JPH04276069A - Method and device for sputtering - Google Patents

Method and device for sputtering

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Publication number
JPH04276069A
JPH04276069A JP6106291A JP6106291A JPH04276069A JP H04276069 A JPH04276069 A JP H04276069A JP 6106291 A JP6106291 A JP 6106291A JP 6106291 A JP6106291 A JP 6106291A JP H04276069 A JPH04276069 A JP H04276069A
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JP
Japan
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target
magnetic
magnetic field
center
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP6106291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshito Kamatani
鎌谷 吉人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enhance the utilization efficiency of a target material consisting of a thin film forming material and to control the erosion shape of the target in its depth direction. CONSTITUTION:A substrate 8 and a target 6 are relatively moved, and a film is formed on the surface of the substrate 8 by this sputtering system. In the system, a magnetic device (a central magnetic pole 1, an outer magnetic pole 2 and an intermediate magnetic element 7) is arranged at the rear of the target 6 to generate a magnetic field, and the magnetic field distribution close to the upper surface of the target 6 is adjusted by the magnetic element 7.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はグロー放電を利用して薄
膜を形成するスパッタリング方法およびその装置に係わ
り、特にマグネトロンスパッタリング方法およびその装
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 sputtering method and apparatus for forming a thin film using glow discharge, and more particularly to a magnetron sputtering method and apparatus.

【0002】0002

【従来の技術】マグネトロンスパッタリング技術は、低
温高速スパッタリングとも呼ばれ、以前の2極スパッタ
リングなどに比べて多くの長所を有するため、広く利用
されている。このマグネトロンスパッタリング技術の特
徴は、電場と磁場とが直交するいわゆるマグネトロン放
電を利用し、ターゲットの近傍に高密度プラズマを発生
させる点にある。
2. Description of the Related Art Magnetron sputtering technology, also called low-temperature high-speed sputtering, has many advantages over previous bipolar sputtering and has been widely used. A feature of this magnetron sputtering technology is that it uses so-called magnetron discharge, in which an electric field and a magnetic field are perpendicular to each other, to generate high-density plasma near the target.

【0003】図23〜図26は従来の一例として直径8
インチの円形プレーナーマグネトロンスパッタリングカ
ソードを有するスパッタリング方法およびその装置を説
明する図であり、図23は主要構成を示し、図24はカ
ソード部の断面構造の概略とこれによって生成される高
密度プラズマおよびターゲットの侵食状態を示し、図2
5は図24に示した断面構造を有するカソード部の内部
に配置された磁気装置の発生する漏洩磁界のターゲット
直上面の中心から外周に至る範囲のターゲット面に水平
方向の磁束密度成分を表す図でターゲット直上の漏洩磁
界の磁束密度分布を示し、図26は図24に示した断面
構造を有するカソードにてターゲットとして直径8イン
チの無酸素銅を用い寿命に至るまで使用した場合のター
ゲット中心から外周までの範囲における侵食状態を示し
ている。
FIGS. 23 to 26 show a conventional example of a diameter 8
FIG. 23 is a diagram illustrating a sputtering method and its apparatus having a circular planar magnetron sputtering cathode of inch size, FIG. 23 shows the main structure, and FIG. Figure 2 shows the erosion state of
5 is a diagram showing the magnetic flux density component in the horizontal direction on the target surface in the range from the center of the surface directly above the target to the outer periphery of the leakage magnetic field generated by the magnetic device disposed inside the cathode part having the cross-sectional structure shown in FIG. Figure 26 shows the magnetic flux density distribution of the leakage magnetic field directly above the target, and Figure 26 shows the magnetic flux density distribution from the center of the target when oxygen-free copper with a diameter of 8 inches is used as the target with a cathode having the cross-sectional structure shown in Figure 24 until the end of its life. It shows the state of erosion in the range up to the outer periphery.

【0004】これらの図において、1は永久磁石からな
る中央磁極、2は永久磁石からなる外周磁極、5は中央
磁極1と外周磁極2とを磁気的に結合する軟磁性体から
なるヨーク、6は成膜物質からなるターゲット、8は基
板、11は中央磁極1と外周磁極2との間の磁気回路に
より形成されるトンネル状の磁力線、14はトンネル状
の磁力線11により閉じ込められた環状のプラズマ、1
5はプラズマ14中のスパッタ用ガスイオンの衝突によ
りターゲット6が侵食された部分を表す侵食部、20は
真空容器、21はカソード部外壁、22はターゲット6
およびカソード部の内部を冷却する水配管、23はカソ
ード部を真空容器20に連結する真空シール機能および
電気絶縁機能を有する絶縁体、24は必要に応じてプラ
ズマポテンシャルを調整するアノードリング、25は真
空容器20外の電源からアノードリング24へ給電する
電流導入端子、26は真空容器20に対してアノードリ
ング24を電気的に絶縁し固定する絶縁体、27は基板
8を載置し冷却または加熱され所定の温度を維持し真空
容器20と電気的に絶縁された基板載置手段、28は基
板用アースシールド、29は基板載置手段27と基板用
アースシールド28とを連結する真空シール機能および
電気絶縁機能を有する絶縁体、30はスパッタ用のガス
を導入する質量流量制御弁、31は真空容器20の内部
を排気する排気装置、40はターゲット6およびカソー
ド部にスパッタリング用のプラズマを生成するために高
電圧を給電するスパッタ用高圧電源、41は必要に応じ
てアノードリング24に給電する電源である。
In these figures, 1 is a central magnetic pole made of a permanent magnet, 2 is an outer circumferential magnetic pole made of a permanent magnet, 5 is a yoke made of a soft magnetic material that magnetically couples the central magnetic pole 1 and the outer circumferential magnetic pole 2, and 6 is a yoke made of a soft magnetic material. 1 is a target made of a film-forming material, 8 is a substrate, 11 is a tunnel-shaped magnetic line of force formed by the magnetic circuit between the central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2, and 14 is annular plasma confined by the tunnel-shaped magnetic line of force 11. ,1
5 is an eroded portion representing a portion of the target 6 eroded by the collision of sputtering gas ions in the plasma 14; 20 is a vacuum container; 21 is an outer wall of the cathode portion; 22 is the target 6.
and a water pipe for cooling the inside of the cathode part; 23 is an insulator having a vacuum sealing function and electrical insulation function for connecting the cathode part to the vacuum container 20; 24 is an anode ring for adjusting the plasma potential as necessary; 25 is an insulator having a vacuum sealing function and an electrical insulation function; A current introduction terminal supplies power from a power source outside the vacuum container 20 to the anode ring 24, 26 is an insulator that electrically insulates and fixes the anode ring 24 to the vacuum container 20, and 27 is used to place the substrate 8 for cooling or heating. 28 is a substrate mounting means that maintains a predetermined temperature and is electrically insulated from the vacuum container 20; 28 is a substrate ground shield; 29 is a vacuum seal function that connects the substrate mounting means 27 and the substrate ground shield 28; An insulator having an electrical insulation function, 30 a mass flow control valve that introduces gas for sputtering, 31 an exhaust device that exhausts the inside of the vacuum container 20, and 40 that generates plasma for sputtering on the target 6 and the cathode portion. A high voltage power source 41 for sputtering supplies high voltage to the anode ring 24 as required.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】マグネトロンスパッタ
リングの特徴である直交電磁界によるマグネトロン放電
は、カソード部近傍に設けられた磁気要素の形成するタ
ーゲット直上近傍の漏洩磁界によってスパッタ用のガス
分子から電離した電子あるいはスパッタリング現象によ
り生じた二次電子が収束されるため、これによって電子
とスパッタ用ガス分子との衝突確率が高くなり、プラズ
マ密度が増大するため、スパッタリング速度(成膜速度
,堆積速度)が以前の2極スパッタリングなどに比べて
著しく向上する。その反面、図24〜図26に示すよう
にターゲット6の侵食状態(スパッタリングによりター
ゲット材料が叩き出され、消費された状態)は、前記漏
洩磁界に収束された高密度プラズマ直下が最も激しく、
特にターゲット直上面の中心から外周に至る範囲の磁束
密度分布において、ターゲット面に対して水平方向の磁
束密度成分が略最大値を示し、かつ中心と外周との間で
垂直方向の磁束密度成分が正から負または負から正に変
化する位置においては、マグネトロン放電を維持し、侵
食が進行する(成膜時間が推移する)につれて著しくタ
ーゲット材料が消費される。したがって寿命に至ったタ
ーゲット6の断面形状は、図26に示すように略V字形
状の侵食状態をとり、その体積利用率は、およそ20%
程度であり、高価なターゲット材料を用いて成膜する場
合、特に問題となっていた。また、略V字形状の侵食が
進行するにつれ、スパッタリング現象により叩き出され
たターゲット粒子の飛散方向が変化するため、ターゲッ
ト6の消耗状態が進行した場合、基板8に体積する膜厚
分布を一定に保つことが困難であった。
[Problems to be Solved by the Invention] Magnetron discharge due to orthogonal electromagnetic fields, which is a feature of magnetron sputtering, is caused by ionization from sputtering gas molecules due to a leakage magnetic field directly above the target formed by a magnetic element provided near the cathode. Since electrons or secondary electrons generated by the sputtering phenomenon are focused, the probability of collision between electrons and sputtering gas molecules increases, and the plasma density increases, so the sputtering rate (film formation rate, deposition rate) increases. This is a significant improvement over previous methods such as two-pole sputtering. On the other hand, as shown in FIGS. 24 to 26, the state of erosion of the target 6 (the state in which the target material is ejected and consumed by sputtering) is most intense directly under the high-density plasma focused on the leakage magnetic field.
In particular, in the magnetic flux density distribution in the range from the center of the surface directly above the target to the outer periphery, the horizontal magnetic flux density component with respect to the target surface has approximately the maximum value, and the vertical magnetic flux density component between the center and the outer periphery has a maximum value. At a position changing from positive to negative or from negative to positive, the magnetron discharge is maintained and the target material is significantly consumed as the erosion progresses (as the deposition time progresses). Therefore, the cross-sectional shape of the target 6 that has reached the end of its service life assumes a substantially V-shaped eroded state as shown in FIG. 26, and its volume utilization rate is approximately 20%.
This has been a particular problem when forming a film using an expensive target material. In addition, as the approximately V-shaped erosion progresses, the scattering direction of the target particles ejected by the sputtering phenomenon changes, so if the target 6 becomes worn out, the thickness distribution of the film deposited on the substrate 8 can be kept constant. It was difficult to keep it in place.

