JPH06207272A - Magnetic circuit of permanent magnet for magnetron plasma - Google Patents

Magnetic circuit of permanent magnet for magnetron plasma

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JPH06207272A
JPH06207272A JP5017980A JP1798093A JPH06207272A JP H06207272 A JPH06207272 A JP H06207272A JP 5017980 A JP5017980 A JP 5017980A JP 1798093 A JP1798093 A JP 1798093A JP H06207272 A JPH06207272 A JP H06207272A
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JP
Japan
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magnetic circuit
magnets
magnetic field
electrons
target
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Application number
JP5017980A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ohashi
健 大橋
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a magnetic circuit of permanent magnets capable of forming loci of electrons over the entire area of a target and having excellent uniformity of magnetic fields by adjacently combining >=2 pieces of half or more rotating spiral rare earth magnets varying in magnetization directions. CONSTITUTION:The electrons within the plasma generated in magnetron are moved by the horizontal component of the leak magnetic field of the magnetic circuit of the permanent magnets disposed on the rear surface of the target. Two or more pieces of the rear earth magnets 40, 42 or 48, 50 varying in the magnetization directions are adjacently combined and the respective magnets are formed to half or more rotating spiral shapes in the magnetic circuit of the permanent magnets for magnetron plasma. For example, the magnetization directions of the two rare earth magnets 40, 42 are set perpendicular to the base of the magnetic circuit and the one N pole 44 is positioned adjacent to the other S pole 46. The magnetization directions are otherwise set parallel with the base of the magnetic circuit so that the same poles 52 adjacently face each other. The electrons are spirally moved by the magnetic lines of force running between both N and S poles, by which the plasma is generated uniformly over the entire area of the target.

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、放電させた気体中の電
子に無限軌道を描かせ、放電気体のイオン化を促進させ
るためのマグネトロンプラズマ発生用永久磁石磁気回路
に関する。本発明に係る永久磁石磁気回路は、たとえ
ば、電極、配線及び記録膜などの薄膜を作製するための
マグネトロンスパッタ装置、及び、LSIのドライエッ
チングを行うマグネトロンプラズマエッチング装置など
に用いて最適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet magnetic circuit for generating magnetron plasma for causing electrons in discharged gas to draw endless trajectories to promote ionization of the discharged gas. The permanent magnet magnetic circuit according to the present invention is optimal for use in, for example, a magnetron sputtering apparatus for producing thin films such as electrodes, wirings, and recording films, and a magnetron plasma etching apparatus for dry etching LSI.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタリングとして、従来よりマグネ
トロンを利用したマグネトロンスパッタリングが行われ
ている。マグネトロンスパッタリングでは、まず、容器
内のアルゴン等の気体中に電極を挿入し、放電によって
気体をイオン化する。このとき生じた電子がアルゴン等
の気体分子やターゲットと衝突することによってさらに
気体はイオン化し、2次電子も生じる。その際、放電で
放出された電子及び2次電子はマグネトロンの磁場と電
場によって補足され、小さな径の旋回運動を行う。した
がって、電子は次々に気体分子と衝突することができ
る。このため、マグネトロン方式によるイオン化の効率
は高い。次に、プラズマ内の陽イオンが、陰極(スパッ
タされるターゲット)に衝突してスパッタ原子(ターゲ
ットを構成している原子)をたたき出す。最後に、スパ
ッタ原子は陽極に置かれた基板に付着し、基板面に膜を
形成する。
2. Description of the Related Art Magnetron sputtering using a magnetron has been conventionally performed as sputtering. In magnetron sputtering, first, an electrode is inserted into a gas such as argon in a container, and the gas is ionized by discharge. The electrons generated at this time collide with gas molecules such as argon and the target, so that the gas is further ionized and secondary electrons are also generated. At that time, the electrons and secondary electrons emitted by the discharge are trapped by the magnetic field and electric field of the magnetron, and perform a turning motion of a small diameter. Therefore, electrons can collide with gas molecules one after another. Therefore, the efficiency of ionization by the magnetron system is high. Next, the cations in the plasma collide with the cathode (the target to be sputtered) and knock out sputtered atoms (atoms forming the target). Finally, the sputtered atoms attach to the substrate placed on the anode, forming a film on the substrate surface.

