JPH05267171A - Magnetron sputtering device - Google Patents

Magnetron sputtering device

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JPH05267171A
JPH05267171A JP9699892A JP9699892A JPH05267171A JP H05267171 A JPH05267171 A JP H05267171A JP 9699892 A JP9699892 A JP 9699892A JP 9699892 A JP9699892 A JP 9699892A JP H05267171 A JPH05267171 A JP H05267171A
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Japan
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target
magnetron sputtering
plasma
sputtering apparatus
substrate
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Kiyoshi Ogawa
潔 小河
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Abstract

PURPOSE:To enhance the usage effect of targets, extend the cycle of target replacement and the productivity of a deposition process by consuming the targets equally as much as possible. CONSTITUTION:A pair of magnet units 12 and 13 having a symmetric magnetic pole layout are installed at a symmetric position, facing a target, which forces their lines of magnetic force to repel each other. Therefore, a parallel line portion of magnetic force is formed in a wide area near the surface of the target, which makes it possible to consume the target equally.

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、マグネトロンスパッタ
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetron sputtering device.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマに磁界を印加することにより電
子の運動を促すマグネトロンスパッタ装置は、蒸着速度
を大きく増加させることから広く用いられるようになっ
てきた。従来のマグネトロンスパッタ装置の構成及び作
用を図2(a)により説明する。まず、スパッタ装置自
体は、蒸着を行なうべき基板(シリコン基板等)10
と、それに対向するターゲット11とで構成される。両
者の周辺を低い圧力(1Pa程度)の不活性ガス(通
常、Arガス)で満たし、これを放電によりプラズマ化
する。基板10とターゲット11との間に印加された電
圧により、このプラズマ中のイオンが加速されてターゲ
ット11に衝突し、ターゲット物質を飛び出させる。飛
び出したターゲット物質は基板10に飛来し、そこに蒸
着される。
2. Description of the Related Art A magnetron sputtering apparatus that promotes the movement of electrons by applying a magnetic field to plasma has been widely used because it greatly increases the deposition rate. The structure and operation of the conventional magnetron sputtering apparatus will be described with reference to FIG. First, the sputtering apparatus itself includes a substrate (silicon substrate or the like) 10 on which vapor deposition is to be performed.
And a target 11 facing it. The periphery of both is filled with an inert gas (usually Ar gas) of low pressure (about 1 Pa), and this is turned into plasma by discharge. The voltage applied between the substrate 10 and the target 11 accelerates the ions in the plasma to collide with the target 11 and cause the target material to fly out. The target material that has jumped out reaches the substrate 10 and is deposited there.

【0003】マグネトロンスパッタ装置は、図2(a)
に示すように、ターゲット11の裏面側に磁石ユニット
12を設け、不活性ガスプラズマに磁界を印加するよう
にしたものである。これによりプラズマ中の電子の運動
が促進されてプラズマ濃度が高くなるため、ターゲット
11がより多くスパッタされ、蒸着速度が上昇する。
The magnetron sputtering apparatus is shown in FIG.
As shown in, the magnet unit 12 is provided on the back surface side of the target 11 and a magnetic field is applied to the inert gas plasma. This accelerates the movement of electrons in the plasma to increase the plasma concentration, so that the target 11 is sputtered more and the deposition rate is increased.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】磁石ユニット12は図
2(a)に示すように、平面形ターゲット11のできる
だけ多くの部分に磁界を及ぼすように、通常は多数の磁
石13がヨーク14により連結されて構成される。しか
し、磁石13の間隔をかなり小さくしたとしても、各磁
石13の間では磁力線は図2(a)に示すように中間に
ピークを有する山形となる。磁界がプラズマ中の電子の
運動を最も活性化するのは、磁力線の向きが電界の向き
(図2(a)では上下方向)と直交する部分であるた
め、図2(a)に示すような従来のマグネトロンスパッ
タ装置では、そのような部分は隣接する磁石13の間の
比較的狭い部分に限定される。従って、ターゲット11
は隣接磁石の間の比較的狭い部分においてのみ速くスパ
ッタされることになるため、ターゲット11は図2
(b)に示すように局所的に異常に速く消耗し、多くの
未使用部分を残したまま使用不能となってしまう。これ
は単にターゲット11の無駄であるばかりでなく、ター
ゲット交換のサイクルが短くなるために、蒸着工程の生
産性が低下するという問題もある。
As shown in FIG. 2A, the magnet unit 12 normally has a large number of magnets 13 connected by a yoke 14 so as to apply a magnetic field to as much of the flat target 11 as possible. Is configured. However, even if the distance between the magnets 13 is made considerably small, the lines of magnetic force between the magnets 13 have a mountain shape having a peak in the middle as shown in FIG. The magnetic field most activates the movement of the electrons in the plasma because the direction of the lines of magnetic force is orthogonal to the direction of the electric field (vertical direction in FIG. 2A). In the conventional magnetron sputtering apparatus, such a portion is limited to a relatively narrow portion between the adjacent magnets 13. Therefore, target 11
The target 11 is shown in FIG.
As shown in (b), it is consumed extremely rapidly locally, and becomes unusable with many unused parts left. This is not only a waste of the target 11, but also a problem that the productivity of the vapor deposition process is reduced because the cycle of target replacement is shortened.