【0006】このような課題を解決するために本発明は
、薄膜の原料としての成膜物質からなるターゲット材料
の利用効率を高くできるとともにターゲットの深さ方向
の侵食形状を制御可能としたスパッタリング方法および
その装置を提供することを目的としている。
[0006] In order to solve these problems, the present invention provides a sputtering method that can increase the utilization efficiency of a target material made of a film-forming substance as a raw material for a thin film, and can control the erosion shape of the target in the depth direction. The purpose is to provide such equipment.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、ターゲットを載置し電圧を印加し得
る構造でかつ冷却機能を有するカソード部の近傍に磁気
装置を配置したスパッタリング構造において、この磁気
装置の少なくとも2組の磁気要素をターゲット面に平行
な面に対して磁化方向または配向が±60度以内の角度
差を有する永久磁石で構成し、一方をターゲット中心近
傍に環状に配置し、他方をターゲット外周近傍に環状に
配置し、かつ各磁気要素が共有する中心線およびまたは
中心線が連なって構成される平面に向かって磁気要素を
構成している永久磁石のN極またはS極の極性を全て同
一とし、かつターゲット上面近傍の磁界分布調整手段を
具備した少なくとも1組の中間磁気要素をターゲット裏
面の中心と外周との間に環状に配置することにより達成
される。なお、前述したターゲット上面近傍の磁界分布
調整手段を具備した少なくとも1組の中間磁気要素とし
て下記(1)〜(4)に示すような手段を適用すれば、
スパッタリングに寄与するターゲット直上近傍の高密度
プラズマの発生形態およびまたは領域の幅が調整可能と
なる。 (1)カソード部の近傍に配置した磁気装置の各磁気要
素のうち、ターゲット裏面の中心と外周との間に配置し
た少なくとも1組の中間磁気要素がターゲット面に平行
な面に対して磁化方向または配向が±60度以内の角度
差を有する永久磁石で環状に構成し、かつこの永久磁石
のN極またはS極の極性とターゲット中心近傍と外周近
傍に環状に配置した少なくとも2組の磁気要素を構成し
ている永久磁石の極性を各磁気要素が共有する中心線お
よびまたは中心線が連なって構成される平面に向かって
全て同一側としかつターゲット上面近傍の磁気分布を調
整するためにこの中間磁気要素をターゲット面に対し遠
近調整可能な駆動手段を設け、この中間磁気要素の駆動
手段を調整することにより、成膜物質からなるターゲッ
ト材料の利用率を向上し、また、ターゲットの消耗状態
が進行した場合でも侵食幅が同一となるように制御して
成膜する。あるいはこの中間磁気要素の駆動手段の調整
をターゲット消費に連動させることでターゲットの深さ
方向の侵食形状を任意に制御して成膜する。 (2)そのためにカソード部の近傍に配置した磁気装置
の各磁気要素のうち、ターゲット裏面の中心と外周との
間に配置した少なくとも1組の中間磁気要素がターゲッ
ト面に平行な面に対して磁化方向または配向が±60度
以内の角度差を有する永久磁石で環状の構成し、かつこ
の永久磁石のN極またはS極の極性とターゲット中心近
傍と外周近傍に環状に配置した少なくとも2組の磁気要
素を構成している永久磁石の極性を各磁気要素が共有す
る中心線およびまたは中心線が連なって構成される平面
に向かって全て同一側とし、かつターゲット上面近傍の
磁気分布を調整するために中間磁気要素をターゲット面
に対して遠近調整可能な駆動手段を具備させておく。 (3)他の方法としてターゲット部の近傍に配置した磁
気装置の各磁気要素のうち、ターゲット裏面の中心と外
周との間に配置した少なくとも1組の中間磁気要素がソ
レノイドコイルなどの電磁石で構成したものをターゲッ
ト面に平行に配置し、かつターゲット上面近傍の磁界分
布を調整するためにこの中間磁気要素である電磁石の励
磁電流を供給および調整機能を有する励磁手段を設け、
この中間磁気要素の励磁手段を調整することにより、成
膜物質からなるターゲット材料の利用効率の向上し、ま
た、ターゲットの消耗状態が進行した場合でも侵食幅が
同一となるように制御して成膜する。あるいはこの中間
磁気要素の励磁手段の調整をターゲット消耗に連動させ
ることでターゲットの深さ方向の侵食形状を任意に制御
して成膜する。 (4)そのためにカソード部の近傍に配置した磁気装置
の各磁気要素のうち、ターゲット裏面の中心と外周との
間に配置した少なくとも1組の中間磁気要素がソレノイ
ドコイルなどの電磁石で構成したものをターゲット面に
平行に配置し、かつターゲット上面近傍の磁界分布を調
整するためにこの中間磁気要素である電磁石の励磁電流
を供給および調整機能を有する励磁手段を具備させてお
く。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a sputtering method in which a magnetic device is disposed near a cathode portion which has a structure in which a target can be placed and a voltage can be applied, and which has a cooling function. In the structure, at least two sets of magnetic elements of this magnetic device are composed of permanent magnets whose magnetization directions or orientations have an angular difference within ±60 degrees with respect to a plane parallel to the target surface, and one of the magnetic elements is arranged in an annular shape near the center of the target. The N poles of the permanent magnets that constitute the magnetic elements are arranged in a circular manner near the outer periphery of the target, and face the center line shared by each magnetic element and/or a plane formed by a series of center lines. Alternatively, this can be achieved by arranging at least one set of intermediate magnetic elements, all of whose S poles have the same polarity, and which is equipped with a magnetic field distribution adjusting means near the top surface of the target, in a ring shape between the center and the outer periphery of the back surface of the target. Note that if the means shown in (1) to (4) below are applied as at least one set of intermediate magnetic elements equipped with the above-mentioned magnetic field distribution adjustment means near the upper surface of the target,
The generation form and/or width of the region of high-density plasma directly above the target that contributes to sputtering can be adjusted. (1) Among the magnetic elements of the magnetic device placed near the cathode part, at least one set of intermediate magnetic elements placed between the center and the outer periphery of the back surface of the target has a magnetization direction with respect to a plane parallel to the target surface. or at least two sets of magnetic elements formed in an annular configuration of permanent magnets whose orientations have an angular difference within ±60 degrees, and arranged in an annular manner near the N pole or S pole of the permanent magnet and near the target center and near the outer periphery. The polarity of the permanent magnets constituting the magnetic elements are all on the same side toward the center line shared by each magnetic element and/or the plane formed by the center lines being connected, and in order to adjust the magnetic distribution near the top surface of the target, By providing a drive means that allows the magnetic element to be adjusted in distance from and near the target surface, and by adjusting the drive means for this intermediate magnetic element, the utilization rate of the target material consisting of the film forming substance can be improved, and the state of wear of the target can be reduced. The film is formed under control so that the erosion width remains the same even when the erosion progresses. Alternatively, by interlocking the adjustment of the driving means of the intermediate magnetic element with target consumption, film formation can be performed while arbitrarily controlling the erosion shape in the depth direction of the target. (2) For this purpose, among the magnetic elements of the magnetic device arranged near the cathode part, at least one set of intermediate magnetic elements arranged between the center and the outer periphery of the back surface of the target is aligned with the plane parallel to the target surface. At least two sets of permanent magnets having an annular configuration with an angular difference in magnetization direction or orientation within ±60 degrees, and arranged in an annular manner near the center of the target and near the outer periphery of the polarity of the N pole or S pole of the permanent magnet. In order to set the polarity of the permanent magnets constituting the magnetic elements on the same side toward the center line shared by each magnetic element and/or a plane formed by a series of center lines, and to adjust the magnetic distribution near the top surface of the target. The intermediate magnetic element is provided with driving means that can adjust the distance from and to the target surface. (3) As another method, among the magnetic elements of the magnetic device placed near the target, at least one set of intermediate magnetic elements placed between the center and the outer periphery of the back surface of the target is composed of an electromagnet such as a solenoid coil. arranged in parallel to the target surface, and provided with excitation means having the function of supplying and adjusting the excitation current of the electromagnet, which is the intermediate magnetic element, in order to adjust the magnetic field distribution near the upper surface of the target.
By adjusting the excitation means of this intermediate magnetic element, the utilization efficiency of the target material consisting of the film-forming substance can be improved, and even if the target wears out, the erosion width can be controlled to be the same. To form a film. Alternatively, by interlocking the adjustment of the excitation means of the intermediate magnetic element with target consumption, the erosion shape in the depth direction of the target can be arbitrarily controlled to form a film. (4) For this purpose, among the magnetic elements of the magnetic device arranged near the cathode part, at least one set of intermediate magnetic elements arranged between the center and the outer periphery of the back surface of the target is composed of an electromagnet such as a solenoid coil. is arranged parallel to the target surface, and is provided with excitation means having a function of supplying and adjusting an excitation current of the electromagnet, which is the intermediate magnetic element, in order to adjust the magnetic field distribution near the upper surface of the target.

【0008】[0008]

【作用】本発明においては、この磁気装置によりターゲ
ット直上面に発生される漏洩磁界の磁束密度分布の中心
から外周に至る範囲において、ターゲット面に対して水
平方向の磁束密度成分が単峰特性から強い双峰特性まで
調整可能でかつ中心と外周との間で垂直方向の磁束密度
成分の傾き略零を略中心に正から負または負から正に制
御できる。このため、スパッタリングに寄与するターゲ
ット直上近傍の高密度プラズマの発生形態およびまたは
領域が広く、また、領域の幅が調整可能となり、成膜物
質からなるターゲット材料の利用効果が向上し、また、
ターゲットの消耗状態が進行した場合でも侵食幅が同一
となるようにターゲット上面近傍の磁界分布調整手段を
具備した少なくとも1組の中間磁気要素を制御すること
で、スパッタリング現象により叩き出されたターゲット
粒子の飛散方向の変化が極めて少なく、基板に堆積する
膜厚分布を一定に保つことが可能となる。あるいはター
ゲット消費に連動し、ターゲット上面近傍の磁気分布調
整手段を具備した少なくとも1組の磁気要素を制御する
ことでターゲットの深さ方向の侵食形状を任意に調節で
きる。
[Operation] In the present invention, in the range from the center to the outer periphery of the magnetic flux density distribution of the leakage magnetic field generated directly above the target by this magnetic device, the magnetic flux density component in the horizontal direction with respect to the target surface changes from a single peak characteristic. It can be adjusted to a strong bimodal characteristic, and the slope of the magnetic flux density component in the vertical direction between the center and the outer periphery can be controlled from positive to negative or from negative to positive with the slope approximately zero. Therefore, the generation form and/or region of the high-density plasma directly above the target that contributes to sputtering is wide, and the width of the region can be adjusted, improving the effectiveness of the use of the target material made of the film-forming substance.
By controlling at least one set of intermediate magnetic elements equipped with magnetic field distribution adjustment means near the upper surface of the target so that the erosion width remains the same even when the target wears out, the target particles are ejected by the sputtering phenomenon. There is very little change in the scattering direction of the film, making it possible to keep the thickness distribution of the film deposited on the substrate constant. Alternatively, the erosion shape in the depth direction of the target can be arbitrarily adjusted by controlling at least one set of magnetic elements equipped with magnetic distribution adjustment means near the upper surface of the target in conjunction with target consumption.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図1〜図22は本発明によるスパッタリング
方法およびその装置を説明する図である。図1において
、1はターゲット6の面と平行な面に対して磁化方向ま
たは配向が±60度以内の角度差を有する永久磁石から
なる中央磁極、2はターゲット6の面と平行な面に対し
て磁化方向または配向が±60度以内の角度差を有する
永久磁石からなる外周磁極、3は連結駆動軸4を介して
中間磁気要素7をターゲット6面または中央磁極1と外
周磁極2とに対して機械的に遠近調整を行う中間磁気要
素駆動装置、4は中間磁気要素駆動装置3を機械的に連
結する非磁性体からなる連結駆動軸、6は成膜物質から
なるターゲット、7はターゲット6面と平行な面に対し
て磁化方向または配向が±60度以内の角度差を有する
永久磁石からなるターゲット上面近傍の磁界分布調整用
の中間磁気要素、8は基板、11は中央磁極1と外周磁
極2との間の磁気回路により形成されるトンネル状の磁
力線、14はトンネル状の磁力線11により閉じ込めら
れた環状のプラズマ、15はプラズマ14中のスパッタ
用ガスイオンの衝突によりターゲット6が侵食された侵
食部である。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. 1 to 22 are diagrams illustrating a sputtering method and apparatus thereof according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a central magnetic pole made of a permanent magnet whose magnetization direction or orientation has an angular difference within ±60 degrees with respect to a plane parallel to the surface of target 6, and 2 is a central magnetic pole with respect to a plane parallel to target 6. The outer peripheral magnetic pole 3 is made of a permanent magnet whose magnetization direction or orientation has an angular difference within ±60 degrees, and the intermediate magnetic element 7 is connected to the target 6 surface or the central magnetic pole 1 and the outer peripheral magnetic pole 2 via the connecting drive shaft 4. 4 is a connecting drive shaft made of a non-magnetic material that mechanically connects the intermediate magnetic element driving device 3; 6 is a target made of a film-forming material; 7 is a target 6; An intermediate magnetic element for adjusting the magnetic field distribution near the top surface of the target, consisting of a permanent magnet whose magnetization direction or orientation has an angular difference within ±60 degrees with respect to a plane parallel to the plane; 8 is a substrate; 11 is a central magnetic pole 1 and an outer periphery; A tunnel-shaped magnetic field line formed by a magnetic circuit between the magnetic pole 2, 14 an annular plasma confined by the tunnel-shaped magnetic field line 11, and 15 a target 6 eroded by collision of sputtering gas ions in the plasma 14. This is an eroded area.