【0003】また、プラズマ内のイオンが、フォトレジ
ストを貼付して露光した基板をエッチングする仕組み
が、反応性イオンエッチングである。
Reactive ion etching is a mechanism in which ions in plasma etch a substrate exposed by applying a photoresist.

【0004】上で述べたように、従来より、マグネトロ
ン内に発生させたプラズマを、スパッタリングや反応性
イオンエッチングに広く利用してきた。マグネトロン方
式ではイオン化の効率が高いため、スパッタリング及び
エッチングを行う際、通常の高圧放電方式と比較して2
〜3倍の効率が得られるという利点がある。
As described above, conventionally, the plasma generated in the magnetron has been widely used for sputtering and reactive ion etching. Since the magnetron system has a high ionization efficiency, it is 2 times more efficient than the normal high-pressure discharge system when performing sputtering and etching.
There is an advantage that ~ 3 times the efficiency can be obtained.

【0005】マグネトロン方式において磁場を発生させ
るために、永久磁石磁気回路が設けられる。永久磁石磁
気回路は、平面型2極放電のスパッタリングではターゲ
ット裏面に、エッチングでは、普通、基板裏面に設置さ
れる。永久磁石磁気回路の作る磁場がターゲットまたは
基板上に漏洩し、この漏洩磁場の水平成分を利用して放
電電子を運動させ、気体のイオン化を促進する。
A permanent magnet magnetic circuit is provided to generate a magnetic field in the magnetron system. The permanent magnet magnetic circuit is provided on the back surface of the target in the case of flat type bipolar discharge sputtering, and usually on the back surface of the substrate in etching. The magnetic field created by the permanent magnet magnetic circuit leaks onto the target or the substrate, and the horizontal component of this leaked magnetic field is used to move the discharge electrons to promote the ionization of the gas.

【0006】電子の運動領域に磁場のみが存在する場
合、電子は磁力線に補足され磁力線に巻き付くような形
で螺旋運動を行う。しかし、たとえば、2極放電型のマ
グネトロンの場合には、放電電極に垂直な方向に電場が
印加されているため、(電場)×(磁場)の大きさに比
例するドリフト力が電子に加わる。これにより、電子は
磁力線を横切るようにサイクロイド曲線を描きながら動
く。電子のドリフト力に寄与するのは、電場に垂直な磁
場、すなわち磁場の水平成分のみである。したがって、
水平磁場成分が強く、磁場均一性のよい磁場を作る永久
磁石磁気回路が望ましい。
When only a magnetic field exists in the moving region of the electrons, the electrons perform a spiral motion in a manner that they are captured by the magnetic force lines and wrapped around the magnetic force lines. However, in the case of, for example, a two-pole discharge type magnetron, an electric field is applied in a direction perpendicular to the discharge electrodes, so that a drift force proportional to the magnitude of (electric field) × (magnetic field) is applied to the electrons. As a result, the electrons move while drawing a cycloid curve so as to cross the lines of magnetic force. Only the magnetic field perpendicular to the electric field, that is, the horizontal component of the magnetic field, contributes to the drift force of the electrons. Therefore,
A permanent magnet magnetic circuit that produces a magnetic field with a strong horizontal magnetic field component and good magnetic field uniformity is desirable.