【0005】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところはターゲッ
トができるだけ均一に消耗するようにしたマグネトロン
スパッタ装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a magnetron sputtering apparatus in which a target is consumed as uniformly as possible.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、平面形ターゲットを有するマグ
ネトロンスパッタ装置において、ターゲットを挟んで対
称な位置に対称な磁極配置を有する1対の磁石ユニット
を設けたことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention is directed to a magnetron sputtering apparatus having a planar target, which has a pair of symmetrical magnetic poles at symmetrical positions with the target sandwiched therebetween. It is characterized by the provision of a magnet unit.

【0007】[0007]

【作用】両磁石ユニットの磁極配置がターゲットを挟ん
で対称的になっているため、両磁石ユニットの磁力線は
ターゲット付近で互いに反発し合い、平行となる。この
ため、プラズマの電子はターゲット付近の広い範囲で運
動が活性化され、プラズマを増殖させる。このため、全
体としてスパッタ速度が上昇すると共に、ターゲットが
広い範囲で万遍なく消耗されるようになる。
Since the magnetic poles of the two magnet units are symmetrical with respect to the target, the lines of magnetic force of the two magnet units repel each other in the vicinity of the target and become parallel to each other. Therefore, the movement of the electrons of the plasma is activated in a wide range near the target, and the plasma is proliferated. For this reason, the sputtering rate is increased as a whole, and the target is evenly consumed over a wide range.

【0008】[0008]

【実施例】本発明の一実施例を図1(a)により説明す
る。本実施例のマグネトロンスパッタ装置は、蒸着を行
なうべき基板10、それに対向する平面形ターゲット1
1、及び、基板10、ターゲット11を挟んで対称的に
設けられた1対の磁石ユニット12、15により構成さ
れる。各磁石ユニット12、15は複数の単位磁石13
と、単位磁石13を構造的及び磁気的に連結する強磁性
体のヨーク14により構成され、両磁石ユニット12、
15の単位磁石13の磁極は互いに同極が対向するよう
に(すなわち、対称的に)配置されている。なお、基板
10は複数枚がまとめてホルダプレート19に保持さ
れ、ホルダプレート19はターゲット11に対して平行
に移動するようになっている。これにより、基板上の蒸
着膜厚の均一性が保証される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment includes a substrate 10 to be vapor-deposited and a flat target 1 facing the substrate 10.
1 and a pair of magnet units 12 and 15 symmetrically provided with the substrate 10 and the target 11 interposed therebetween. Each magnet unit 12, 15 has a plurality of unit magnets 13.
And a yoke 14 made of a ferromagnetic material that structurally and magnetically connects the unit magnets 13, and both magnet units 12,
The magnetic poles of the 15 unit magnets 13 are arranged so that the same poles face each other (that is, symmetrically). A plurality of substrates 10 are collectively held by a holder plate 19, and the holder plate 19 moves parallel to the target 11. This ensures the uniformity of the deposited film thickness on the substrate.

【0009】蒸着を行なう際は、これらの周辺を低い圧
力(1Pa程度)の不活性ガス(通常、Arガス)で満
たし、ターゲット11の表面近くの不活性ガスを放電に
よりプラズマ化する。また、基板10とターゲット11
との間には直流又は交流(高周波)の電圧を印加する。
When vapor deposition is performed, the periphery of these is filled with an inert gas (usually Ar gas) having a low pressure (about 1 Pa), and the inert gas near the surface of the target 11 is turned into plasma by discharge. In addition, the substrate 10 and the target 11
A DC or AC (high frequency) voltage is applied between and.

