JPH03257159A - Sputtering device formed by using dipole ring type magnetic circuit - Google Patents

Sputtering device formed by using dipole ring type magnetic circuit

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JPH03257159A
JPH03257159A JP5303390A JP5303390A JPH03257159A JP H03257159 A JPH03257159 A JP H03257159A JP 5303390 A JP5303390 A JP 5303390A JP 5303390 A JP5303390 A JP 5303390A JP H03257159 A JPH03257159 A JP H03257159A
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JP
Japan
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target
yokes
magnetic circuit
ring type
permanent magnets
Prior art date
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Application number
JP5303390A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ohashi
健 大橋
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03257159A publication Critical patent/JPH03257159A/en
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Abstract

PURPOSE:To generate uniform horizontal magnetic fields on a target surface and to enhance the using efficiency of the target and the operating efficiency of the device by forming the yokes in the polar positions among the yokes for converging magnetic fluxes provided in segment permanent magnets to the thickness smaller than the thickness of the other yokes. CONSTITUTION:The respective yokes 60a to 60h for converging the magnetic fluxes are provided on the other magnets 52 exclusive of the magnets 52c and 52g among the plural segment permanent magnets 52a to 52h constituting the dipole ring type magnetic circuit 50'. The yokes 60a and 60e provided in the magnets 52a and 52e existing in the polar positions are formed to the thickness smaller than the thickness of the other yokes 60, by which the distance between the yokes 60 and the peripheral part of the target 12 is increased. The converging angle of the peripheral part near the magnets in the polar positions of the target 12 is, therefore, decreased. The target consisting of a soft magnetic material is uniformly satd. in this way and the uniform horizontal magnetic field intensity is obtd. on the target surface.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、スパッタ装置に関し、特に、高周波電圧を印
加したターゲットの表面からダイポールリング型磁気回
路を利用してマグネトロンスパッタリングにより試料原
子を真空中に放出させて基板の表面に薄膜を形成するス
パッタ装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a sputtering apparatus, and in particular, the present invention relates to a sputtering apparatus that sputters sample atoms in a vacuum by magnetron sputtering using a dipole ring type magnetic circuit from the surface of a target to which a high frequency voltage is applied. The present invention relates to a sputtering device that forms a thin film on the surface of a substrate by emitting water.

本発明は、ターゲットとして鉄などの軟磁性体を使用す
る場合に好適である。
The present invention is suitable when a soft magnetic material such as iron is used as a target.

[従来の技術] 周知の如く、スパッタ装置は電子・電気分野において薄
膜製造に広く使用されている。スパッタリングは大きく
分けて次の2種類、即ち、ターゲットに直流電圧を印加
して行なうDCスパッタとターゲットに高周波電圧を印
加して行なうRFスパッタに分類される。更に、このD
C及びRFスパッタは、夫々コンベンショナルモードと
マグネトロンモードに分類される。つまり、合計4種類
のスパッタリングが知られている。
[Prior Art] As is well known, sputtering apparatuses are widely used for thin film production in the electronic and electrical fields. Sputtering is roughly divided into two types: DC sputtering, which is performed by applying a direct current voltage to a target, and RF sputtering, which is performed by applying a high frequency voltage to the target. Furthermore, this D
C and RF sputtering are classified into conventional mode and magnetron mode, respectively. In other words, a total of four types of sputtering are known.

これらの4種類のスパッタリングの内、マグネトロンモ
ードは、ターゲットに磁場を印加し、不活性ガスに高電
圧を加えて発生させたプラズマを磁場内に閉じ込めるこ
とにより、スパッタ効率を上げて成膜速度を速くすると
共に薄膜が形成される基板の温度上昇を抑えることがで
きる。このため、量産を目的とする場合には、DC及び
RFスパッタの何れにおいても、マグネトロンモードを
採用するのが普通である。
Of these four types of sputtering, magnetron mode applies a magnetic field to the target and confines the plasma generated by applying a high voltage to an inert gas within the magnetic field, thereby increasing sputtering efficiency and increasing the deposition rate. It is possible to increase the speed and suppress the temperature rise of the substrate on which the thin film is formed. For this reason, when mass production is aimed at, magnetron mode is usually adopted for both DC and RF sputtering.