【0007】ターゲット(または基板)上の磁場の水平
成分が一方向のみの場合、電子は磁力線を横切って進む
ために、ターゲット(または基板)の一方向に進み、プ
ラズマもその方向に片寄ることになる。このような電子
の逃散を防ぐため、通常は、磁石面上にドーナツ状の漏
洩磁場が発生するように永久磁石を配置する(図3)。
図3において、ターゲット(または基板)2の面上の漏
洩磁場が磁力線4のようであり、符号6で示した向きに
電場が印加されると、電子8は無限軌道10を描く。そ
の結果、電子8は漏洩磁場の領域12に閉じ込められて
気体のイオン化を促進するため、高密度なプラズマが発
生する。図3において、符号14及び16は、磁力線4
がターゲット(または基板)2の面上と交わるところを
示したものである。
When the horizontal component of the magnetic field on the target (or substrate) is in only one direction, the electrons travel in one direction of the target (or substrate) because they travel across the magnetic field lines, and the plasma also deviates in that direction. Become. In order to prevent such escape of electrons, a permanent magnet is usually arranged so that a donut-shaped leakage magnetic field is generated on the magnet surface (FIG. 3).
In FIG. 3, the leakage magnetic field on the surface of the target (or substrate) 2 is like magnetic field lines 4, and when an electric field is applied in the direction indicated by reference numeral 6, the electrons 8 draw an endless track 10. As a result, the electrons 8 are confined in the leakage magnetic field region 12 and promote the ionization of the gas, so that high-density plasma is generated. In FIG. 3, reference numerals 14 and 16 denote magnetic field lines 4.
Shows the intersection with the surface of the target (or substrate) 2.

【0008】しかし、ドーナツ状漏洩磁場を発生させる
磁気回路では、漏洩磁場の水平磁場強度が場所により大
きく異なり、水平磁場強度の強い領域ほど高密度なプラ
ズマが発生する。したがって、スパッタ装置では水平磁
場強度の強い領域ほど大きなスパッタリングが生じてタ
ーゲットが消耗するので、ターゲットの使用効率が悪い
上に、形成されるスパッタ膜の厚さが不均一になるとい
う問題がある。
However, in a magnetic circuit for generating a donut-shaped leakage magnetic field, the horizontal magnetic field strength of the leakage magnetic field varies greatly depending on the location, and a higher density plasma is generated in a region having a stronger horizontal magnetic field strength. Therefore, in the sputtering apparatus, the larger the horizontal magnetic field strength, the larger the amount of sputtering that occurs, and the target is consumed. Therefore, there is a problem that the use efficiency of the target is poor and the thickness of the formed sputtered film becomes uneven.

【0009】さらには、水平磁場強度の強い領域に発生
するプラズマ内の陽イオンは、大きな運動エネルギーを
持つため、ターゲットからスパッタ原子をたたき出す際
に重い原子(ターゲットは通常数種類の原子より成る
が、その中で重い方の原子)をたたき出しやすい。すな
わち、水平磁場強度の違いのため、スパッタ膜の組成が
場所によって異なってくるという問題もある。
Further, since the cations in the plasma generated in the region where the horizontal magnetic field intensity is strong have large kinetic energy, heavy atoms (the target is usually composed of several kinds of atoms, when the sputtered atoms are knocked out from the target, It is easy to knock out the heavier atom). That is, there is also a problem that the composition of the sputtered film varies depending on the location due to the difference in the horizontal magnetic field strength.

【0010】また、エッチング装置の場合も同様に、プ
ラズマ密度が一定にならず、よって基板の位置によりエ
ッチングの深さが異なるという問題がある。
Also in the case of the etching apparatus, the plasma density is not constant and the etching depth varies depending on the position of the substrate.

【0011】上記のような欠点を改良するため磁気回路
の色々な磁石配置が従来より考えられている。たとえ
ば、同心円型を改良して磁石列を3列にしたり(図4
(a))、変形同心円とする(図4(b))などして、
磁気回路(または基板)の回転を行い、より広い領域に
漏洩磁場を発生させるようなものが提案されている。
Various magnet arrangements in a magnetic circuit have been conventionally considered in order to improve the above-mentioned drawbacks. For example, the concentric circle type was improved to have three rows of magnets (see FIG.
(A)), a modified concentric circle (Fig. 4 (b)), etc.
It has been proposed to rotate a magnetic circuit (or a substrate) to generate a leakage magnetic field in a wider area.