【0010】本実施例のマグネトロンスパッタ装置で
は、1対の磁石ユニット12、15がターゲット11を
挟んで対称的に配置されているため、図1(a)に示す
ように、各磁石ユニット12、15により生成される磁
力線がターゲット11の表面の近傍で互いに反発し合
い、その部分でターゲット11の表面にほぼ平行とな
る。このため、ターゲット11の表面近傍で生成される
プラズマ中の広い範囲で電子の運動が活性化され、プラ
ズマの発生箇所がより広い範囲に広がる。これにより、
ターゲット11が局所的に集中して消耗するというよう
なことがなくなり、図1(b)に示すように比較的広い
範囲で均一に消耗するようになる。また、広い範囲で電
子の運動が活性化されるため、プラズマがより多く発生
され、蒸着速度も向上する。
In the magnetron sputtering apparatus of this embodiment, since the pair of magnet units 12 and 15 are symmetrically arranged with the target 11 sandwiched therebetween, as shown in FIG. The magnetic lines of force generated by 15 repel each other in the vicinity of the surface of the target 11 and become substantially parallel to the surface of the target 11 at that portion. Therefore, the movement of electrons is activated in a wide range in the plasma generated near the surface of the target 11, and the plasma generation site spreads in a wider range. This allows
The target 11 is not locally concentrated and consumed, and is uniformly consumed in a relatively wide range as shown in FIG. 1B. In addition, since the movement of electrons is activated in a wide range, more plasma is generated and the deposition rate is improved.

【0011】なお、両磁石ユニット12、15の対称配
置の中心となる面はおおよそターゲット11の表面近く
でよいが、正確には、ターゲット表面に形成されるプラ
ズマのシース面、或いはその少し内部であってプラズマ
濃度(電子濃度)の最も高い部分としておくのが効果的
である。
The center of the symmetrical arrangement of the two magnet units 12, 15 may be near the surface of the target 11, but to be exact, the surface of the plasma formed on the target surface, or a little inside thereof. Therefore, it is effective to set the portion where the plasma concentration (electron concentration) is the highest.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明に係るマグネトロンスパッタ装置
では、プラズマ中で電子の運動が活性される部分が広く
なるため、スパッタ速度が向上する。また、ターゲット
が局所的に集中して消耗するということがなくなり、比
較的広い範囲で均一に消耗するようになる。このため、
ターゲットの使用効率が向上するとともに、ターゲット
交換の周期も長くなり、スパッタ装置のメンテナンスが
容易となる、及び蒸着の生産性が向上するという効果を
有する。
As described above, in the magnetron sputtering apparatus according to the present invention, the portion where the electron motion is activated in the plasma becomes wider, so that the sputtering speed is improved. Further, the target is not locally concentrated and consumed, and is uniformly consumed in a relatively wide range. For this reason,
The efficiency of use of the target is improved, the cycle of target replacement is lengthened, maintenance of the sputtering apparatus is facilitated, and productivity of vapor deposition is improved.

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

【図1】 本発明の一実施例であるマグネトロンスパッ
タ装置の構成図(a)、及びターゲットの消耗の様子を
示す断面図(b)。
FIG. 1 is a configuration diagram (a) of a magnetron sputtering apparatus which is an embodiment of the present invention and a cross-sectional view (b) showing how a target is consumed.

【図2】 従来のマグネトロンスパッタ装置の構成図
(a)、及びターゲットの消耗の様子を示す断面図
(b)。
FIG. 2 is a configuration diagram (a) of a conventional magnetron sputtering apparatus and a cross-sectional view (b) showing how the target is consumed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…基板 11…ターゲッ
ト 12、15…磁石ユニット 13…単位磁石 14…ヨーク 19…ホルダプ
レート
10 ... Substrate 11 ... Target 12, 15 ... Magnet unit 13 ... Unit magnet 14 ... Yoke 19 ... Holder plate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平面形ターゲットを有するマグネトロン
スパッタ装置において、ターゲットを挟んで対称な位置
に、対称な磁極配置を有する1対の磁石ユニットを設け
たことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
1. A magnetron sputtering apparatus having a planar target, wherein a pair of magnet units having symmetrical magnetic pole arrangements are provided at symmetrical positions with respect to the target.
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