第4図を参照して、従来のスパッタ装置の一例を簡単に
説明する。第4図に示すスパッタ装置1110は2極ス
パツタ装置であり、2枚の平板の一方をスパッタされる
ターゲット(陰極)12とし、他方の平板を膜形成用の
基板14を保持する基板ホルダー16とする。参照番号
18はターゲット12に高周波電圧を印加するための電
極である。
An example of a conventional sputtering apparatus will be briefly described with reference to FIG. The sputtering apparatus 1110 shown in FIG. 4 is a two-pole sputtering apparatus, in which one of two flat plates is used as a sputtering target (cathode) 12, and the other flat plate is used as a substrate holder 16 that holds a substrate 14 for film formation. do. Reference number 18 is an electrode for applying a high frequency voltage to the target 12.

第4図からは明らかでないが、ターゲット12、電極1
8及び基板ホルダー16は夫々円板状である。ターゲッ
ト12に隣接する磁石20は環状であり、他の円柱状磁
石22を囲むように配置されている。破線24は図示の
装置を内部に収容する容器を示し、この容器24の外部
には、容器内部を真空にする装置、ターゲット電極、ア
ルゴンガス等の不活性ガス供給源、真空計等が設けられ
ている。尚、26は不活性ガスイオン、28はプラズマ
、30はスパッタ原子、32はシャッタを示す。
Although it is not clear from FIG. 4, the target 12 and the electrode 1
8 and the substrate holder 16 each have a disk shape. The magnet 20 adjacent to the target 12 is annular and is arranged to surround other cylindrical magnets 22. A broken line 24 indicates a container in which the illustrated device is housed, and a device for evacuating the inside of the container, a target electrode, an inert gas supply source such as argon gas, a vacuum gauge, etc. are provided on the outside of the container 24. ing. Note that 26 is an inert gas ion, 28 is a plasma, 30 is a sputtered atom, and 32 is a shutter.

マグネトロンモードを利用したスパッタ装置は、第4図
の装置以外にも種々提案されている。しかし、この種の
従来の装置には次のような欠点がある。
Various sputtering apparatuses using the magnetron mode have been proposed in addition to the apparatus shown in FIG. However, this type of conventional device has the following drawbacks.

即ち、従来のマグネトロンモードのスパッタ装置では、
ターゲツト面上の磁場分布が一様でないためターゲツト
面上のプラズマ強度が均一にならない。つまり、ターゲ
ットの表面の消耗が不均一なためにターゲットの使用効
率が極めて悪く、例えば使用効率は約10%から約30
%(体積比)であった。更に、ターゲットが軟磁性体の
場合(例えば鉄)には磁束漏洩が起きにくいが、−旦タ
ーゲットが消耗し始めると厚みの薄くなった消耗箇所に
益々磁束が集中して局部的にターゲットの厚みが減少し
、消耗箇所が漏斗状となり使用効率が極端に低下すると
いう問題があった。この様子を第5図及び第6図に示す
In other words, in conventional magnetron mode sputtering equipment,
Since the magnetic field distribution on the target surface is not uniform, the plasma intensity on the target surface is not uniform. In other words, the use efficiency of the target is extremely poor due to uneven consumption of the surface of the target, for example, the use efficiency ranges from about 10% to about 30%.
% (volume ratio). Furthermore, magnetic flux leakage is less likely to occur when the target is made of soft magnetic material (e.g. iron), but once the target begins to wear out, the magnetic flux will concentrate more and more at the thinner worn parts, causing the target to become thinner locally. There was a problem in that the consumption rate decreased, and the consumable area became funnel-shaped, resulting in an extremely low usage efficiency. This situation is shown in FIGS. 5 and 6.

第5図は第4図のターゲット12の簡単な斜視図であり
、ターゲット12が環状に不均一に侵食された■字形溝
40を示している。この溝40は環状の永久磁石20(
第4図)の外側に漏れた磁束に起因する。このターゲッ
ト表面の不均一消耗のため上述のようにターゲットの使
用効率が極端に制限される。尚、第6図は第5図のター
ゲット12の中心を通る断面を示す図である。
FIG. 5 is a simplified perspective view of target 12 of FIG. 4, showing target 12 having an annular, non-uniform erosion groove 40. FIG. This groove 40 is connected to the annular permanent magnet 20 (
This is caused by magnetic flux leaking to the outside (Fig. 4). Due to this non-uniform wear of the target surface, the efficiency of use of the target is extremely limited as described above. Incidentally, FIG. 6 is a diagram showing a cross section passing through the center of the target 12 in FIG. 5.