【0012】また、水平方向に磁化された磁石と垂直方
向に磁化された磁石を組み合わせて漏洩磁場領域の拡大
を意図したもの(図4(c))等も提案されている。
Further, there is also proposed a magnet (FIG. 4 (c)) intended to expand the leakage magnetic field region by combining a magnet magnetized in the horizontal direction and a magnet magnetized in the vertical direction.

【0013】図4(a)〜(c)において、符号20、
24、28は、磁石22、26、30の下に設置される
バックヨークの外周を示している。また、図4(c)の
符号32は、水平方向に磁化された磁石の磁化の向きを
表わしている。
In FIGS. 4 (a) to 4 (c), reference numeral 20,
Reference numerals 24 and 28 denote outer circumferences of back yokes installed below the magnets 22, 26 and 30, respectively. Further, reference numeral 32 in FIG. 4C represents the magnetization direction of the magnet magnetized in the horizontal direction.

【0014】上記いずれの磁気回路も、単純な同心円型
よりターゲットの消耗領域が拡大するなど、改善されて
いる。しかし、それぞれの従来例には以下のような問題
がある。
All of the above magnetic circuits have been improved in that the target consumable region is expanded as compared with the simple concentric type. However, each conventional example has the following problems.

【0015】磁石列を3列にしたり、変形同心円とする
などして磁気回路(または基板)の回転を行うものは、
スパッタリングやエッチングの均一性確保には有効であ
る。しかし、回転を行わせるため、 機構が複雑になる 装置が高価になる 回転軸部よりゴミが発生する メンテナンスが煩雑になる など、装置上の問題が数多く発生する。
Those in which the magnetic circuit (or the substrate) is rotated by using three rows of magnets or by forming modified concentric circles,
It is effective for ensuring the uniformity of sputtering and etching. However, since the rotation is performed, the mechanism is complicated, the device is expensive, and dust is generated from the rotating shaft. Maintenance becomes complicated, and many problems occur with the device.

【0016】また、変形同心円型には、基板を必ず回転
させなければならず、磁石の作製が面倒で手間がかかる
ため、装置が高価になるという問題もある。
Further, in the modified concentric circle type, the substrate must be rotated without fail, and the manufacturing of the magnet is troublesome and troublesome, so that there is a problem that the apparatus becomes expensive.

【0017】水平方向に磁化された磁石と垂直方向に磁
化された磁石を組み合わせたものは、水平方向に磁化さ
れた磁石のない単純な同心円構造のものと比較し、ター
ゲットの使用効率が上昇する。これは、この磁石配置に
よれば、水平方向に磁化された磁石の起磁力を有効に利
用して垂直方向磁石間の空隙に比較的強い磁場を発生で
きるからである。しかし、外周部と中心部の垂直方向に
磁化された磁石の部分では、磁場がほとんど垂直に立ち
上がるため、磁場の水平成分が少なくなり、電子の無限
軌道運動への寄与が小さいという問題がある。
The combination of a magnet magnetized in the horizontal direction and a magnet magnetized in the vertical direction increases the use efficiency of the target as compared with a simple concentric structure without a magnet magnetized in the horizontal direction. . This is because according to this magnet arrangement, the magnetomotive force of the magnet magnetized in the horizontal direction can be effectively used to generate a relatively strong magnetic field in the gap between the magnets in the vertical direction. However, since the magnetic field rises almost vertically in the magnets magnetized in the vertical direction at the outer peripheral portion and the central portion, there is a problem that the horizontal component of the magnetic field is reduced and the contribution of electrons to the infinite orbital motion is small.