【0010】図11および図20に示した67はターゲ
ット6の上面近傍の磁界分布を調整するためにターゲッ
ト6の裏面の中央磁極1と外周磁極2との間に配置し電
磁石(ソレノイドコイル)で構成した第1の中間磁気要
素、60はターゲット6上面近傍の磁気分布の調整およ
びまたは磁界発生方向を切り換える電磁石励磁手段、6
1はカソード部外壁21を介して電磁石励磁手段60か
ら電磁石で構成された中間磁気要素67へ励磁電流を給
電するためのシール機能を有する電流導入端子、68は
電磁石の励磁電力を軽減する目的およびまたはターゲッ
ト6上面近傍の磁界分布の制御範囲にオフセットを与え
る目的で環状に配置された配向がターゲット6の面と平
行な面に対して0度の角度差を有する永久磁石で構成さ
れた第2の中間磁気要素、63は電磁石で構成された第
1の中間磁気要素67の励磁方向(磁界分布)である。
11 and 20 is an electromagnet (solenoid coil) arranged between the central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 on the back surface of the target 6 in order to adjust the magnetic field distribution near the upper surface of the target 6. The constructed first intermediate magnetic element 60 is an electromagnetic excitation means 6 for adjusting the magnetic distribution near the upper surface of the target 6 and/or switching the magnetic field generation direction.
Reference numeral 1 indicates a current introduction terminal having a sealing function for supplying excitation current from the electromagnet excitation means 60 to the intermediate magnetic element 67 constituted by an electromagnet via the cathode outer wall 21; Alternatively, a second permanent magnet made of permanent magnets arranged in an annular manner and having an angular difference of 0 degrees with respect to a plane parallel to the plane of the target 6 for the purpose of offsetting the control range of the magnetic field distribution near the upper surface of the target 6. The intermediate magnetic element 63 is the excitation direction (magnetic field distribution) of the first intermediate magnetic element 67 composed of an electromagnet.

【0011】20は真空容器、21はカソード部外壁、
22はターゲット6およびカソード部の内部を冷却する
水配管、23はカソード部を真空容器20に連結する真
空シール機能および電気絶縁機能を有する絶縁体、24
は必要に応じてプラズマポテンシャルを調整するために
設けられたアノードリング、25は真空容器20外の電
源からアノードリング24へ給電するための電流導入端
子、26は真空容器20に対してアノードリング24を
電気的に絶縁し固定するための絶縁体、27は基板8を
載置し冷却または加熱され所定の温度を維持し真空容器
20と電気的に絶縁された基板載置手段、28は基板用
アースシールド、29は基板載置手段27と基板用アー
スシールド28とを連結する真空シール機能および電気
絶縁機能を有する絶縁体、30はスパッタ用のガスを導
入する質量流量制御弁、31は真空容器20の内部を排
気する排気装置、40はターゲット6およびカソード部
にスパッタリング用のプラズマを生成するための高電圧
を給電するスパッタ用高圧電源、41は必要に応じてア
ノードリング24に給電する電源である。
20 is a vacuum container, 21 is an outer wall of the cathode portion,
22 is a water pipe that cools the target 6 and the inside of the cathode section; 23 is an insulator having a vacuum sealing function and an electrical insulation function that connects the cathode section to the vacuum container 20; 24;
25 is a current introduction terminal for supplying power to the anode ring 24 from a power source outside the vacuum vessel 20; 26 is an anode ring 24 provided for adjusting the plasma potential as needed; 27 is an insulator for electrically insulating and fixing the substrate 8; 27 is a substrate mounting means on which the substrate 8 is placed and cooled or heated to maintain a predetermined temperature; and 28 is a substrate mounting means electrically insulated from the vacuum container 20; An earth shield, 29 is an insulator having a vacuum sealing function and an electrical insulation function that connects the substrate mounting means 27 and the substrate earth shield 28, 30 is a mass flow control valve for introducing gas for sputtering, and 31 is a vacuum container. 20 is an exhaust device for evacuating the inside of 20; 40 is a sputtering high-voltage power supply that supplies high voltage to generate plasma for sputtering to the target 6 and the cathode; 41 is a power supply that supplies power to the anode ring 24 as necessary; be.

【0012】また、図18に示した70は成膜プロセス
用の真空容器20と前後プロセス用の真空容器を必要に
応じて連結または遮断するゲートバルブ、71は基板8
を載置し通過成膜または両面同時成膜時に必要に応じて
基板8をターゲット6に対して相対移動およびまたは自
公転運動させる基板搬送手段、80は左右一対およびま
たは通過成膜の各段に設けられた複数の成膜自動制御装
置81の統括制御を行う統括制御装置、81は予め設定
されたターゲット寿命時間およびターゲット侵食形状お
よびまたは成膜スピードおよびまたは膜圧分布などに対
してターゲット上面近傍の磁界分布を自動調整するため
に中間磁気要素駆動装置3または電磁石励磁手段60へ
制御信号を送出するとともにスパッタ用高圧電源40の
出力電流または出力電力を自動調整するための信号を送
出する成膜自動制御装置である。なお、スパッタ用高圧
電源40はターゲット6の材質により、直流電源または
高周波電源と高周波整合装置とを用いる。
Further, 70 shown in FIG. 18 is a gate valve that connects or shuts off the vacuum chamber 20 for the film forming process and the vacuum chambers for pre- and post-processing as necessary, and 71 is a substrate 8.
80 is a substrate transport means for moving the substrate 8 relative to the target 6 and/or rotating and rotating as necessary during passing film formation or simultaneous double-sided film formation; A general control device 81 performs integrated control of a plurality of automatic film-forming control devices 81 provided, and a control device 81 controls the control of the vicinity of the upper surface of the target based on preset target life time, target erosion shape, film-forming speed, film pressure distribution, etc. A film forming process that sends a control signal to the intermediate magnetic element drive device 3 or the electromagnet excitation means 60 to automatically adjust the magnetic field distribution of the sputtering device, and also sends a signal to automatically adjust the output current or output power of the high voltage power source 40 for sputtering. It is an automatic control device. Note that the high voltage power source 40 for sputtering uses a DC power source or a high frequency power source and a high frequency matching device depending on the material of the target 6.

【0013】以上の主要構成要素からなる図1に示す本
発明の第1の実施例の装置全体は以下のように動作する
。先ず、基板8を基板載置手段27に載置した後、排気
装置31により、真空容器20の内部を所定のバックグ
ラウンド(高真空)まで排気すると同時に基板載置手段
27を温度制御して基板8を所定の温度に保つ。その後
、スパッタ用のアルゴンガス(これに限定するものでは
ない)を質量流量制御弁30より導入し、所定のガス圧
力に調整する。ターゲット6に電気的に接続されたカソ
ード部外壁21へスパッタ用高圧電源40から電力を供
給すると、磁力線11に閉じ込められたスパッタリング
用の高密度プラズマ14が発生する。この磁力線11は
、中央磁極1および外周磁極2がターゲット6の面と平
行な面に対して磁化方向または配向が±60度以内の角
度差を有する永久磁石で構成したものを環状に配置し、
また、ターゲット上面近傍の磁界分布調整手段である中
間磁気要素7の位置が移動範囲の略中央なので、ターゲ
ット直上面に発生される漏洩磁界の磁束密度分布の中心
から外周に至る範囲において、ターゲット6の面に対し
て水平方向の磁束密度成分が双峰特性を示し、かつ中心
と外周との間で垂直方向の磁束密度成分の傾きが略零と
なる。このため、スパッタリングに寄与するターゲット
6の直上近傍の高密度プラズマ14の発生形態およびま
たは領域が広い状態となる。このプラズマ14中のアル
ゴンガスイオンは陰極降下(カソードフォール)により
加速され、ターゲット6の広い範囲に衝突し、ターゲッ
ト原子を叩き出す。叩き出されたターゲット原子が基板
8の表面に堆積し、スパッタリング成膜機能を果たすと
同時にターゲット6の広い範囲において侵食が進行する
。ところが、ターゲット6の板厚が厚い場合は、ターゲ
ット6の消耗状態が進行するにつれてターゲット6上の
高密度プラズマ14を封じ込めている磁力線11の分布
に変化を来し、ターゲット6の侵食幅に影響を及ぼす。 一方、ターゲット6の上面近傍の磁界分布調整手段であ
る中間磁気要素7の位置を連結駆動軸4を介して中間磁
気要素駆動手段3によりターゲット6面に対して遠近調
整すると、ターゲット6直上面に発生される漏洩磁界の
磁束密度分布の中心から外周に至る範囲において、ター
ゲット6面に対して水平方向の磁束密度成分が単峰特性
が強い双峰特性まで調整可能でかつ中心と外周との間で
垂直方向の磁束密度成分の傾きが零を略中心に正から負
または負から正に制御できるので、上記問題を回避する
ためにターゲット6の消耗状態が進行するにつれて中間
磁気要素7の位置を中間磁気要素駆動装置3によりター
ゲット6面に対して遠近調整することにより、ターゲッ
ト6の消耗状態が進行した場合でも侵食幅が同一となる
ように調整可能でスパッタリング現象により叩き出され
たターゲット粒子の飛散方向の変化が極めて少なく、基
板8に堆積する膜厚分布を一定に保ことが可能となる。 また、矩形カソードで通過成膜するような装置では、タ
ーゲット粒子の飛散方向およびまたは飛散源位置の変化
が基板に堆積する膜厚分布に殆ど影響しないので、ター
ゲットの体積利用率を主体に追求できる。この場合、タ
ーゲット消耗に連動し、ターゲット上面近傍の磁界分布
調整手段である中間磁気要素7の位置を中間磁気要素駆
動装置3によりターゲット6面に対して遠近調整するこ
とでターゲット6の深さ方向の侵食形状を任意に制御で
きる。
The entire apparatus of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, which consists of the above main components, operates as follows. First, after placing the substrate 8 on the substrate mounting means 27, the inside of the vacuum container 20 is evacuated to a predetermined background (high vacuum) using the exhaust device 31, and at the same time, the temperature of the substrate mounting means 27 is controlled to remove the substrate. 8 at a predetermined temperature. Thereafter, argon gas for sputtering (not limited to this) is introduced through the mass flow control valve 30 and adjusted to a predetermined gas pressure. When power is supplied from the sputtering high-voltage power source 40 to the cathode outer wall 21 electrically connected to the target 6, high-density sputtering plasma 14 confined in the magnetic lines of force 11 is generated. The magnetic lines of force 11 are composed of permanent magnets in which the central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 have an angular difference of magnetization direction or orientation within ±60 degrees with respect to a plane parallel to the surface of the target 6, and are arranged in a ring shape.
In addition, since the position of the intermediate magnetic element 7, which is the magnetic field distribution adjustment means near the target top surface, is approximately at the center of the movement range, the target 6 The magnetic flux density component in the horizontal direction with respect to the surface exhibits bimodal characteristics, and the slope of the magnetic flux density component in the vertical direction is approximately zero between the center and the outer periphery. Therefore, the generation form and/or region of the high-density plasma 14 directly above and near the target 6, which contributes to sputtering, becomes wide. The argon gas ions in the plasma 14 are accelerated by cathode fall, collide with a wide range of the target 6, and knock out target atoms. The ejected target atoms are deposited on the surface of the substrate 8 and fulfill the function of sputtering film formation, and at the same time, erosion progresses over a wide range of the target 6. However, when the target 6 is thick, the distribution of the magnetic lines of force 11 that confines the high-density plasma 14 on the target 6 changes as the target 6 wears out, which affects the erosion width of the target 6. effect. On the other hand, when the position of the intermediate magnetic element 7, which is the magnetic field distribution adjusting means near the upper surface of the target 6, is adjusted in distance with respect to the surface of the target 6 by the intermediate magnetic element driving means 3 via the connecting drive shaft 4, the position directly above the target 6 is adjusted. In the range from the center to the outer circumference of the magnetic flux density distribution of the leakage magnetic field generated, the magnetic flux density component in the horizontal direction with respect to the six target surfaces can be adjusted from a single peak characteristic to a strong bimodal characteristic, and between the center and the outer circumference. Since the slope of the vertical magnetic flux density component can be controlled from positive to negative or from negative to positive approximately centered on zero, in order to avoid the above problem, the position of the intermediate magnetic element 7 can be adjusted as the target 6 wears out. By adjusting the distance from and near the surface of the target 6 using the intermediate magnetic element drive device 3, it is possible to adjust the erosion width to be the same even when the target 6 is worn out, and the target particles ejected by the sputtering phenomenon can be adjusted. There is very little change in the direction of scattering, making it possible to keep the thickness distribution of the film deposited on the substrate 8 constant. In addition, in a device that performs pass-through film formation with a rectangular cathode, changes in the scattering direction and/or scattering source position of target particles have almost no effect on the film thickness distribution deposited on the substrate, so the volume utilization rate of the target can be pursued primarily. . In this case, in conjunction with target consumption, the intermediate magnetic element 7, which is a magnetic field distribution adjustment means near the top surface of the target, is adjusted in distance relative to the surface of the target 6 by the intermediate magnetic element driving device 3, thereby increasing the depth of the target 6. The shape of the erosion can be controlled arbitrarily.