このような欠点を除去するため、従来、ターゲット近傍
に配置した磁石を移動させてターゲットを出来るだけ均
一に消耗させようとする装置が提案されている(例えば
、特開昭61−69964号、特開昭61−14787
3号、特開昭62−7854号)。しかし、これらの方
法によってもターゲット使用効率は高々約40%(体積
比)であり、磁気回路を移動させるので装置の複雑化と
信頼性に問題があった。更に、ターゲットが磁性体の場
合には、ターゲットの表面全体に亘って縦・横方向にス
リットを入れて漏洩磁束が一箇所に集中しないようにす
る方法も提案されているが、ターゲットの使用効率は3
0%程度でありしかも製作費が高いという問題があった
In order to eliminate such drawbacks, devices have been proposed in the past that try to wear out the target as uniformly as possible by moving a magnet placed near the target (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-69964, Kaisho 61-14787
No. 3, JP-A-62-7854). However, even with these methods, the target usage efficiency is at most about 40% (volume ratio), and since the magnetic circuit is moved, there are problems with the complexity and reliability of the device. Furthermore, when the target is a magnetic material, a method has been proposed in which slits are made in the vertical and horizontal directions over the entire surface of the target to prevent leakage magnetic flux from concentrating in one place, but this method reduces the efficiency of target usage. is 3
However, there was a problem that the production cost was high.

このような問題を解決するため、本願の特許出願人は先
にダイポールリング型磁気回路を用いたスパッタ装置を
提案した(平成2年2月12日出願の特許IJi (1
)及び(2))。
In order to solve such problems, the applicant for the patent of this application previously proposed a sputtering device using a dipole ring type magnetic circuit (patent IJi (1) filed on February 12, 1990).
) and (2)).

本発明に直接関係するダイポールリング型磁気回路を述
べる前に、RFスパッタリングと水平−様磁場の印加に
よって、何故ターゲットの表面消耗が均一化され成膜速
度が上昇するかについて説明する。尚、本明細書におい
て水平−様磁場とは、ターゲットの表面に対して平行方
向の均一磁場を指す。
Before describing the dipole ring type magnetic circuit that is directly related to the present invention, it will be explained why RF sputtering and application of a horizontal-like magnetic field make the surface wear of the target uniform and increase the deposition rate. Note that in this specification, a horizontal-like magnetic field refers to a uniform magnetic field in a direction parallel to the surface of the target.

水平−様磁場をターゲット表面近傍に印加したとき、直
流或いは高周波電圧により放電した不活性ガスの電子が
磁束をよぎるように移動する。DCスパッタではプラズ
マ中の電子は一方向に移動するためプラズマ発生はター
ゲットの端部に偏ってしまい、水平−様磁場を印加して
もターゲット消耗は一様にはならない。しかし、RFス
パッタでは高周波電圧によりプラズマが発生するため、
水平−様磁場によりターゲツト面上に均一なプラズマが
発生する。つまり、ターゲット表面は一様に消耗するこ
とになる。後述するダイポールリング型磁気回路による
水平−様磁場は、ターゲット12の裏側(ターゲット1
2の上側(図面上))から磁場を印加している方法(第
4図)に比較し、ターゲット12の表面に水平−様磁場
を印加できるので、成膜速度はDCマグネトロンスパッ
タと同等以上になる。
When a horizontal-like magnetic field is applied near the target surface, electrons of the inert gas discharged by direct current or high frequency voltage move across the magnetic flux. In DC sputtering, electrons in the plasma move in one direction, so plasma generation is biased toward the edge of the target, and even if a horizontal magnetic field is applied, target consumption is not uniform. However, in RF sputtering, plasma is generated by high frequency voltage, so
A horizontal-like magnetic field generates a uniform plasma on the target surface. In other words, the target surface is uniformly worn away. A horizontal-like magnetic field generated by a dipole ring type magnetic circuit, which will be described later, is generated on the back side of the target 12 (target 1
Compared to the method (Fig. 4) in which the magnetic field is applied from the upper side of the target 12 (on the drawing), a horizontal magnetic field can be applied to the surface of the target 12, so the film formation speed is equal to or higher than that of DC magnetron sputtering. Become.