【0018】以上の問題を解決するため、簡単な形状
で、さらにターゲット(または基板)に漏洩する水平磁
場領域を拡大し、スパッタリング(またはエッチング)
の効率を改善できる磁気回路が求められている。
In order to solve the above problems, the horizontal magnetic field region which leaks to the target (or substrate) is enlarged with a simple shape, and sputtering (or etching) is performed.
There is a need for a magnetic circuit that can improve the efficiency of the.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スパ
ッタリング、エッチング等のマグネトロンプラズマ発生
に用いられる永久磁石磁気回路を改良して、マグネトロ
ンプラズマ内の電子がターゲット(または基板)のほぼ
全域に渡って軌道を描くことが可能となるような漏洩磁
場分布を有する永久磁石磁気回路を提供することであ
る。
An object of the present invention is to improve a permanent magnet magnetic circuit used for magnetron plasma generation such as sputtering and etching so that electrons in the magnetron plasma are distributed over almost the entire target (or substrate). It is an object of the present invention to provide a permanent magnet magnetic circuit having a leakage magnetic field distribution that enables a trajectory to be drawn.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】磁化方向の異なる2つの
希土類磁石が隣接し、この2つの希土類磁石の各々は半
回転以上の渦巻状になっていることを特徴とするマグネ
トロンプラズマ用永久磁石磁気回路を用いる。また、前
記2つの希土類磁石の磁化方向を磁気回路底面に対して
垂直にし、この2つの希土類磁石の一方のN極を他方の
S極と隣接させる。さらにまた、前記2つの希土類磁石
の磁化方向を磁気回路底面に対して平行にし、この2つ
の希土類磁石の同極同士が対向するように隣接させる。
Two rare earth magnets having different magnetization directions are adjacent to each other, and each of the two rare earth magnets has a spiral shape of half a revolution or more. Use a circuit. The magnetization directions of the two rare earth magnets are perpendicular to the bottom surface of the magnetic circuit, and one N pole of these two rare earth magnets is adjacent to the other S pole. Furthermore, the magnetization directions of the two rare earth magnets are parallel to the bottom surface of the magnetic circuit, and the two rare earth magnets are adjacent to each other so that the same poles face each other.

【0021】[0021]

【実施例】本発明では、磁化方向の異なる2つの磁石を
隣接させ、それらを渦巻状とする磁石配置を提案する。
実施例を図1に示す。渦巻状の部分40、42、48、
50は磁石であり、磁石40と42、磁石48と50
は、お互いに異なる方向に磁化されている。符号54、
56は、磁石40と42、48と50の下に設置される
バックヨークの外周を示している。
EXAMPLE The present invention proposes a magnet arrangement in which two magnets having different magnetization directions are adjacent to each other and are spirally formed.
An example is shown in FIG. Spiral parts 40, 42, 48,
50 is a magnet, and magnets 40 and 42, magnets 48 and 50
Are magnetized in different directions. Reference numeral 54,
Reference numeral 56 denotes the outer circumference of the back yoke installed below the magnets 40 and 42 and 48 and 50.

【0022】隣接する2つの磁石の磁化方向を異ならせ
る組み合わせ方は無限にある。図1(a)のように磁気
回路の底面に対して2つの磁石の磁化方向が垂直でお互
いに反対向きの場合(図中の記号44、46はそれぞれ
の磁石の磁化方向を示す。記号44は、紙面のこちら側
から向こう側に向かう向きを示し、記号46は反対向き
を示す)と、図1(b)のように平行でお互いに反対向
きの場合(図中の矢印52はそれぞれの磁石の磁化方向
を示す)、及び、一方の磁石または両方の磁石が磁気回
路の底面に対して垂直と平行の間の任意の方向に磁化さ
れている場合である。どのような組み合わせの場合で
も、これらの磁石から発生する磁場により電子は磁石面
上を運動する。
There are infinite ways to combine the two magnets that are adjacent to each other in different magnetization directions. As shown in FIG. 1A, when the magnetization directions of the two magnets are perpendicular to the bottom surface of the magnetic circuit and are opposite to each other (symbols 44 and 46 in the figure indicate the magnetization directions of the respective magnets. Symbol 44) Indicates the direction from this side of the paper to the other side, and the symbol 46 indicates the opposite direction) and the case where they are parallel and opposite to each other as shown in FIG. 1 (b) (the arrows 52 in the figure indicate the respective directions). Magnetizing direction of magnets), and one or both magnets are magnetized in any direction between perpendicular and parallel to the bottom surface of the magnetic circuit. In any combination, the magnetic field generated by these magnets causes the electrons to move on the magnet surface.