【0014】なお、図1には、基板搬送手段,基板昇降
手段,基板回転手段,リアクティブスパッタ用ガス導入
手段,シャッタ,ビューポートおよび真空計等は図示し
ていないが、必要に応じて使用が可能であり、図1に示
す構成に限定されるものではない。
Although the substrate transport means, substrate lifting means, substrate rotation means, reactive sputtering gas introduction means, shutter, view port, vacuum gauge, etc. are not shown in FIG. 1, they may be used as necessary. is possible, and is not limited to the configuration shown in FIG.

【0015】図2〜図4は、本発明の第1の実施例で図
1に示す構成についてスパッタリングに寄与するターゲ
ット直上近傍の高密度プラズマの発生形態およびまたは
領域が広く、また、領域の幅が調整可能であることを直
径8インチの円形ターゲット用を例にとり、そのカソー
ド部の断面構造の概略とそれにより生成される高密度プ
ラズマおよびターゲットの侵食状態とを示し、主にカソ
ード部の磁気要素に関し、従来との違いを含めて以下に
説明する。図2〜図4に示す中央磁極1および外周磁極
2は、ターゲット6の面と平行な面に対して磁化方向が
+45度および−45度(±60度以内)の角度差を有
する永久磁石を環状に配置し、また、ターゲット6の上
面近傍の磁界分布調整手段である中間磁気要素7は、タ
ーゲット6の面と平行な面に対して配向が0度(±60
度以内)の角度差を有する永久磁石を環状に配置してい
るが、図2は、ターゲット6の上面近傍の磁界分布調整
手段である中間磁気要素7の位置が移動範囲の略中央な
ので、これらの磁気要素がターゲット6上に形成する漏
洩磁界の磁力線11は、図24に示す従来に比べ、偏平
したトンネル形状になり、ターゲット6に対して略垂直
な電界と略平行な磁力線11とが直交する領域が広く、
直交電磁界によるマグネトロン放電の範囲が広くなる。 したがってターゲット6の上面に発生するプラズマ14
は、幅の広い環状となり、ターゲット6の利用効率が向
上する。
FIGS. 2 to 4 show a first embodiment of the present invention with respect to the configuration shown in FIG. Taking as an example a circular target with a diameter of 8 inches, we show the outline of the cross-sectional structure of the cathode, the high-density plasma generated by it, and the erosion state of the target. The elements will be explained below, including differences from the conventional ones. The central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 shown in FIGS. 2 to 4 are permanent magnets whose magnetization directions have an angular difference of +45 degrees and -45 degrees (within ±60 degrees) with respect to a plane parallel to the surface of the target 6. The intermediate magnetic element 7, which is arranged in an annular shape and serves as a magnetic field distribution adjusting means near the upper surface of the target 6, is oriented at 0 degrees (±60 degrees) with respect to a plane parallel to the surface of the target 6.
Permanent magnets are arranged in an annular shape with an angular difference of less than 100 degrees, but in FIG. The lines of magnetic force 11 of the leakage magnetic field formed on the target 6 by the magnetic elements have a flattened tunnel shape compared to the conventional one shown in FIG. There is a wide range of areas to
The range of magnetron discharge due to orthogonal electromagnetic fields becomes wider. Therefore, the plasma 14 generated on the upper surface of the target 6
has a wide annular shape, which improves the utilization efficiency of the target 6.

【0016】図3はターゲット6の上面近傍の磁界分布
調整手段である中間磁気要素7が移動範囲で最もターゲ
ット6と離れた位置に調整しているため、これらの磁気
要素がターゲット6上に形成する漏洩磁界の磁力線11
は、図2に示すものに比べ、さらに偏平したトンネル形
状になり、ターゲット6に対して略垂直な電界と略平行
な磁力線11とが直交する領域がターゲット6の内周側
と外周側とに若干分離した状態となり、直交電磁界によ
るマグネトロン放電による高密度プラズマ14がターゲ
ット6の内周側と外周側とに若干分離し、その中間が低
密度プラズマで連結された状態となる。したがってター
ゲット6の侵食形状は図示の如く略W字形状となり、タ
ーゲット6の侵食の幅は最も広いが、深さ方向の侵食深
さのバラツキが大のため、寿命に至るまでこの状態で使
用すると、結果的に体積利用率は、図2に示すものより
劣る。
In FIG. 3, the intermediate magnetic element 7, which is the magnetic field distribution adjustment means near the top surface of the target 6, is adjusted to the farthest position from the target 6 in the moving range, so that these magnetic elements are not formed on the target 6. Lines of magnetic force 11 of leakage magnetic field
has a more flattened tunnel shape than that shown in FIG. They are in a state where they are slightly separated, and the high-density plasma 14 due to magnetron discharge by the orthogonal electromagnetic field is slightly separated into the inner circumferential side and the outer circumferential side of the target 6, and the middle is connected by low-density plasma. Therefore, the erosion shape of the target 6 is approximately W-shaped as shown in the figure, and although the width of the erosion of the target 6 is the widest, the variation in the erosion depth in the depth direction is large, so if it is used in this state until the end of its life. As a result, the volume utilization is inferior to that shown in FIG.

【0017】図4は、ターゲット6の上面近傍の磁界分
布調整手段である中間磁気要素7が移動範囲で最もター
ゲット6と接近した位置に調整しているため、これらの
磁気要素がターゲット6上に形成する漏洩磁界の磁力線
11は、図24に示す従来のものとほぼ同様なトンネル
形状になり、ターゲット6に対して略垂直な電界と略平
行な磁力線11とが直交する領域がターゲット6の内側
と外側との中間に集中するため、直交電磁界によるマグ
ネトロン放電による高密度プラズマ14がターゲット6
の内側と外側との中間に環状に生成される。したがって
ターゲット6の侵食形状は図示の如く略V字形状となり
、ターゲット6の侵食の幅は最も狭く、寿命に至るまで
この状態で使用すると,結果的に図2および図3に示す
ものより劣る。
In FIG. 4, the intermediate magnetic element 7, which is the magnetic field distribution adjustment means near the top surface of the target 6, is adjusted to the closest position to the target 6 in the moving range, so that these magnetic elements are not placed on the target 6. The magnetic lines of force 11 of the leakage magnetic field that are formed have a tunnel shape almost similar to the conventional one shown in FIG. Since the high-density plasma 14 is concentrated in the middle between
It is generated in a ring shape between the inside and outside of. Therefore, the erosion shape of the target 6 is approximately V-shaped as shown in the figure, and the width of the erosion of the target 6 is the narrowest.If the target 6 is used in this state until the end of its life, the result will be inferior to that shown in FIGS. 2 and 3.

【0018】図2〜図4に示すターゲット侵食形状制御
機能を有する本発明を適用すれば、ターゲット6の板厚
が厚い場合でも、ターゲット6の消耗状態が進行するに
つれて変化するターゲット6上の高密度プラズマ14を
閉じ込めている磁力線11の分布を中間磁気要素7の位
置を中間磁気要素駆動装置3によりターゲット6面に対
して遠近調整することで常に一定に保ち、ターゲット寿
命に至るまで侵食幅が同一となるように制御できる。ま
た、矩形カソードで通過成膜するような装置では、ター
ゲット粒子の飛散方向およびまたは飛散源位置の変化が
基板に堆積する膜厚分布に殆ど影響しないので、ターゲ
ット6の体積利用率を主体に追求できる。この場合、タ
ーゲット消費に連動し、ターゲット6の上面近傍の磁界
分布調整手段である中間磁気要素7の位置を中間磁気要
素駆動装置3によりターゲット6面に対して遠近調整す
ることで、ターゲット6の深さ方向の侵食形状を任意に
制御できる。
If the present invention having the target erosion shape control function shown in FIGS. 2 to 4 is applied, even if the target 6 is thick, the height on the target 6 that changes as the target 6 wears out progresses. The distribution of the magnetic lines of force 11 confining the density plasma 14 is always kept constant by adjusting the position of the intermediate magnetic element 7 near and far from the surface of the target 6 using the intermediate magnetic element driving device 3, and the erosion width is kept constant until the target life. It can be controlled so that they are the same. In addition, in an apparatus that performs pass-through film formation with a rectangular cathode, changes in the scattering direction of target particles and/or the scattering source position have almost no effect on the film thickness distribution deposited on the substrate, so the volume utilization rate of the target 6 is mainly pursued. can. In this case, the position of the intermediate magnetic element 7, which is a magnetic field distribution adjusting means near the upper surface of the target 6, is adjusted in distance with respect to the surface of the target 6 by the intermediate magnetic element driving device 3 in conjunction with target consumption. The shape of erosion in the depth direction can be controlled arbitrarily.

【0019】図5〜図7は、本発明の第1の実施例で非
磁性のターゲットを使用した場合、それぞれ図2〜図4
に示した断面構造を有するカソード部の内部に配置され
た磁気装置の発生する漏洩磁界のターゲット6の直上面
の中心位置から外周に至る範囲のターゲット6面に対し
て水平方向の磁束密度成分および垂直方向の磁束密度成
分を表す図でターゲット6直上の漏洩磁界の磁束密度分
布を示し、中間磁気要素7の位置を中間磁気要素駆動装
置3によりターゲット6面に対して遠近調整することで
ターゲット6の上面近傍の磁界分布が調整できることを
以下に説明する。
FIGS. 5 to 7 show cases in which a non-magnetic target is used in the first embodiment of the present invention, respectively.
The horizontal magnetic flux density component and The figure showing the magnetic flux density component in the vertical direction shows the magnetic flux density distribution of the leakage magnetic field directly above the target 6, and the position of the intermediate magnetic element 7 is adjusted relative to the surface of the target 6 by the intermediate magnetic element driving device 3. The fact that the magnetic field distribution near the top surface of the device can be adjusted will be explained below.

【0020】図5〜図7は、それぞれ図2〜図4に対応
しており、図2〜図4示しているが、中央磁極1である
永久磁石のN極から発せられる磁力線は、ターゲット6
上を広範囲に漏洩する磁力線11と中央磁極1の永久磁
石のS極に向かう小ループを描く磁力線とに大別され、
磁力線11は外周磁極2である永久磁石のS極に達する
。また、外周磁極2である永久磁石のN極からそれ自身
のS極に向かう小ループを描く磁力線がターゲット6の
外周近傍で発生する。一方、永久磁石からなるターゲッ
ト6の上面近傍の磁界分布調整用の中間磁気要素7のN
極からそれ自身のS極に向かうループを描く磁力線が発
生し、特にターゲット6側の磁力線がターゲット6の上
面近傍の漏洩磁界分布に寄与し、中間磁気要素駆動装置
3によりターゲット6面に対して遠近調整することで前
述した寄与の割合が変化する。したがって図5〜図7に
示すターゲット6の直上面に発生される漏洩磁界の磁束
密度分布の中心から外周に至る範囲において、ターゲッ
ト6面に対して水平方向の磁束密度成分が単峰特性から
強い双峰特性まで調整可能でかつ中心と外周との間で垂
直方向の磁束密度成分の傾きが零を略中心に正から負ま
たは負から正に制御できる。
5 to 7 respectively correspond to FIGS. 2 to 4, and shown in FIGS. 2 to 4, the lines of magnetic force emitted from the N pole of the permanent magnet, which is the central magnetic pole 1,
It is roughly divided into lines of magnetic force 11 that leak over a wide area at the top, and lines of magnetic force that draw a small loop toward the S pole of the permanent magnet of the central magnetic pole 1.
The magnetic lines of force 11 reach the S pole of the permanent magnet, which is the outer magnetic pole 2. In addition, lines of magnetic force that draw a small loop from the north pole of the permanent magnet, which is the outer magnetic pole 2, to the south pole of the permanent magnet are generated near the outer periphery of the target 6. On the other hand, N of the intermediate magnetic element 7 for adjusting the magnetic field distribution near the top surface of the target 6 made of a permanent magnet.
Lines of magnetic force that draw a loop from the pole to its own S pole are generated, and in particular, the lines of magnetic force on the target 6 side contribute to the leakage magnetic field distribution near the top surface of the target 6, and the intermediate magnetic element drive device 3 generates magnetic lines of force against the surface of the target 6. By adjusting the perspective, the above-mentioned contribution ratio changes. Therefore, in the range from the center to the outer periphery of the magnetic flux density distribution of the leakage magnetic field generated directly above the target 6 shown in FIGS. 5 to 7, the magnetic flux density component in the horizontal direction with respect to the target 6 surface changes from a single peak characteristic to a strong one. It is possible to adjust up to a bimodal characteristic, and the slope of the vertical magnetic flux density component between the center and the outer periphery can be controlled from positive to negative or from negative to positive with approximately zero as the center.