次に、第7図を参照して本発明に直接関係するダイポー
ルリング型磁気回路を説明する。
Next, a dipole ring type magnetic circuit directly related to the present invention will be explained with reference to FIG.

第7図は、ダイポールリング型磁気回路50及びターゲ
ット12(第2図と同じ)を示し、他の部分は例えば第
4図に示した従来例と同様なので図示を省略しである。
FIG. 7 shows a dipole ring type magnetic circuit 50 and a target 12 (same as in FIG. 2), and other parts are the same as, for example, the conventional example shown in FIG. 4, so illustrations are omitted.

即ち、第4図の装置において、ターゲット12の周囲を
囲むようにしてダイポールリング型磁気回路50(第7
図)を配置すればよい。
That is, in the apparatus shown in FIG. 4, a dipole ring type magnetic circuit 50 (seventh
Figure) should be placed.

第7図について更に詳しく説明する。ダイポールリング
型磁気回路(以下単に磁気回路という場合がある)50
は、8個の異方性永久磁石(異方性セグメント永久磁石
)52a乃至52hを環状に配置し、架台(リングヨー
ク)54と複数のセグメント磁石調節具56により支持
されている。
FIG. 7 will be explained in more detail. Dipole ring type magnetic circuit (hereinafter sometimes simply referred to as magnetic circuit) 50
Eight anisotropic permanent magnets (anisotropic segment permanent magnets) 52a to 52h are arranged in a ring shape, and are supported by a frame (ring yoke) 54 and a plurality of segment magnet adjusters 56.

この調節具56により対応するセグメント磁石を磁気回
路50の径方向に移動させて磁場調節を行なう。尚、図
面を見易くするため、調節具56の番号は全部には付け
ていない。セグメント永久磁石52a乃至52h内の矢
印は夫々磁石の磁化方向を示している。セグメント磁石
の磁化方向は、セグメント毎に異なっており、リングを
一周する間に磁化方向は2回転する。側面(セグメント
永久磁石52a及び52e)にN極及びS極の2極が出
るのでダイポールリング型と称する。即ち、セグメント
永久磁石52a及び52eは極位置のセグメント永久磁
石である。白抜きの矢印58は磁気回路50の内部に形
成された均一磁界の磁化方向を示している。
The adjusting tool 56 moves the corresponding segment magnet in the radial direction of the magnetic circuit 50 to adjust the magnetic field. Note that, in order to make the drawing easier to read, all the adjusting tools 56 are not numbered. The arrows in the segment permanent magnets 52a to 52h each indicate the magnetization direction of the magnet. The magnetization direction of the segment magnet is different for each segment, and the magnetization direction rotates twice during one rotation around the ring. It is called a dipole ring type because two poles, an N pole and an S pole, appear on the side surfaces (segment permanent magnets 52a and 52e). That is, the segmented permanent magnets 52a and 52e are segmented permanent magnets at pole positions. A white arrow 58 indicates the magnetization direction of the uniform magnetic field formed inside the magnetic circuit 50.

ダイポールリング型磁気回路の利点は、リングの中心軸
方向の長さを延ばしたり(即ちセグメント永久磁石の中
心軸(第8図)方向の長さを延ばしたり)、或いは、複
数のリングを用いるなどにより、均一磁場発生空間の調
節を容易にすることである。セグメント永久磁石の数は
、4個以上の偶数個であれば良い。−射的には、セグメ
ント永久磁石数が多い程磁場均−性が良好になるが、実
用的には8個から16個の間で製作される。更に、セグ
メント永久磁石を夫々バックヨークで保持する場合もあ
るが、第7図では省略しである。ターゲット12は磁気
回路50内に設置され、通常は磁気回路の高さ(中心軸
に沿った高さ)の中心位置に置かれる。磁気回路に対す
るターゲット12の位置を中心軸に沿って移動させるこ
とにより、ターゲット12の表面の磁場強度を調節する
ことができる。
The advantage of the dipole ring type magnetic circuit is that the length of the ring in the central axis direction can be increased (that is, the length of the segment permanent magnet can be extended in the central axis direction (Fig. 8)), or that multiple rings can be used. The objective is to facilitate the adjustment of a uniform magnetic field generation space. The number of segment permanent magnets may be an even number of 4 or more. - Although the magnetic field homogeneity improves as the number of segment permanent magnets increases, practically, between 8 and 16 segment permanent magnets are manufactured. Furthermore, there are cases where the segment permanent magnets are each held by a back yoke, but this is omitted in FIG. 7. The target 12 is placed within the magnetic circuit 50 and is typically placed at the center of the height of the magnetic circuit (height along the central axis). By moving the position of the target 12 relative to the magnetic circuit along the central axis, the magnetic field strength on the surface of the target 12 can be adjusted.