【0023】磁石の磁化方向が磁気回路の底面に対し垂
直な場合(図1(a))、隣接する磁石の表面には、そ
れぞれN極とS極が出現する。この場合、隣合うN、S
磁極面間に磁力線が走るので、2つの磁石の境界付近に
強い水平磁場が生じ、放電により生じた電子はこの水平
磁場を横切るように運動する。したがって、図1(a)
の渦巻型磁気回路において、電子は、図2(a)に示し
た矢印60に沿って隣接磁石の境界領域を運動する。
When the magnetizing direction of the magnet is perpendicular to the bottom surface of the magnetic circuit (FIG. 1A), the N pole and the S pole appear on the surface of the adjacent magnets, respectively. In this case, adjacent N and S
Since the magnetic field lines run between the magnetic pole faces, a strong horizontal magnetic field is generated near the boundary between the two magnets, and the electrons generated by the discharge move so as to cross the horizontal magnetic field. Therefore, FIG.
In the spiral magnetic circuit of, the electrons move in the boundary region of the adjacent magnets along the arrow 60 shown in FIG.

【0024】矢印60に沿って運動する電子は、マグネ
トロンプラズマ内の気体分子と次々に衝突しこれらをイ
オン化する。その際に生じる2次電子もまた矢印60に
沿って運動する。これらの電子は、渦巻状の磁石境界に
沿って外周部から中心部まで運動し、ターゲット(また
は基板)のほぼ全体にわたる気体をイオン化させること
ができる。したがって、従来のドーナツ状漏洩磁場磁束
の場合と比較し、ターゲット(または基板)全域の、よ
り広い範囲でプラズマを発生させることが可能となっ
た。
The electrons moving along the arrow 60 collide with gas molecules in the magnetron plasma one after another and ionize them. Secondary electrons generated at that time also move along the arrow 60. These electrons can move along the spiral magnet boundary from the outer circumference to the center and ionize the gas over almost the entire target (or substrate). Therefore, it becomes possible to generate plasma in a wider range over the entire target (or substrate) than in the case of the conventional donut-shaped leakage magnetic field flux.

【0025】磁石の磁化方向が平行な場合(図1
(b))は、同極同士(N−N極同士またはS−S極同
士)を対向させる必要がある。この場合、電子は、図2
(b)に示した矢印62に沿って運動する。磁化が垂直
方向に向いている場合(図1(a))と異なり、磁力線
が垂直に出入りするわけではないので、漏洩磁場の水平
磁場強度が強い部分の領域が広い。したがって、ターゲ
ット(または基板)の全面にわたるさらに広い範囲でプ
ラズマが発生する。したがって、水平磁化で同極対向の
磁気回路(図1(b))は、プラズマ発生の点におい
て、垂直磁化配向の磁気回路(図1(a))よりも有利
である。
When the magnetizing directions of the magnets are parallel (see FIG.
In (b)), it is necessary that the same poles (N-N poles or S-S poles) face each other. In this case, the electrons are
It moves along the arrow 62 shown in (b). Unlike the case where the magnetization is oriented in the vertical direction (FIG. 1A), the lines of magnetic force do not go in and out vertically, so that the region of the portion where the horizontal magnetic field strength of the leakage magnetic field is strong is wide. Therefore, plasma is generated in a wider area over the entire surface of the target (or the substrate). Therefore, a magnetic circuit with horizontal magnetization and opposite poles (FIG. 1B) is more advantageous than a magnetic circuit with vertical magnetization orientation (FIG. 1A) in terms of plasma generation.