【0021】なお、ターゲット6の体積利用率の最も良
好なものは、図5に示す漏洩磁界分布なので、本発明を
適用し、ターゲット6の体積利用率を向上させる目的に
対しては、ターゲット6の材質(特に磁性体の場合はそ
の透磁率)およびまたはターゲットの消耗状態などによ
り変動する漏洩磁界分布や放電電力およびまたはスパッ
タガス圧などにより変動するプラズマ発生領域および形
態を中間磁気要素7の位置を調整し、補正する必要があ
る。
Note that the best volume utilization ratio of the target 6 is the leakage magnetic field distribution shown in FIG. The position of the intermediate magnetic element 7 is based on the plasma generation region and form, which vary depending on the leakage magnetic field distribution, discharge power, and/or sputtering gas pressure, etc., which vary depending on the material (particularly its magnetic permeability in the case of a magnetic material) and/or the state of wear of the target. need to be adjusted and corrected.

【0022】図8〜図10は、本発明の第1の実施例で
それぞれ図5〜図7に示したターゲット6の上近傍の漏
洩磁界分布になるように中間磁気要素駆動装置3を調整
し、ターゲット6として直径8インチの無酸素銅を用い
て寿命に至るまで使用した場合のターゲット中心から外
周までの範囲おける侵食状態を示している。図8〜図1
0より明らかなようにターゲット6の侵食部15は、図
示の如く略W字形状から従来の略V字形状まで制御でき
る。
FIGS. 8 to 10 show a first embodiment of the present invention in which the intermediate magnetic element driving device 3 is adjusted to obtain the leakage magnetic field distribution near the top of the target 6 shown in FIGS. 5 to 7, respectively. , shows the corrosion state in the range from the center of the target to the outer periphery when oxygen-free copper with a diameter of 8 inches is used as the target 6 and is used until the end of its life. Figures 8 to 1
0, the eroded portion 15 of the target 6 can be controlled from a substantially W-shape as shown in the figure to a conventional substantially V-shape.

【0023】図11は本発明の第2の実施例で第1の実
施例と同様にスパッタリングに寄与するターゲット直上
近傍の高密度プラズマの発生形態およびまたは領域が広
く、また、領域の幅が調整可能であることを直径8イン
チの円形ターゲット用を例にとり、そのカソード部の断
面構造の概略とそれにより生成される高密度プラズマを
示し、主にカソード部の中間磁気要素である電磁石の励
磁を調整した場合の磁界分布を関し、図12〜図14に
対応させ、また、この場合のターゲット侵食形態に関し
、図15〜図17に対応させながら以下に説明する。 図11の中央磁極1および外周磁極2は、ターゲット6
の面と平行な面に対して磁化方向がそれぞれ+45度お
よび−45度(±60度以内)の角度差を有する永久磁
石を環状に配置し、また、ターゲット6の上面近傍の磁
界分布調整手段としてソレノイドコイルなどの電磁石で
構成した第1の中間磁気要素67をターゲット6面に平
行にまた、ターゲット6の裏面の中央磁極1と外周磁極
2との間に配置し、かつターゲット6の上面近傍の磁界
分布を調整するためにこの磁気要素67である電磁石の
励磁電流を供給および調整機能を有する電磁石励磁手段
60を具備し、また、電磁石の励磁電力を軽減する目的
およびまたはターゲット6の上面近傍の磁界分布の制御
範囲にオフセットを与える目的で環状に配置された配向
がターゲット6面と平行な面に対して0度の角度差を有
する永久磁石で構成された第2の中間磁気要素68を具
備している。
FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention, in which, like the first embodiment, the generation form and/or region of the high-density plasma directly above the target that contributes to sputtering is wide, and the width of the region is adjustable. Using a circular target with a diameter of 8 inches as an example, we will show the outline of the cross-sectional structure of the cathode part and the high-density plasma generated by it, and mainly explain the excitation of the electromagnet, which is the intermediate magnetic element of the cathode part. The magnetic field distribution in the case of adjustment will be explained below, corresponding to FIGS. 12 to 14, and the target erosion form in this case will be explained below, corresponding to FIGS. 15 to 17. The central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 in FIG.
Permanent magnets whose magnetization directions have an angular difference of +45 degrees and -45 degrees (within ±60 degrees) with respect to a plane parallel to the plane of A first intermediate magnetic element 67 composed of an electromagnet such as a solenoid coil is arranged parallel to the surface of the target 6 and between the central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 on the back surface of the target 6, and near the top surface of the target 6. It is equipped with an electromagnet excitation means 60 having a function of supplying and adjusting the excitation current of the electromagnet, which is the magnetic element 67, in order to adjust the magnetic field distribution of the electromagnet. In order to offset the control range of the magnetic field distribution, a second intermediate magnetic element 68 is constructed of a permanent magnet arranged in an annular manner and whose orientation has an angular difference of 0 degrees with respect to a plane parallel to the target 6 surface. Equipped with

【0024】電磁石励磁手段60の出力電流が0[A]
の時のターゲット6の上面近傍の漏洩磁界分布(ターゲ
ット6直上面の中心から外周に至る範囲のターゲット6
の面に対して水平方向の磁束密度分布と垂直方向の磁束
密度成分)は、図12に示すようになり、前述した第1
の実施例で示した図5とほぼ同様な分布となり、このと
きのターゲット6の侵食形態(8インチの無酸素銅を寿
命に至るまで同一の磁界分布で使用した場合)は、図1
5に示したようになり、前述した第1の実施例で示した
図8とほぼ同様な侵食形状となる。
[0024] The output current of the electromagnet excitation means 60 is 0 [A]
Leakage magnetic field distribution near the top surface of target 6 when
The magnetic flux density distribution in the horizontal direction and the magnetic flux density component in the vertical direction with respect to the plane are shown in FIG.
The distribution is almost the same as that shown in FIG. 5 shown in the example, and the erosion form of the target 6 at this time (when 8 inches of oxygen-free copper is used with the same magnetic field distribution until the end of its life) is as shown in FIG. 1.
As shown in FIG. 5, the erosion shape is almost the same as that shown in FIG. 8 in the first embodiment described above.

【0025】電磁石励磁手段60の出力電流が−8.5
[A](コイル断面に対する電流密度=−6[A/mm
2 ])のときの励磁方向63は図示した方向と逆で第
2の中間磁気要素68の形成する磁界を相殺する効果を
果すため、ターゲット6の上面近傍の漏洩磁界分布は、
図13に示したようになり、前述した第1の実施例で示
した図6とほぼ同様な分布となり、この時のターゲット
6の侵食形態は、図16に示したようになり、前述した
第1の実施例で示した図9とほぼ同様な略W字状の侵食
形状となる。
The output current of the electromagnet excitation means 60 is -8.5
[A] (Current density to coil cross section = -6 [A/mm
2]), the excitation direction 63 is opposite to the illustrated direction and has the effect of canceling out the magnetic field formed by the second intermediate magnetic element 68, so the leakage magnetic field distribution near the top surface of the target 6 is as follows:
The distribution becomes as shown in FIG. 13, which is almost the same as that shown in FIG. This results in a substantially W-shaped erosion shape that is almost the same as that shown in FIG. 9 for the first embodiment.

【0026】電磁石励磁手段60の出力電流が+8.5
[A](コイル断面に対する電流密度=+6[A/mm
2 ])のときの励磁方向63は図示した方向と同一で
第2の中間磁気要素68の形成する磁界を補充する効果
を果すため、ターゲット6の上面近傍の漏洩磁界分布は
、図14に示したようになり、前述した第1の実施例で
示した図7とほぼ同様な分布となり、この時のターゲッ
ト6の侵食形態は、図17に示したようになり、前述し
た第1の実施例で示した図10とほぼ同様な略V字状の
侵食形状となる。
The output current of the electromagnet excitation means 60 is +8.5
[A] (Current density to coil cross section = +6 [A/mm
2]), the excitation direction 63 is the same as the direction shown in the figure and has the effect of supplementing the magnetic field formed by the second intermediate magnetic element 68. Therefore, the leakage magnetic field distribution near the top surface of the target 6 is as shown in FIG. The distribution becomes almost the same as that shown in FIG. 7 in the first embodiment described above, and the erosion form of the target 6 at this time becomes as shown in FIG. 17, which is similar to that in the first embodiment described above. The erosion shape is approximately V-shaped, similar to that shown in FIG. 10.

【0027】なお、電磁石の励磁電力を軽減する目的お
よびまたはターゲット6上面近傍の磁界分布の制御範囲
にオフセットを与える目的で環状に配置された配向がタ
ーゲット6の面と平行な面に対して0度の角度差を有す
る永久磁石で構成された第2の中間磁気要素68は必要
に応じて使用すれば良いものであり、また、ターゲット
6の上面近傍の磁気分布の制御範囲のオフセットは、第
2の中間磁気要素68を構成している永久磁石の残留磁
束密度・断面積・配向または磁化方向・ターゲットから
の距離などを変えることで調整可能である。
In addition, for the purpose of reducing the excitation power of the electromagnet and/or for the purpose of giving an offset to the control range of the magnetic field distribution near the upper surface of the target 6, the orientation arranged in an annular manner is 0 with respect to the plane parallel to the plane of the target 6. The second intermediate magnetic element 68, which is made up of permanent magnets having an angular difference of degrees, can be used as necessary, and the offset of the control range of the magnetic distribution near the top surface of the target 6 is This can be adjusted by changing the residual magnetic flux density, cross-sectional area, orientation or magnetization direction, distance from the target, etc. of the permanent magnets constituting the intermediate magnetic element 68 of No. 2.

【0028】図18は本発明の第3の実施例を示す図で
あり、矩形カソードで基板8が成膜物質からなるターゲ
ット6に対して通過しながら薄膜形成を行う通過成膜で
かつ基板8の表裏に対向して設けたターゲット6から飛
来する粒子を基板8の表裏同時に堆積して成膜を行う両
面同時成膜に本発明のスパッタリング技術を適用した実
施例を説明する成膜プロセス部分を示した断面概略図で
あり、以下これについて詳細に説明する。
FIG. 18 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, in which a rectangular cathode is used to form a thin film while the substrate 8 passes through a target 6 made of a film-forming substance. The film-forming process section describes an example in which the sputtering technology of the present invention is applied to simultaneous film-forming on both sides of a substrate 8, in which particles flying from targets 6 provided oppositely on the front and back sides of the substrate 8 are simultaneously deposited. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view, which will be described in detail below.

