the same magnetron sputter cathode, and B is a graph of FIG. 5 in which the horizontal axis of the graph corresponds to the mounting positions of the members. It is a schematic diagram of the right half.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マグネトロン・スパッタカソード 2 非磁性体ターゲット 3 バッキングプレート 4 永久磁石 5 永久磁石(第一の永久磁石) 6 永久磁石(第二の永久磁石) 7 永久磁石 10 第のヨークプレート 11 第のヨークプレート1 Magnetron Sputtering Cathode 2 Non-Magnetic Target 3 Backing Plate 4 Permanent Magnet 5 Permanent Magnet (First Permanent Magnet) 6 Permanent Magnet (Second Permanent Magnet) 7 Permanent Magnet 10 Second Yoke Plate 11 First Yoke plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今村 聡 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真 空 技術株式会社内 (72)発明者 長沢 昭治 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真 空 技術株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−34780(JP,A) 特開 平4−276069(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Imamura 2500 Hagizono, Chigasaki-shi, Kanagawa, Japan, in Japan Sky Technology Co., Ltd. 56) References JP-A-2-34780 (JP, A) JP-A-4-276069 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 14 / 00-14 / 58

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平板状の非磁性体ターゲットと、該非磁
性体ターゲットの一面側に配設されるバッキングプレー
トと、該バッキングプレートと間隔をおいて配設される
ヨークプレートと、両磁極が各々前記バッキングプレー
ト及び前記ヨークプレートの中央部に固定される柱状の
中央磁石と、該中央磁石と同心的にかつ両磁極を前記中
央磁石に対し磁性を反転させて配設され該両磁極がそれ
ぞれ前記バッキングプレート及び前記ヨークプレートの
外周部に固定される筒形状の外周部磁石と、前記中央磁
石と前記外周部磁石との間で前記中央磁石と同心的に配
設され相互に磁性を反転させかつ前記中央磁石に対し、
及び前記外周部磁石に対し磁性を反転させて、前記ヨー
クプレートに固定される一対の筒形状の第一及び第二磁
石とからなるマグネトロン・スパッタカソードにおい
て、 マグネトロン放電領域を変化させずに、前記ターゲット
表面での垂直磁場成分がゼロとなる位置を任意に移動可
能とするように、前記ヨークプレートを前記中央磁石及
び前記第一磁石を固定させる第一プレートと、前記第二
磁石及び外周部磁石を固定させる第二プレートとに分割
し、前記中央磁石と前記第一磁石との間の距離がそれぞ
れ異なる複数の第一プレートを予め準備しておき、その
中の何れかを前記第二プレートに対して取り付け可能と
したことを特徴とするマグネトロン・スッパタカソー
ド。
1. A flat non-magnetic material target, a backing plate disposed on one surface side of the non-magnetic material target, a yoke plate spaced apart from the backing plate, and both magnetic poles. A columnar central magnet fixed to the central portions of the backing plate and the yoke plate, and concentrically with the central magnet, the magnetic poles of which are reversed in magnetism with respect to the central magnet. A cylindrical outer peripheral magnet fixed to the outer peripheral portion of the backing plate and the yoke plate, and a magnet arranged in concentric relation with the central magnet between the central magnet and the outer peripheral magnet to mutually invert the magnetism, and For the central magnet,
And a magnetron / sputter cathode consisting of a pair of cylindrical first and second magnets fixed to the yoke plate by reversing the magnetism with respect to the outer peripheral magnet, without changing the magnetron discharge region, A first plate that fixes the central magnet and the first magnet to the yoke plate so that the position where the vertical magnetic field component on the target surface becomes zero can be arbitrarily moved, the second magnet and the outer peripheral magnet And a second plate that fixes the central magnet and the first magnet.
Prepare multiple different first plates in advance, and
Any of the above can be attached to the second plate
Magnetron sour hawk Sword, characterized in that it was.
【請求項2】 請求項1に記載のマグネトロン・スパッ
タカソードにおいて、前記複数の第一プレートの中から
1つを選択し、マグネトロン放電領域を変化させずに前
記ターゲット表面での垂直磁場成分がゼロとなる位置を
変化させることにより、前記非磁性体ターゲットに対向
して配置される基板の膜厚分布を調整することを特徴と
する膜厚分布の調整方法。
2. The magnetron sputter cathode according to claim 1, wherein among the plurality of first plates
Select one and leave the magnetron discharge area unchanged
The position where the vertical magnetic field component on the target surface becomes zero
Face the non-magnetic target by changing
A method for adjusting a film thickness distribution, which comprises adjusting a film thickness distribution of a substrate arranged in the same manner.
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