【0026】また、垂直磁化配向の磁気回路では、磁石
面から遠く離れた方にまで磁力線が流れてはいかないた
め、垂直方向の磁場強度の低下が早い。したがって、垂
直磁化配向の磁気回路を、ターゲット(または基板)が
厚い場合に使用するのはあまり好ましくなく、水平磁化
同極対向配置の磁気回路を使用する方が望ましい。
Further, in the magnetic circuit of perpendicular magnetization orientation, the magnetic field lines do not flow far away from the magnet surface, so that the magnetic field strength in the perpendicular direction decreases rapidly. Therefore, it is less preferable to use a magnetic circuit having a perpendicular magnetization orientation when the target (or the substrate) is thick, and it is more preferable to use a magnetic circuit having a horizontally magnetized homopolar opposing arrangement.

【0027】しかし、磁気回路を製作する上では、水平
磁化配向の磁気回路を製作する方が難しい。なぜなら
ば、垂直磁化配向の磁気回路の場合には、円板状の磁気
回路を製作し、N極とS極の各々のパルス着磁コイルで
着磁することにより、N極とS極が入れ子になった渦巻
状の着磁パターンを製作できるが、水平磁化同極対向磁
気回路の場合には、パルス着磁が不可能なために、渦巻
図形を数分割にした磁石を各々製作して着磁した後、こ
れらを組み立てなければならないからである。
However, in manufacturing a magnetic circuit, it is more difficult to manufacture a magnetic circuit with horizontal magnetization orientation. This is because, in the case of a magnetic circuit with perpendicular magnetization orientation, a disk-shaped magnetic circuit is manufactured and magnetized with pulse magnetizing coils for each of N pole and S pole, so that N pole and S pole are nested. It is possible to produce a spiral magnetized pattern, but in the case of a horizontally magnetized homopolar opposing magnetic circuit, pulse magnetization is not possible. This is because these must be assembled after magnetizing.

【0028】よって、磁気回路の製作に際しては、マグ
ネトロンプラズマ内におけるプラズマ発生の効率化と、
製作上の難易度などを比較検討して、用途に合う磁気回
路の型を選択すればよい。
Therefore, in manufacturing the magnetic circuit, the efficiency of plasma generation in the magnetron plasma is improved,
It suffices to compare the manufacturing difficulty and the like and select the type of magnetic circuit suitable for the application.

【0029】本発明において、磁石を図1のように渦巻
状にしたのは、外周部から中心部までの広い範囲に磁場
を漏洩させ、ターゲット(または基板)の全面にわたり
プラズマを発生させるためである。ターゲット(または
基板)のほぼ全面にわたり磁場を漏洩させるためには、
渦巻を半回転以上にする必要があり、さらに1回転以上
とするとより望ましい。渦巻の回転数を増やすと、漏洩
磁場の領域が増えて望ましいが製作が難しくなるので、
この点も用途により適当な回転数を選択すればよい。
In the present invention, the magnet is formed in a spiral shape as shown in FIG. 1 because the magnetic field is leaked in a wide range from the outer peripheral portion to the central portion to generate plasma over the entire surface of the target (or the substrate). is there. In order to leak the magnetic field over almost the entire surface of the target (or substrate),
It is necessary to make the spiral more than half a turn, and more preferably one turn or more. Increasing the rotation speed of the spiral increases the area of the leakage magnetic field, which is desirable but difficult to manufacture.
Also in this respect, an appropriate number of rotations may be selected depending on the application.

【0030】本発明の磁気回路に使用する永久磁石に
は、フェライト磁石や鋳造磁石よりも希土類磁石が望ま
しい。これは、希土類磁石の方が、強い水平磁場強度を
得られるからである。希土類磁石としては、SmCo5
系、SmCo17系、NdFeB系の焼結磁石などが使用
できる。NdFeB磁石を使用する場合には、耐食性や
脱ガスの点を考えてコーティングを施す必要があり、特
にNiメッキのような金属コーティングを施すのが望ま
しい。
Rare earth magnets are preferable to ferrite magnets and cast magnets for the permanent magnets used in the magnetic circuit of the present invention. This is because the rare earth magnet can obtain a stronger horizontal magnetic field strength. As a rare earth magnet, SmCo 5
System, SmCo 17 system, NdFeB system sintered magnets and the like can be used. When using an NdFeB magnet, it is necessary to apply a coating in consideration of corrosion resistance and degassing, and it is particularly desirable to apply a metal coating such as Ni plating.