【0029】基板8は、図示していないが、大気圧下で
基板を装填する仕込プロセス,真空引きプロセス,真空
下で赤外線またはハロゲンランプなどを用いて熱やガス
冷却を行う基板脱ガスおよび基板温度制御プロセスなど
を経てゲートバルブ70を駆動し、基板搬送手段71に
より成膜プロセス用の真空容器20へ搬送される。成膜
プロセス用の真空容器20内は常に所望するスパッタガ
ス圧になるように質量流量制御弁30およびまたは図示
してないが、排気装置31と真空容器20を連結する管
に設けられたバルアブルコンダクタンスバルブにより自
動制御される。スパッタリング用の高密度プラズマ14
中のガスイオンにより、成膜物質であるターゲット粒子
が対向する一対のターゲット6から飛散し、基板8が搬
送手段71により接近すると、ターゲット粒子が基板8
に堆積し、スパッタリング成膜機能を果す。スパッタリ
ング成膜を終えた基板8は、後面のゲートバルブ70を
経て後面プロセスへ搬送される。逐次搬入・搬出を繰り
返される基板8に対して成膜を持続するにつれ、ターゲ
ット6の消耗が進行し、ターゲット6の上の磁界分布が
少しずつ変化する。初期に図5のような磁界分布になる
ように中間磁気要素7の位置を調整して置いてもターゲ
ット6が消耗するのみで図6のような磁界分布に近づく
ので、侵食幅を最初から最後まで同一に保つ場合は、消
耗に連動して中間磁気要素駆動装置3により、中間磁気
要素7の位置をターゲット6に対して接近する方向へ移
動させ、図5のような磁界分布に戻す必要がある。本実
施例では、このような調整を自動的に行う目的で予め設
定されたターゲット寿命時間およびまたはターゲット侵
食形状およびまたは成膜スピードおよびまたは膜厚分布
などに対してターゲット上面近傍の磁界分布を自動調整
するために中間磁気要素駆動装置3(または電磁石励磁
手段60)へ制御信号を送出するとともにスパッタ用高
圧電源40の出力電流または出力電力を自動調整するた
めの制御信号を送出する成膜自動制御装置81を各カソ
ードごとに具備し、また、ラインスピード,各カソード
間の成膜スピードの配分,ターゲット種別,基板種別,
膜厚,真空度,ガス導入量などの設定に対して左右一対
およびまたは通過成膜の格段に設けられた複数の成膜自
動制御装置81の統括制御を行う統括制御装置80を具
備している。
Although not shown, the substrate 8 is subjected to a preparation process in which the substrate is loaded under atmospheric pressure, a vacuum evacuation process, a substrate degassing process in which heat or gas cooling is performed using an infrared ray or a halogen lamp under vacuum, and a substrate degassing process. After going through a temperature control process and the like, the gate valve 70 is driven, and the substrate is transported by the substrate transport means 71 to the vacuum chamber 20 for the film forming process. A mass flow control valve 30 and/or a valve valve (not shown) provided in a pipe connecting the exhaust device 31 and the vacuum container 20 are installed so that the desired sputtering gas pressure is always maintained in the vacuum container 20 for the film forming process. Automatically controlled by conductance valve. High-density plasma for sputtering 14
The target particles, which are the film-forming substances, are scattered from the pair of opposing targets 6 by the gas ions contained therein, and when the substrate 8 approaches the conveyance means 71, the target particles are scattered onto the substrate 8.
It is deposited on the surface and performs the function of sputtering film formation. The substrate 8 on which the sputtering film has been formed is transported to the rear process via the gate valve 70 on the rear side. As film formation continues on the substrate 8 which is repeatedly carried in and carried out, the target 6 wears out and the magnetic field distribution above the target 6 changes little by little. Even if the position of the intermediate magnetic element 7 is initially adjusted so that the magnetic field distribution is as shown in Fig. 5, the target 6 will only be worn out and the magnetic field distribution will approach the one shown in Fig. If the magnetic field distribution is to be kept the same up to the target 6, it is necessary to move the position of the intermediate magnetic element 7 in a direction closer to the target 6 using the intermediate magnetic element driving device 3 in conjunction with the wear and return to the magnetic field distribution as shown in FIG. be. In this example, in order to automatically perform such adjustment, the magnetic field distribution near the top surface of the target is automatically adjusted based on the target life time, target erosion shape, film formation speed, film thickness distribution, etc. that are set in advance. Film forming automatic control that sends a control signal to the intermediate magnetic element drive device 3 (or electromagnet excitation means 60) for adjustment and also sends a control signal to automatically adjust the output current or output power of the high voltage power source 40 for sputtering. A device 81 is provided for each cathode, and it also controls line speed, distribution of film forming speed between each cathode, target type, substrate type,
It is equipped with an integrated control device 80 that performs integrated control of a plurality of automatic film-forming control devices 81, which are provided in pairs on the left and right and/or for pass-through film formation, for settings such as film thickness, degree of vacuum, and gas introduction amount. .

【0030】このようなインライン装置では、ターゲッ
ト利用率や成膜スピードが重要であり、本発明を適用す
れば、従来に比べてターゲット6の体積利用率で約2倍
,使用開始直後の成膜スピードで約1.5倍,寿命直前
の成膜スピードで約3倍以上(但し、成膜スピードはプ
ラズマ14とターゲット6との間の陰極降下部の面積当
たりの放電用の投入電力を同一とした場合)の性能を有
する。なお、両面同時成膜の場合、ターゲット6を載置
するカソード部を対向配置するが、厳密に平行である必
要はなく、基板8に堆積する薄膜の膜厚分布を補正する
目的で基板8の移動方向や自公転方向により、多少の角
度を有して配置して良い。また、通過成膜(両面同時成
膜を含む)技術において、多層コーテングや成膜スピー
ド向上などの目的で各層毎に対応するターゲット(成膜
スピード向上の場合は同一のターゲット)を載置した複
数のカソードを基板8の移動方向に対して配置するが、
本発明はこのような場合にも適用できる。
[0030] In such an in-line device, target utilization rate and film formation speed are important, and if the present invention is applied, the volume utilization rate of the target 6 is approximately twice that of the conventional system, and the film formation speed immediately after the start of use is increased. Approximately 1.5 times the speed, and approximately 3 times or more the film formation speed just before the end of life (however, the film formation speed is based on the same discharge power per area of the cathode drop between the plasma 14 and the target 6). performance). In the case of simultaneous film formation on both sides, the cathode parts on which the targets 6 are placed are placed opposite each other, but they do not need to be strictly parallel, and in order to correct the thickness distribution of the thin film deposited on the substrate 8, Depending on the direction of movement and the direction of rotation and revolution, they may be arranged at some angle. In addition, in pass-through deposition technology (including simultaneous deposition on both sides), multiple targets are placed that correspond to each layer (or the same target in the case of increasing deposition speed) for the purpose of multilayer coating or increasing deposition speed. The cathode of is arranged with respect to the moving direction of the substrate 8,
The present invention can also be applied to such cases.

【0031】本発明の第3の実施例では、ターゲット6
の中心に対して基板8の中心が相対的に移動するものに
ついて説明したが、移動しないもので良く、また、カソ
ード部の形状は矩形に限らず円形や楕円形でも適用可能
であり、ロールなどによる搬送手段で移送されるフィル
ム状の基板,カルーセルと称される回転するドラムに載
置された基板,ターゲット面の対して並行移送される搬
送手段に載置された単数または複数の基板などへ片面ま
たは両面同時成膜する場合にも適用が可能であり、図1
8に限定されるものではない。
In the third embodiment of the present invention, the target 6
In the above description, the center of the substrate 8 moves relative to the center of the substrate 8, but it does not need to move, and the shape of the cathode part is not limited to a rectangle but can also be circular or oval. A film-like substrate transferred by a conveyance means, a substrate placed on a rotating drum called a carousel, a single or multiple substrates placed on a conveyance means parallel to the target surface, etc. It can also be applied to simultaneous deposition on one or both sides, as shown in Figure 1.
It is not limited to 8.

【0032】図19は、本発明の第3の実施例であり、
図18に示した断面構造を有する矩形カソードにてター
ゲット6として8×69インチの無酸素銅を用い、寿命
に至るまでターゲット6の上面近傍の磁界分布調整手段
である中間磁気要素7の位置を中間磁気要素駆動装置3
で種々調整し、使用した場合の短辺方向のターゲット中
心から外周までの範囲における侵食状態を示しており、
初期のターゲット厚さに対して侵食深さが初期の1/3
に達するまでは中間磁気要素7の位置が移動範囲の略中
間(図5に示す磁界分布の状態)で使用し、その後、2
/3に達するまでは、中間磁気要素7の位置を最もター
ゲット6に接近させて(図7に示す磁界分布の状態)使
用し、最後の寿命に至るまでは中間磁気要素7の位置を
最もターゲット6から離して(図6に示す磁界分布の状
態)使用した場合の例である。このように矩形カソード
で通過成膜するような装置では、ターゲット粒子の飛散
方向およびまたは飛散源位置の変化が基板に堆積する膜
厚分布に殆ど影響しないので、ターゲット6の体積利用
率を主体に追求できる。この場合、ターゲット消費に連
動し、ターゲット6の上面近傍の磁界分布調整手段であ
る中間磁気要素7の位置を中間磁気要素駆動装置3によ
りターゲット6面に対して遠近調整することでターゲッ
ト6の深さ方向の侵食形状を任意に制御できる。
FIG. 19 shows a third embodiment of the present invention,
A rectangular cathode having the cross-sectional structure shown in FIG. 18 is used as the target 6 using 8 x 69 inch oxygen-free copper, and the position of the intermediate magnetic element 7, which is a magnetic field distribution adjustment means near the top surface of the target 6, is maintained until the end of its life. Intermediate magnetic element drive device 3
It shows the erosion state in the range from the target center to the outer periphery in the short side direction when used after making various adjustments.
The erosion depth is 1/3 of the initial target thickness.
Until reaching 2, the intermediate magnetic element 7 is used at approximately the middle of the movement range (the state of magnetic field distribution shown in FIG. 5).
/3, the position of the intermediate magnetic element 7 is used closest to the target 6 (state of magnetic field distribution shown in FIG. 7), and until the end of the life, the position of the intermediate magnetic element 7 is used closest to the target 6. This is an example when the magnetic field is used away from 6 (the state of magnetic field distribution shown in FIG. 6). In this type of apparatus that performs pass-through film formation using a rectangular cathode, changes in the scattering direction of target particles and/or the scattering source position have almost no effect on the film thickness distribution deposited on the substrate, so the volume utilization rate of the target 6 is mainly controlled. I can pursue it. In this case, the depth of the target 6 is adjusted by adjusting the position of the intermediate magnetic element 7, which is a magnetic field distribution adjusting means near the upper surface of the target 6, relative to the surface of the target 6 by the intermediate magnetic element driving device 3 in conjunction with target consumption. The shape of erosion in the horizontal direction can be controlled arbitrarily.

【0033】なお、同様にターゲット消費に連動し、タ
ーゲット6の上面近傍の磁界分布調整手段としてソレノ
イドコイルなどの電磁石で構成した中間磁気要素67の
励磁電流を供給する電磁石励磁手段60により、調整す
ることでターゲット6の深さ方向の侵食形状を任意に調
整することができる。
Similarly, adjustment is performed by an electromagnetic excitation means 60 which supplies an excitation current to an intermediate magnetic element 67 constituted by an electromagnet such as a solenoid coil as means for adjusting the magnetic field distribution in the vicinity of the upper surface of the target 6 in conjunction with the target consumption. This makes it possible to arbitrarily adjust the erosion shape of the target 6 in the depth direction.

【0034】また、ターゲット6の上面近傍の磁界分布
を自動調整するために中間磁気要素駆動装置3(または
電磁石励磁手段60)へ制御信号を送出するとともにス
パッタ用高圧電源40の出力電流または出力電力を自動
調整するための制御信号を送出する成膜自動制御装置8
1を具備すれば、予め設定されたターゲット侵食形状の
自動制御することが可能で複雑な制御パターンでもター
ゲット寿命に至るまで正確に制御できる。
In addition, in order to automatically adjust the magnetic field distribution near the upper surface of the target 6, a control signal is sent to the intermediate magnetic element drive device 3 (or electromagnet excitation means 60), and the output current or output power of the high voltage power source 40 for sputtering is Film deposition automatic control device 8 that sends control signals for automatic adjustment of
1, it is possible to automatically control a preset target erosion shape, and even a complicated control pattern can be accurately controlled up to the target life.

【0035】図20〜図22は、本発明の第4〜第6の
各実施例を示したカソード部の断面概略図である。
FIGS. 20 to 22 are schematic cross-sectional views of cathode portions showing fourth to sixth embodiments of the present invention.

【0036】図20は、本発明の第4の実施例であり、
中央磁極1および外周磁極2は、ターゲット6の面と平
行な面に対して配向が各々+45度と−45度(±60
度以内)の角度差を有する永久磁石を環状に配置し、ま
た、ターゲット6の上面近傍の磁界分布調整手段として
のソレノイドコイルなどの電磁石で構成した中間磁気要
素67をターゲット6面に平行にかつターゲット6裏面
の中央磁極1と外周磁極2との間に配置し、かつターゲ
ット6の上面近傍の磁界分布を調整するためにこの中間
磁気要素67である電磁石の励磁電流を供給および調整
機能を有する電磁石励磁手段60を具備している。
FIG. 20 shows a fourth embodiment of the present invention,
The central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 are oriented at +45 degrees and −45 degrees (±60 degrees, respectively) with respect to a plane parallel to the surface of the target 6.
Permanent magnets having an angular difference (within 10 degrees) are arranged in a ring shape, and an intermediate magnetic element 67 composed of an electromagnet such as a solenoid coil is arranged parallel to the surface of the target 6 and serves as a magnetic field distribution adjustment means near the top surface of the target 6. It is arranged between the central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 on the back surface of the target 6, and has the function of supplying and adjusting the excitation current of the electromagnet, which is the intermediate magnetic element 67, in order to adjust the magnetic field distribution near the top surface of the target 6. An electromagnetic excitation means 60 is provided.