上述したように、マグネトロンスパッタでは、不活性ガ
スイオンがターゲツト面上に生じた磁束に拘束されるの
で、ターゲツト面上の磁束強度と磁場均一性が重要とな
る。水平磁場の一様性は良好であればある程良いが、実
用的には5%以下であれば良い。たとえばターゲット面
上3mm高さでの磁場強度が50G(ガウス)以下では
成膜速度が遅くなるので、50Gを超える磁場が必要で
ある。−射的には300G程度の磁場が好ましい。
As mentioned above, in magnetron sputtering, inert gas ions are restrained by the magnetic flux generated on the target surface, so the magnetic flux strength and magnetic field uniformity on the target surface are important. The better the uniformity of the horizontal magnetic field, the better, but practically it is sufficient if it is 5% or less. For example, if the magnetic field strength at a height of 3 mm above the target surface is 50 G (Gauss) or less, the film formation rate will be slow, so a magnetic field exceeding 50 G is required. -Magnetic field of about 300G is preferable.

即ち、磁場が強いはど成膜速度が上昇するが、強すぎる
と放電条件が厳しくなるという問題がある。
That is, the stronger the magnetic field, the higher the film formation rate, but if the magnetic field is too strong, there is a problem that the discharge conditions become severe.

ところで、第7図に示したダイポールリング型磁気回路
の中心軸(第7図において紙面に垂直な軸)に沿った各
セグメント永久磁石の長さは全て等しい。第8図は、第
7図のA−B線を含む平面で切断した断面図であり、ダ
イポールリング型磁気回路の中心軸(第8図において紙
面に平行な軸)に沿った各セグメント永久磁石の長さが
等しいことを示している(但しセグメント永久磁石52
b。
Incidentally, the lengths of the segment permanent magnets along the central axis (the axis perpendicular to the plane of paper in FIG. 7) of the dipole ring type magnetic circuit shown in FIG. 7 are all equal. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a plane including line A-B in FIG. (However, segment permanent magnet 52
b.

52c、52dは示されていない)。52c, 52d are not shown).

このように、ダイポールリング型磁気回路の各セグメン
ト永久磁石の中心軸に沿った長さが等しいため、次のよ
うな問題があった。即ち、ターゲットが鉄のように軟磁
性体の場合、ターゲット内部に磁束の集束作用が起きる
ためにターゲツト面上で水平磁場強度が均一にならない
。この様子を模式的に第9図に示す。
As described above, since the lengths along the central axis of each segment of the permanent magnet in the dipole ring type magnetic circuit are equal, the following problem occurs. That is, when the target is a soft magnetic material such as iron, the horizontal magnetic field strength is not uniform on the target surface because a magnetic flux is focused inside the target. This situation is schematically shown in FIG.

第9図に示すように、極位fit(N極)にあるセグメ
ント永久磁石52aの上部及び下部からの磁束は、軟磁
性体ターゲット12に引かれ、一方、他の極位置(S極
)にあるセグメント永久磁石52eはターゲット12中
の磁束を上部及び下部に引く。このため、ターゲット1
2の極位置永久磁石に近い周辺部では、磁場の水平方向
成分が増加し、逆にこの部分でのターゲット内の磁束が
減少する。つまり、ターゲット12の表面の極位置に近
い磁場は均一にならないため、ターゲットの使用効率の
上昇の割合が十分満足するものでなかった。
As shown in FIG. 9, the magnetic flux from the upper and lower parts of the segment permanent magnet 52a at the pole position fit (N pole) is drawn to the soft magnetic target 12, while the magnetic flux from the other pole position (S pole) Certain segment permanent magnets 52e draw the magnetic flux in the target 12 to the top and bottom. Therefore, target 1
In the peripheral area near the second pole position permanent magnet, the horizontal component of the magnetic field increases, and conversely, the magnetic flux within the target in this area decreases. In other words, since the magnetic field near the pole position on the surface of the target 12 is not uniform, the rate of increase in target usage efficiency is not sufficiently satisfactory.