【0031】[0031]

【発明の効果】磁化方向の異なる2つの希土類磁石が隣
接し、この2つの希土類磁石の各々が半回転以上の渦巻
状になっている永久磁石磁気回路により、ターゲット
(または基板)上での漏洩磁場の水平磁場領域が大幅に
増加した。よって、マグネトロンプラズマ内の電子がタ
ーゲット(あるいは基板)のほぼ全域に渡って軌道を描
くことが可能となり、マグネトロンプラズマ内の気体の
イオン化の効率が非常に向上した。
EFFECTS OF THE INVENTION Two rare earth magnets having different magnetization directions are adjacent to each other, and the two rare earth magnets each have a spiral shape of a half rotation or more, and a leakage occurs on a target (or a substrate) by a permanent magnet magnetic circuit. The horizontal magnetic field area of the magnetic field was significantly increased. Therefore, the electrons in the magnetron plasma can trace their trajectories over almost the entire area of the target (or the substrate), and the efficiency of ionization of the gas in the magnetron plasma is greatly improved.

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

【図1】本発明に係る永久磁石磁気回路を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating a permanent magnet magnetic circuit according to the present invention.

【図2】本発明に係る永久磁石磁気回路上での電子の運
動を説明する図。
FIG. 2 is a diagram illustrating movement of electrons on a permanent magnet magnetic circuit according to the present invention.

【図3】ドーナツ状漏洩磁場を発生させる磁気回路と、
その漏洩磁場による電子の運動を説明する図。
FIG. 3 is a magnetic circuit for generating a donut-shaped leakage magnetic field;
The figure explaining the motion of the electron by the leak magnetic field.

【図4】永久磁石磁気回路の従来例。FIG. 4 is a conventional example of a permanent magnet magnetic circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05H 1/46 9014−2G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H05H 1/46 9014-2G

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁化方向の異なる2つの希土類磁石が隣
接し、 該2つの希土類磁石の各々は半回転以上の渦巻状になっ
ている、 ことを特徴とするマグネトロンプラズマ用永久磁石磁気
回路。
1. A permanent magnet magnetic circuit for magnetron plasma, wherein two rare earth magnets having different magnetization directions are adjacent to each other, and each of the two rare earth magnets has a spiral shape of at least half rotation.
【請求項2】 前記2つの希土類磁石の磁化方向が磁気
回路底面に対して垂直であり、 前記2つの希土類磁石の一方のN極が他方のS極と隣接
している、 ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のマグネト
ロンプラズマ用永久磁石磁気回路。
2. The magnetization directions of the two rare earth magnets are perpendicular to the bottom surface of the magnetic circuit, and one N pole of the two rare earth magnets is adjacent to the other S pole. A permanent magnet magnetic circuit for magnetron plasma according to claim 1.
【請求項3】 前記2つの希土類磁石の磁化方向が磁気
回路底面に対して平行であり、 前記2つの希土類磁石の同極同士が対向するように隣接
している、 ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のマグネト
ロンプラズマ用永久磁石磁気回路。
3. The magnetization directions of the two rare earth magnets are parallel to the bottom surface of the magnetic circuit, and the two rare earth magnets are adjacent to each other so that the same poles face each other. 2. A permanent magnet magnetic circuit for magnetron plasma according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038252A (en) * 2006-08-04 2008-02-21 Applied Materials Inc Ganged scanning of multiple magnetrons, especially two level folded magnetrons
CN102534529A (en) * 2010-12-24 2012-07-04 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Magnetron sputtering source and magnetron sputtering equipment

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