【0037】図21は、本発明の第5の実施例であり、
中央磁極1および外周磁極2は、ターゲット6の面と平
行な面に対して配向が0度(±60度以内)の角度差を
有する永久磁石を環状に配置し、また、ターゲット6の
上面近傍の磁界分布調整手段としてターゲット6の面と
平行な面に対して配向が0度(±60度以内)の角度差
を有する永久磁石を環状に配置した中間磁気要素7およ
びこれを機械的に駆動する中間磁気要素駆動装置3およ
び連結駆動軸4を具備している。
FIG. 21 shows a fifth embodiment of the present invention,
The central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 are arranged in an annular manner with permanent magnets having an angular difference of 0 degrees (within ±60 degrees) with respect to a plane parallel to the surface of the target 6, and near the top surface of the target 6. As a magnetic field distribution adjustment means, there is an intermediate magnetic element 7 in which permanent magnets having an angular difference of 0 degrees (within ±60 degrees) are arranged with respect to a plane parallel to the surface of the target 6 and are mechanically driven. The intermediate magnetic element drive device 3 and the connecting drive shaft 4 are provided.

【0038】図22は、本発明の第6の実施例であり、
中央磁極1および外周磁極2は、ターゲット6の面と平
行な面に対して磁化方向または配向が0度(±60度以
内)の角度差を有する永久磁石の小片を複数組み合わせ
て環状に配置し、また、ターゲット6の上面近傍の磁界
分布調整手段としてターゲット6の面と平行な面に対し
て配向が0度(±60度以内)の角度差を有する永久磁
石を環状に配置した中間磁気要素7およびこれを機械的
に駆動する中間磁気要素駆動装置3および連結駆動軸4
を具備している。
FIG. 22 shows a sixth embodiment of the present invention,
The central magnetic pole 1 and the outer magnetic pole 2 are a combination of a plurality of small pieces of permanent magnets having an angular difference of 0 degrees (within ±60 degrees) in magnetization direction or orientation with respect to a plane parallel to the surface of the target 6 and arranged in an annular shape. In addition, as a means for adjusting the magnetic field distribution near the upper surface of the target 6, an intermediate magnetic element is provided in which permanent magnets having an angular difference of 0 degrees (within ±60 degrees) in orientation with respect to a plane parallel to the surface of the target 6 are arranged in an annular manner. 7, an intermediate magnetic element drive device 3 that mechanically drives this, and a connecting drive shaft 4
Equipped with:

【0039】なお、前述した図1〜図5,図18および
図20〜図22に示す本発明の第1〜第6の実施例で示
した各永久磁石のN極,S極の極性および電磁石の励磁
方向を全く逆にしても同様の効果が得られる。また、各
永久磁石は環状または楕円状の一体成形品を着磁したも
の,小片磁石を環状または楕円状に集積したもののいず
れでも良い。
Note that the polarity of the N pole and S pole of each permanent magnet and the electromagnet shown in the first to sixth embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 to 5, FIG. 18 and FIGS. 20 to 22 described above are The same effect can be obtained even if the excitation direction is completely reversed. Further, each permanent magnet may be either a magnetized integrally molded annular or elliptical product, or a collection of small piece magnets in an annular or elliptical shape.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
パッタリング用のカソード部近傍に設けた磁気装置の少
なくとも2組の磁気要素をターゲット面と平行な面に対
して磁化方向または配向が±60度以内の角度差を有す
る永久磁石で構成し、一方をターゲット中心近傍に環状
に配置し、他方をターゲット外周近傍に環状に配置し、
かつ各磁気要素が共有する中心線およびまたは中心線が
連なって構成される平面に向かってこの磁気要素を構成
している永久磁石のN極またはS極の磁性を全て同一側
とし、かつターゲット上面近傍の磁界分布調整手段を具
備した少なくとも1組の磁気要素をターゲット裏面の中
心と外周との間に環状に配置し、この磁界分布調整手段
である中間磁気要素を調整することにより、ターゲット
直上面の漏洩磁界の磁束密度分布の中心から外周に至る
範囲において、ターゲット面に対して水平方向の磁束密
度成分が単峰特性から強い双峰特性まで調整可能でかつ
中心と外周との間で垂直方向の磁束密度成分の傾きが零
を略中心に正から負または負から正に制御できるので、
ターゲット厚さが厚い場合においても、ターゲットの消
耗状態の進行に連動させ、中間磁気要素を調整すること
により、ターゲットの消耗状態が進行した場合でも侵食
幅が同一のなるように調整可能でスパッタリング現象に
より叩き出されたターゲット粒子の飛散方向の変化が極
めて少なく、基板に堆積する膜厚分布を一定に保つこと
が可能なスパッタリング方法およびその装置が提供でき
るという極めて優れた効果が得られる。また、本発明に
よれば、矩形カソードで通過成膜するようなスパッタリ
ング技術に適用した場合、ターゲット粒子の飛散方向お
よびまたは飛散源位置の変化が基板に堆積する膜厚分布
に殆ど影響しないので、ターゲット消費に連動し、ター
ゲット上面近傍の磁界分布調整手段である中間磁気要素
の調整でターゲットの深さ方向の侵食形状を任意に制御
できるスパッタリング方法およびその装置を提供できる
という極めて優れた効果が得られる。
As explained above, according to the present invention, the magnetization direction or orientation of at least two sets of magnetic elements of the magnetic device provided near the cathode portion for sputtering is ± with respect to a plane parallel to the target surface. Consisting of permanent magnets having an angular difference within 60 degrees, one of which is arranged in a ring near the center of the target, and the other arranged in a ring near the outer periphery of the target,
And the magnetism of the N or S poles of the permanent magnets constituting this magnetic element are all on the same side toward the center line shared by each magnetic element and/or the plane formed by a series of center lines, and the upper surface of the target At least one set of magnetic elements equipped with nearby magnetic field distribution adjustment means is arranged in an annular manner between the center and the outer periphery of the back surface of the target, and by adjusting the intermediate magnetic element serving as the magnetic field distribution adjustment means, the surface directly above the target can be adjusted. In the range from the center to the outer circumference of the magnetic flux density distribution of the leakage magnetic field, the magnetic flux density component in the horizontal direction with respect to the target surface can be adjusted from a single peak characteristic to a strong bimodal characteristic, and in the vertical direction between the center and the outer circumference. Since the slope of the magnetic flux density component of can be controlled from positive to negative or from negative to positive approximately centered on zero,
Even when the target thickness is thick, by adjusting the intermediate magnetic element in conjunction with the progress of target wear, the erosion width can be adjusted to remain the same even if the target wear progresses, and the sputtering phenomenon can be prevented. An extremely excellent effect can be obtained in that it is possible to provide a sputtering method and a sputtering apparatus that can maintain a constant film thickness distribution deposited on a substrate with extremely little change in the scattering direction of the target particles ejected by the sputtering method. Furthermore, according to the present invention, when applied to a sputtering technique such as pass-through film formation using a rectangular cathode, changes in the scattering direction of target particles and/or the scattering source position have almost no effect on the film thickness distribution deposited on the substrate. The extremely excellent effect of providing a sputtering method and apparatus that can arbitrarily control the erosion shape in the depth direction of the target by adjusting the intermediate magnetic element, which is a magnetic field distribution adjustment means near the top surface of the target, in conjunction with target consumption, has been achieved. It will be done.

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

【図1】本発明の第1の実施例の構成を示す装置全体の
概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of the entire device showing the configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】ターゲット上面近傍の磁界分布調整手段である
中間磁気要素の位置が移動範囲の略中央に調整された場
合の高密度プラズマの発生形態およびターゲットの侵食
状態を示したカソード部の概略断面図である。
[Fig. 2] A schematic cross section of the cathode section showing the generation form of high-density plasma and the state of target erosion when the position of the intermediate magnetic element, which is a magnetic field distribution adjustment means near the upper surface of the target, is adjusted to approximately the center of the movement range. It is a diagram.

【図3】ターゲット上面近傍の磁界分布調整手段である
中間磁気要素の位置が移動範囲のターゲットと離れた位
置に調整された場合の高密度プラズマの発生形態および
ターゲットの侵食状態を示したカソード部の概略断面図
である。
[Fig. 3] Cathode section showing the generation form of high-density plasma and the state of target erosion when the position of the intermediate magnetic element, which is the magnetic field distribution adjusting means near the upper surface of the target, is adjusted to a position away from the target in the moving range. FIG.

【図4】ターゲット上面近傍の磁界分布調整手段である
中間磁気要素の位置が移動範囲のターゲットと最も接近
した位置に調整された場合の高密度プラズマの発生形態
およびターゲットの侵食状態を示したカソード部の概略
断面図である。
[Fig. 4] A cathode showing the generation form of high-density plasma and the state of target erosion when the position of the intermediate magnetic element, which is the magnetic field distribution adjustment means near the upper surface of the target, is adjusted to the position closest to the target in the moving range. FIG.

【図5】第1の実施例で図2に示した断面構造を有する
カソード部の内部に配置された磁気装置および磁気分布
調整手段を調整した場合の漏洩磁界のターゲット直上面
の中心から外周に至る範囲のターゲット面に対して水平
方向の磁束密度成分および垂直方向の磁束密度成分を表
す図である。
FIG. 5 shows the leakage magnetic field from the center of the surface directly above the target to the outer periphery when adjusting the magnetic device and magnetic distribution adjustment means disposed inside the cathode part having the cross-sectional structure shown in FIG. 2 in the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a horizontal magnetic flux density component and a vertical magnetic flux density component with respect to a target surface in a range.

【図6】第1の実施例で図3に示した断面構造を有する
カソード部の内部に配置された磁気装置および磁気分布
調整手段を調整した場合の漏洩磁界のターゲット直上面
の中心から外周に至る範囲のターゲット面に対して水平
方向の磁束密度成分および垂直方向の磁束密度成分を表
す図である。
FIG. 6 shows the leakage magnetic field from the center of the surface directly above the target to the outer periphery when adjusting the magnetic device and magnetic distribution adjustment means disposed inside the cathode part having the cross-sectional structure shown in FIG. 3 in the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a horizontal magnetic flux density component and a vertical magnetic flux density component with respect to a target surface in a range.

【図7】第1の実施例で図4に示した断面構造を有する
カソード部の内部に配置された磁気装置および磁気分布
調整手段を調整した場合の漏洩磁界のターゲット直上面
の中心から外周に至る範囲のターゲット面に対して水平
方向の磁束密度成分および垂直方向の磁束密度成分を表
す図である。
FIG. 7 shows the leakage magnetic field from the center of the surface directly above the target to the outer periphery when adjusting the magnetic device and magnetic distribution adjustment means disposed inside the cathode part having the cross-sectional structure shown in FIG. 4 in the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a horizontal magnetic flux density component and a vertical magnetic flux density component with respect to a target surface in a range.

【図8】第1の実施例で図2に示した断面構造を有する
カソードにてターゲットとして直径8インチの無酸素銅
を用い寿命に至るまで使用した場合のターゲット中心か
ら外周までの範囲における侵食状態を示す断面図である
[Fig. 8] Corrosion in the range from the center of the target to the outer periphery when oxygen-free copper with a diameter of 8 inches is used as the target for the cathode having the cross-sectional structure shown in Fig. 2 in the first embodiment and is used until the end of its life. It is a sectional view showing a state.

【図9】第1の実施例で図3に示した断面構造を有する
カソードにてターゲットとして直径8インチの無酸素銅
を用い寿命に至るまで使用した場合のターゲット中心か
ら外周までの範囲における侵食状態を示す断面図である
FIG. 9: Corrosion in the range from the center of the target to the outer periphery when oxygen-free copper with a diameter of 8 inches is used as the target for the cathode having the cross-sectional structure shown in FIG. 3 in the first embodiment and is used until the end of its life. It is a sectional view showing a state.