[発明の目的] 本発明の目的は、ダイポールリング型磁気回路の極位置
にある2個のセグメント永久磁石に磁束集束用ヨークを
設け、極位置のセグメント永久磁石の磁束集束用ヨーク
の厚さを、他のセグメント永久磁石に設けた磁束集束用
ヨークの厚さより薄くして上述の従来の欠点を解決した
スパッタ装置を提供することである。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a magnetic flux focusing yoke on two segment permanent magnets at the pole positions of a dipole ring type magnetic circuit, and to reduce the thickness of the magnetic flux focusing yokes of the segment permanent magnets at the pole positions. It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus which solves the above-mentioned conventional drawbacks by making the thickness of the magnetic flux focusing yoke provided on other segment permanent magnets thinner than that of the other segment permanent magnets.

[R題を解決するための手段及び作用]本発明は、高周
波電圧を印加したターゲットの表面からダイポールリン
グ型磁気回路を用いてマグネトロンスパッタリングによ
り試料原子を真空中に放出させて基板の表面に薄膜を形
成する装置において:上記ダイポールリング型磁気回路
を構成する複数のセグメント永久磁石の内、極位置にあ
るセグメント永久磁石の磁化方向と逆方向に磁化された
セグメント永久磁石を除く上記複数のセグメント永久磁
石に磁束集束用ヨークを設け、上記極位置にあるセグメ
ント永久磁石の磁束集束用ヨークの厚さを、他のセグメ
ント永久磁石に設けた磁束集束用ヨークの厚さより薄く
したことを特徴とするダイポールリング型磁気回路を利
用したスパッタ装置である。
[Means and effects for solving problem R] The present invention emits sample atoms into a vacuum by magnetron sputtering using a dipole ring type magnetic circuit from the surface of a target to which a high frequency voltage is applied, thereby forming a thin film on the surface of a substrate. In a device for forming: Among the plurality of segmented permanent magnets constituting the dipole ring type magnetic circuit, the plurality of segmented permanent magnets excluding the segmented permanent magnet magnetized in the opposite direction to the magnetization direction of the segmented permanent magnet at the pole position. A dipole characterized in that the magnet is provided with a magnetic flux focusing yoke, and the thickness of the magnetic flux focusing yoke of the segment permanent magnet at the pole position is made thinner than the thickness of the magnetic flux focusing yoke provided on the other segment permanent magnets. This is a sputtering device that uses a ring-shaped magnetic circuit.

[実施例] 以下、第1図乃至第3図を参照して本発明の詳細な説明
する。
[Example] The present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図乃至第3図において、上述の第7図乃至第9図に
示した部分と同一の部分には同一参照番号を付しである
。第1図乃至第3図において既に説明した部分について
は説明を省略する場合がある。
In FIGS. 1 to 3, the same parts as those shown in FIGS. 7 to 9 described above are given the same reference numerals. Descriptions of parts already described in FIGS. 1 to 3 may be omitted.

第1図は本発明に係るダイポールリング型磁気回路50
′の中心軸(第2図参照)の方向からみた側面図であり
、第7図に対応する。第1図に示した磁気回路は、例え
ば、第4図に示した従来のスパッタ装置に組み込んで使
用される。第2図は第1図の線C−Dを含む平面で切断
した断面図である。。
FIG. 1 shows a dipole ring type magnetic circuit 50 according to the present invention.
FIG. 7 is a side view seen from the direction of the central axis (see FIG. 2) of FIG. The magnetic circuit shown in FIG. 1 is used by being incorporated into the conventional sputtering apparatus shown in FIG. 4, for example. FIG. 2 is a sectional view taken along a plane including line CD in FIG. 1. .

第1図に示すように、ダイポールリング型磁気回路50
′を構成する複数のセグメント永久磁石52a乃至52
hの内、セグメント永久磁石52C及び52gを除く他
のセグメント永久磁石に、夫々、磁束集束用ヨーク60
a、60b、60d。
As shown in FIG. 1, a dipole ring type magnetic circuit 50
A plurality of segment permanent magnets 52a to 52 configuring '
A magnetic flux focusing yoke 60 is attached to each of the segment permanent magnets other than the segment permanent magnets 52C and 52g in h.
a, 60b, 60d.

60d、60e、60f及び60hを設けている。60d, 60e, 60f and 60h are provided.

セグメント永久磁石52c及び52gに磁束集束用ヨー
クを設けないのは、これらの磁石からは磁気回路内部に
磁束が出ないため、磁束集束用ヨークは不用であるから
である。参照番号62はセグメント永久磁石を支持する
バックヨークである。
The reason why the segment permanent magnets 52c and 52g are not provided with a magnetic flux focusing yoke is because these magnets do not emit magnetic flux into the magnetic circuit, so the magnetic flux focusing yoke is unnecessary. Reference number 62 is a back yoke that supports the segment permanent magnets.

第1図及び第2図に示すように、極位置にあるセグメン
ト永久磁石52a′及び52e′に設けた磁束集束用ヨ
ーク60a及び62eの夫々の厚さ(磁気回路の中心軸
(第2図参照)と直角方向の長さ)を、他の磁束集束用
ヨークの厚さより薄くしである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the respective thicknesses of the magnetic flux focusing yokes 60a and 62e provided on the segment permanent magnets 52a' and 52e' at the pole positions (the central axis of the magnetic circuit (see FIG. 2) ) and the length in the perpendicular direction) are made thinner than the thickness of other magnetic flux focusing yokes.

このように極位置のセグメント磁石に設けた磁束集束用
ヨーク60a、60eの厚みを薄くすることにより、磁
束集束用ヨークとターゲット周辺部との距離を長くして
いる。従って、第3図に示すように、ターゲット12の
極位置磁石に近い周辺部の集束角度を小さくすることが
できる。このようにすることによって、軟磁性体ターゲ
ットが均一に飽和され、ターゲット表面に均一な水平磁
場強度を得ることができる。
By reducing the thickness of the magnetic flux focusing yokes 60a and 60e provided on the segment magnets at the pole positions in this manner, the distance between the magnetic flux focusing yokes and the target peripheral area is increased. Therefore, as shown in FIG. 3, the focusing angle of the peripheral portion of the target 12 near the pole position magnet can be reduced. By doing so, the soft magnetic target is uniformly saturated and a uniform horizontal magnetic field strength can be obtained on the target surface.

尚、上述の説明では、極位置に設けた磁束集束用ヨーク
のみの厚さを薄<シ、他のセグメント永久磁石に設けた
磁束集束用ヨークの厚さを同一にしたある。しかし、セ
グメント永久磁石の数を例えば16個にした場合には、
極位置の磁石に設けた磁束集束用ヨークの厚さを一番薄
くし、他のセグメント永久磁石に設けた磁束集束用ヨー
クの厚さを極位置磁石のヨークから離れるに従って順に
増加するようにしてもよい。このような構成は、セグメ
ント磁石間に磁束の流れの不連続が生じている場合、タ
ーゲツト面上に良好な均一水平磁場を発生させることが
できる。
In the above description, only the thickness of the magnetic flux focusing yoke provided at the pole position is thin, and the thickness of the magnetic flux focusing yoke provided on the other segment permanent magnets is the same. However, if the number of segment permanent magnets is set to 16, for example,
The thickness of the magnetic flux focusing yoke provided on the pole position magnet is made the thinnest, and the thickness of the magnetic flux focusing yoke provided on the other segment permanent magnets is increased in order as the distance from the pole position magnet yoke increases. Good too. Such a configuration can generate a good homogeneous horizontal magnetic field on the target surface when discontinuities in magnetic flux flow occur between the segment magnets.