【図10】本発明の第1の実施例で図4に示した断面構
造を有するカソードにてターゲットとして直径8インチ
の無酸素銅を用い寿命に至るまで使用した場合のターゲ
ット中心から外周までの範囲における侵食状態を示す断
面図である。
FIG. 10 shows the graph from the center of the target to the outer periphery when oxygen-free copper with a diameter of 8 inches is used as the target in the first embodiment of the present invention and the cathode has the cross-sectional structure shown in FIG. It is a sectional view showing the state of erosion in the area.

【図11】本発明の第2の実施例を示したカソード部の
概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a cathode section showing a second embodiment of the present invention.

【図12】第2の実施例で図11に示した断面構造を有
するカソード部の内部に配置された磁気装置および磁気
分布調整手段を調整した場合の漏洩磁界のターゲット直
上面の中心から外周に至る範囲のターゲット面に対して
水平方向の磁束密度成分および垂直方向の磁束密度成分
を表す図である。
FIG. 12 shows leakage magnetic field from the center of the surface directly above the target to the outer periphery when adjusting the magnetic device and magnetic distribution adjustment means disposed inside the cathode having the cross-sectional structure shown in FIG. 11 in the second embodiment; FIG. 3 is a diagram showing a horizontal magnetic flux density component and a vertical magnetic flux density component with respect to a target surface over a range.

【図13】第2の実施例で図11に示した断面構造を有
するカソード部の内部に配置された磁気装置および磁気
分布調整手段を調整した場合の漏洩磁界のターゲット直
上面の中心から外周に至る範囲のターゲット面に対して
水平方向の磁束密度成分および垂直方向の磁束密度成分
を表す図である。
FIG. 13 shows leakage magnetic field from the center of the surface directly above the target to the outer periphery when adjusting the magnetic device and magnetic distribution adjustment means disposed inside the cathode having the cross-sectional structure shown in FIG. 11 in the second embodiment; FIG. 3 is a diagram showing a horizontal magnetic flux density component and a vertical magnetic flux density component with respect to a target surface in a range.

【図14】第2の実施例で図11に示した断面構造を有
するカソード部の内部に配置された磁気装置および磁気
分布調整手段を調整した場合の漏洩磁界のターゲット直
上面の中心から外周に至る範囲のターゲット面に対して
水平方向の磁束密度成分および垂直方向の磁束密度成分
を表す図である。
FIG. 14 shows leakage magnetic field from the center of the surface directly above the target to the outer periphery when adjusting the magnetic device and magnetic distribution adjustment means disposed inside the cathode having the cross-sectional structure shown in FIG. 11 in the second embodiment; FIG. 3 is a diagram showing a horizontal magnetic flux density component and a vertical magnetic flux density component with respect to a target surface in a range.

【図15】第2の実施例で図12に示したターゲット上
面近傍の漏洩磁界分布になるように磁界分布調整手段を
調整してターゲットとして直径8インチの無酸素銅を用
い寿命に至るまで使用した場合のターゲット中心から外
周までの範囲における侵食状態を示す断面図である。
FIG. 15: In the second embodiment, the magnetic field distribution adjusting means is adjusted so that the leakage magnetic field distribution near the top surface of the target is as shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of erosion in the range from the center of the target to the outer periphery when the target is eroded.

【図16】第2の実施例で図13に示したターゲット上
面近傍の漏洩磁界分布になるように磁界分布調整手段を
調整してターゲットとして直径8インチの無酸素銅を用
い寿命に至るまで使用した場合のターゲット中心から外
周までの範囲における侵食状態を示す断面図である。
FIG. 16: In the second embodiment, the magnetic field distribution adjusting means is adjusted so that the leakage magnetic field distribution near the top surface of the target is as shown in FIG. 13, and oxygen-free copper with a diameter of 8 inches is used as a target and used until the end of its life. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of erosion in the range from the center of the target to the outer periphery when the target is eroded.

【図17】第2の実施例で図14に示したターゲット上
面近傍の漏洩磁界分布になるように磁界分布調整手段を
調整してターゲットとして直径8インチの無酸素銅を用
い寿命に至るまで使用した場合のターゲット中心から外
周までの範囲における侵食状態を示す断面図である。
FIG. 17: In the second embodiment, the magnetic field distribution adjusting means is adjusted so that the leakage magnetic field distribution near the top surface of the target is obtained as shown in FIG. 14, and oxygen-free copper with a diameter of 8 inches is used as a target and used until its life. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of erosion in the range from the center of the target to the outer periphery when the target is eroded.

【図18】本発明の第3の実施例の構成を示す装置全体
のカソード部の概略断面図である。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the cathode portion of the entire device showing the configuration of a third embodiment of the present invention.

【図19】図18に示した断面構造を有する矩形カソー
ドにてターゲットとして8×69インチの無酸素銅を用
いて寿命に至るまでターゲット上面近傍の磁界分布調整
手段を種々調整して使用した場合の短辺方向のターゲッ
ト中心から外周までの範囲における侵食状態を示す断面
図である。
[Fig. 19] A case where a rectangular cathode having the cross-sectional structure shown in Fig. 18 is used with 8 x 69-inch oxygen-free copper as a target, and the magnetic field distribution adjustment means near the top surface of the target is adjusted in various ways until the end of its life. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the state of erosion in the range from the center of the target to the outer periphery in the short side direction.

【図20】本発明の第4の実施例を示すカソード部の概
略断面図である。
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of a cathode section showing a fourth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第5の実施例を示すカソード部の概
略断面図である。
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a cathode section showing a fifth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第6の実施例を示すカソード部の概
略断面図である。
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of a cathode section showing a sixth embodiment of the present invention.

【図23】従来の装置全体の構成を示す断面図である。FIG. 23 is a sectional view showing the overall configuration of a conventional device.

【図24】従来のカソード部の構成を示す概略断面図で
ある。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional cathode section.

【図25】図24に示した断面構造を有するカソード部
の内部に配置された磁気装置の発生する漏洩磁界のター
ゲット直上面の中心から外周に至る範囲のターゲット面
に対して水平方向の磁束密度成分および垂直方向の磁束
密度成分を示す図である。
25] Magnetic flux density in the horizontal direction with respect to the target surface in the range from the center of the surface directly above the target to the outer periphery of the leakage magnetic field generated by the magnetic device placed inside the cathode section having the cross-sectional structure shown in FIG. It is a figure which shows a magnetic flux density component and a perpendicular direction magnetic flux density component.

【図26】図24に示した断面構造を有するカソード部
にてターゲットとして直径8インチの無酸素銅を用い寿
命に至るまで使用した場合のターゲット中心から外周ま
での範囲における従来の侵食状態を示す断面図である。
FIG. 26 shows the conventional corrosion state in the range from the target center to the outer periphery when oxygen-free copper with a diameter of 8 inches is used as a target in the cathode part having the cross-sectional structure shown in FIG. 24 and is used until the end of its life. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    中央磁極 2    外周磁極 3    中間磁気要素駆動装置 4    連結駆動軸 5    軟磁性体ヨーク 6    ターゲット 7    永久磁石の中間磁気要素 8    基板 11    磁力線 14    プラズマ 15    ターゲットの侵食部 20    真空容器 21    カソード部外壁 22    水配管 23    絶縁体 24    アノードリング 25    電流導入端子 26    絶縁体 27    基板載置手段 28    基板用アースシールド 29    絶縁体 30    質量流量制御弁 31    排気装置 40    スパッタ用高圧電源 41    電源 60    電磁石励磁手段 61    電流導入端子 63    磁力線 67    第1の中間磁気要素 68    第2の中間磁気要素 70    ゲートバルブ 71    基板搬送手段 80    統括制御装置 81    成膜自動制御装置 1 Central magnetic pole 2 Outer magnetic pole 3. Intermediate magnetic element drive device 4 Connected drive shaft 5 Soft magnetic yoke 6 Target 7. Intermediate magnetic element of permanent magnet 8    Substrate 11. Lines of magnetic force 14 Plasma 15    Eroded part of the target 20 Vacuum container 21 Cathode part outer wall 22 Water piping 23 Insulator 24 Anode ring 25 Current introduction terminal 26 Insulator 27 Substrate mounting means 28      Earth shield for board 29 Insulator 30 Mass flow control valve 31    Exhaust system 40 High voltage power supply for sputtering 41 Power supply 60 Electromagnet excitation means 61 Current introduction terminal 63     Magnetic field lines 67 First intermediate magnetic element 68 Second intermediate magnetic element 70 Gate valve 71     Substrate transport means 80 General control device 81 Automatic film deposition control device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  単数または複数の基板を保持またはカ
ソード部に対して相対的に移動させる基板載置手段と、
前記基板の堆積面と所定の間隔を隔てて対向配置された
ターゲットと、前記ターゲットを載置しかつ前記ターゲ
ットの前面近傍に磁界を発生させる磁気装置とを備え、
前記磁気装置は少なくとも2組の磁気要素を前記ターゲ
ット面と平行な面に対して磁化方向または配向が±60
度以内の角度差を有する永久磁石で構成し、前記永久磁
石の一方を前記ターゲットの中心近傍に環状に配置し、
前記永久磁石の他方をターゲット外周近傍に環状に配置
するとともに前記各磁気要素が共有する中心線およびま
たは中心線が連なって形成される平面に向かって前記磁
気要素を構成している永久磁石のN極またはS極の極性
を全て同一側とし、かつ前記ターゲット背面の中心と外
周との間に少なくとも1組の中間磁気要素を配置し、前
記ターゲット前面近傍の磁界分布を調整することを特徴
としたスパッタリング方法。
1. Substrate mounting means for holding or moving one or more substrates relative to a cathode part;
comprising a target disposed opposite the deposition surface of the substrate at a predetermined distance, and a magnetic device on which the target is placed and generates a magnetic field near the front surface of the target,
The magnetic device includes at least two sets of magnetic elements having a magnetization direction or orientation of ±60 with respect to a plane parallel to the target surface.
composed of permanent magnets having an angular difference within degrees, one of the permanent magnets being arranged in a ring shape near the center of the target,
The other of the permanent magnets is arranged in an annular manner near the outer periphery of the target, and the N of the permanent magnets forming the magnetic elements faces toward the center line shared by each of the magnetic elements and/or a plane formed by a series of center lines. The polarity of the poles or S poles are all on the same side, and at least one set of intermediate magnetic elements is arranged between the center and the outer periphery of the back surface of the target to adjust the magnetic field distribution near the front surface of the target. Sputtering method.
【請求項2】  単数または複数の基板を保持またはカ
ソード部に対して相対的に移動させる基板載置手段と、
前記基板の堆積面と所定の間隔を隔てて対向配置された
ターゲットと、前記ターゲットを載置しかつ前記ターゲ
ットの前面近傍に磁界を発生させる磁気装置とを備えた
スパッタリング装置において、前記磁気装置は少なくと
も2組の磁気要素を前記ターゲット面と平行な面に対し
て磁化方向または配向が±60度以内の角度差を有する
永久磁石で構成し、前記永久磁石の一方を前記ターゲッ
トの中心近傍に環状に配置し、前記永久磁石の他方をタ
ーゲット外周近傍に環状に配置するとともに前記各磁気
要素が共有する中心線およびまたは中心線が連なって形
成される平面に向かって前記磁気要素を構成している永
久磁石のN極またはS極の極性を全て同一側に配置し、
前記ターゲット背面の中心と外周との間に配置された少
なくとも1組の中間磁気要素と、前記中間磁気要素を前
記ターゲット前面に対して近接または離間調整する中間
磁気要素駆動手段とを設けたことを特徴とするスパッタ
リング装置。
2. Substrate mounting means for holding or moving one or more substrates relative to the cathode part;
A sputtering apparatus comprising a target disposed facing the deposition surface of the substrate at a predetermined distance, and a magnetic device on which the target is placed and generates a magnetic field near the front surface of the target, the magnetic device comprising: At least two sets of magnetic elements are composed of permanent magnets whose magnetization directions or orientations have an angular difference within ±60 degrees with respect to a plane parallel to the target surface, and one of the permanent magnets is arranged in an annular shape near the center of the target. and the other of the permanent magnets is arranged in a ring shape near the outer periphery of the target, and the magnetic elements are configured to face a center line shared by each of the magnetic elements and/or a plane formed by a series of center lines. Place the N pole or S pole of the permanent magnet on the same side,
At least one set of intermediate magnetic elements disposed between the center and the outer periphery of the target back surface, and intermediate magnetic element driving means for adjusting the intermediate magnetic element toward or away from the target front surface. Characteristic sputtering equipment.
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