本発明によれば、非磁性ターゲット、強磁性ターゲット
の何れの場合においても−様な水平磁場が得られるので
、厚膜ターゲットの使用も可能となる。このことは、ス
パッタ装置の稼動効率の上からも、ターゲット使用効率
の上からも非常に有利である。
According to the present invention, a -like horizontal magnetic field can be obtained for both non-magnetic targets and ferromagnetic targets, so that thick-film targets can also be used. This is extremely advantageous in terms of operating efficiency of the sputtering apparatus and target usage efficiency.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、特に軟磁性体タ
ーゲット表面に一様水平磁場を発生させることができる
ので、ターゲットの使用効率及び装置の稼動効率を飛躍
的に上げることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to generate a uniform horizontal magnetic field particularly on the surface of a soft magnetic target, thereby dramatically increasing the usage efficiency of the target and the operating efficiency of the device. be able to.

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

第1図は本発明の詳細な説明するための図、第2図は第
1図の線C−Dを含む平面で切断した断面図、第3図は
本発明を説明する第2図に相当する断面図、第4図は従
来のスパッタ装置を説明する図、第5図及び第6図は夫
々従来例を説明するための図、第7図は従来のダイポー
ルリング型磁気回路を説明するための図、第8図は第7
図の、1iA−Bを含む平面で切断した断面図、第9図
は従来例を説明するための第8図に相当する断面図であ
る。 図中、12はターゲット、50′はグイポール型磁気回
路、52a’ 、52e’は夫々グイポールリング型磁
気回路の極位置にあるセグメント永久磁石、52b、5
2c、52d、52f、52g+  52hは夫々極位
置以外にあるセグメント永久磁石、60a、60b、6
0d、60d、60e、60f、60hは夫々磁束集束
用ヨークを示す。 第1図
Fig. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, Fig. 2 is a sectional view taken along a plane including line C-D in Fig. 1, and Fig. 3 corresponds to Fig. 2 for explaining the present invention. 4 is a diagram for explaining a conventional sputtering apparatus, FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining conventional examples, and FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional dipole ring type magnetic circuit. Figure 8 is the 7th figure.
9 is a cross-sectional view taken along a plane including 1iA-B in the figure, and FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 8 for explaining the conventional example. In the figure, 12 is a target, 50' is a Goupole type magnetic circuit, 52a' and 52e' are segment permanent magnets located at the pole positions of the Gouypole ring type magnetic circuit, and 52b, 5
2c, 52d, 52f, 52g+ 52h are segment permanent magnets located at positions other than the pole positions, respectively; 60a, 60b, 6
0d, 60d, 60e, 60f, and 60h each indicate a magnetic flux focusing yoke. Figure 1

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高周波電圧を印加したターゲットの表面からダイ
ポールリング型磁気回路を用いてマグネトロンスパッタ
リングにより試料原子を真空中に放出させて基板の表面
に薄膜を形成する装置において、 上記ダイポールリング型磁気回路を構成する複数のセグ
メント永久磁石の内、極位置にあるセグメント永久磁石
の磁化方向と逆方向に磁化されたセグメント永久磁石を
除く上記複数のセグメント永久磁石に磁束集束用ヨーク
を設け、上記極位置にあるセグメント永久磁石の磁束集
束用ヨークの厚さを、他のセグメント永久磁石に設けた
磁束集束用ヨークの厚さより薄くした ことを特徴とするダイポールリング型磁気回路を利用し
たスパッタ装置。
(1) In an apparatus that forms a thin film on the surface of a substrate by ejecting sample atoms into vacuum by magnetron sputtering using a dipole ring type magnetic circuit from the surface of a target to which a high frequency voltage is applied, the dipole ring type magnetic circuit described above is used. Among the plurality of segmented permanent magnets, a magnetic flux focusing yoke is provided on the plurality of segmented permanent magnets, excluding a segmented permanent magnet magnetized in a direction opposite to the magnetization direction of the segmented permanent magnet at the pole position, A sputtering device using a dipole ring type magnetic circuit characterized in that the thickness of a magnetic flux focusing yoke of one segment permanent magnet is made thinner than the thickness of a magnetic flux focusing yoke provided on another segment permanent magnet.
(2)上記ターゲットは軟磁性体である特許請求の範囲
第1項に記載のスパッタ装置。
(2) The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target is a soft magnetic material.
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