JPH0641737A - Magnetron sputtering device - Google Patents
Magnetron sputtering deviceInfo
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- JPH0641737A JPH0641737A JP21576592A JP21576592A JPH0641737A JP H0641737 A JPH0641737 A JP H0641737A JP 21576592 A JP21576592 A JP 21576592A JP 21576592 A JP21576592 A JP 21576592A JP H0641737 A JPH0641737 A JP H0641737A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マグネトロンスパッタ
装置に関し、特に非磁性ターゲットの利用効率を改良し
たマグネトロンスパッタ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 magnetron sputtering apparatus, and more particularly to a magnetron sputtering apparatus with improved utilization efficiency of a non-magnetic target.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の一般的なマグネトロンスパッタ装
置は、図7に示すように、マグネトロンスパッタ容器内
に、容器の上部に取り付けた基板ホルダ1と、基板ホル
ダ1の下部に取り付けられスパッタされた粒子が蒸着さ
れる基板2と、基板2の下方に配置されその粒子がスパ
ッタされるターゲット3と、ターゲット3の下方にわず
かに離して設置した永久磁石(または電磁石)4と5を
有する。なお、図中、6は磁力線を、9はスパッタされ
た後のターゲットの状態(エロージョン)を、7はスパ
ッタされた粒子を、8は不活性ガス(Ar等)を、10
は磁石間を結ぶ磁気回路のヨーク(磁性体)をそれぞれ
示す。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 7, a conventional general magnetron sputtering apparatus has a substrate holder 1 attached to an upper portion of a magnetron sputtering container and a lower portion of the substrate holder 1 for sputtering. It has a substrate 2 on which particles are deposited, a target 3 arranged below the substrate 2 on which the particles are sputtered, and permanent magnets (or electromagnets) 4 and 5 placed below the target 3 with a slight distance. In the figure, 6 is a line of magnetic force, 9 is a state (erosion) of a target after being sputtered, 7 is sputtered particles, 8 is an inert gas (Ar or the like),
Indicates a yoke (magnetic material) of a magnetic circuit connecting the magnets.
【0003】このように、マグネトロンスパッタ装置
は、ターゲット3の表面に磁界が生じるように、ターゲ
ットの下方に永久磁石(または電磁石)を設置し、この
磁界によってターゲットの直上にプラズマを形成し、こ
のプラズマに閉じ込められたイオン化したスパッタガス
粒子によりターゲットをスパッタするものであり、そし
てスパッタされた粒子をターゲットの上方に配置された
基板上に飛来させるように構成したものである。As described above, in the magnetron sputtering apparatus, a permanent magnet (or electromagnet) is installed below the target so that a magnetic field is generated on the surface of the target 3, and the magnetic field forms plasma directly above the target. The target is sputtered by ionized sputter gas particles trapped in plasma, and the sputtered particles are configured to fly onto a substrate disposed above the target.
【0004】しかしながら、ターゲットから飛び出す粒
子(スパッタ粒子)の数はターゲットの表面の磁界の水
平成分に比例しているが、磁界の水平成分が均一ではな
いために、ターゲットは細いリング線状に局部的にスパ
ッタリングされていた。即ち、ターゲットは、その表面
上で20〜30%の面積だけがスパッタリングされるだ
けであり、高価なターゲットの利用効率が悪かった。However, the number of particles (sputtered particles) ejected from the target is proportional to the horizontal component of the magnetic field on the surface of the target, but the horizontal component of the magnetic field is not uniform, so the target is localized in the shape of a thin ring line. Had been sputtered. That is, the target only sputters an area of 20 to 30% on its surface, and the utilization efficiency of the expensive target was poor.
【0005】このため、磁界の水平成分をできるだけ均
一にしターゲットの寿命を改善するものとして、図4,
5に代表で示すようなカソード構造(図4はターゲット
カソード全体を、図5はその中央部付近の断面図)が提
案されている。即ち、永久磁石4と5の上部の間にター
ゲット3を配置し、永久磁石4と5の中央部と端部の直
上に磁性体11および12を位置させ、更にその上部に
磁性体13および14をそれぞれ配置させたものであ
る。Therefore, the horizontal component of the magnetic field is made as uniform as possible to improve the life of the target.
5 has been proposed (FIG. 4 shows the entire target cathode, and FIG. 5 shows a cross-sectional view near the central portion thereof). That is, the target 3 is placed between the upper portions of the permanent magnets 4 and 5, the magnetic bodies 11 and 12 are located directly above the central portions and the end portions of the permanent magnets 4 and 5, and the magnetic bodies 13 and 14 are placed above them. Are arranged respectively.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案された装置は、図6に示すようにターゲットの長さ方
向に沿って2本の被スパッタリング領域(範囲B)を広
くまた末端部(範囲A)の磁界の強さを範囲Aと同程度
に改善されたものではあるが、末端部においては水平磁
界の方向Haが中央部の水平磁界の方向Hbとは異なる
(HaとHbの方向が互いに直角をなす)ためにスパッ
タリングが均一ではなくなり、成膜不安定あるいは効率
の悪い領域であった。 従って、異質の膜を形成するの
を防ぐために末端部を使用に供さないことが多く、その
分生産性を落としていた。そこで、本発明の目的はター
ゲット全面で成膜することを可能にした、末端部におい
ても中央部と同等の均一磁界を有するマグネトロンスパ
ッタ装置を提供することである。However, as shown in FIG. 6, the proposed device has two sputtering target regions (range B) which are wide and end portions (range A) along the length of the target. ), The strength of the magnetic field is improved to the same extent as the range A, but the direction Ha of the horizontal magnetic field is different from the direction Hb of the horizontal magnetic field at the central portion at the end portion (the directions of Ha and Hb are mutually different). Due to the formation of a right angle, the sputtering was not uniform and the film formation was unstable or the efficiency was low. Therefore, in order to prevent the formation of a foreign film, the end portion is often not used, and the productivity is reduced accordingly. Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetron sputtering apparatus capable of forming a film on the entire surface of a target and having a uniform magnetic field at the end as well as at the center.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、 本発明は、ターゲットの下方に永久磁石または電
磁石を設置し、ターゲットの中央と端部上に透磁率が1
00以上の磁性体をさらに設置するターゲットカソード
を有するマグネトロンスパッタ装置において、センター
とエッジ部分のマグネットが互いに反対磁極であり、か
つ当該センターマグネットとエッジマグネットとが磁性
体を挟んで接合されている点に特徴がある。In order to achieve the above object, the present invention has a permanent magnet or an electromagnet installed below a target and has a magnetic permeability of 1 at the center and the end of the target.
In a magnetron sputtering apparatus having a target cathode in which a magnetic substance of 00 or more is further installed, the magnets of the center and the edge portion are magnetic poles opposite to each other, and the center magnet and the edge magnet are joined with the magnetic substance sandwiched therebetween. Is characterized by.
【0008】[0008]
【作用】次に、図面を参照して、本発明の原理について
説明する。図1に示すように、本発明のマグネトロンス
パッタ装置のカソード構造では、永久磁石4と5(永久
磁石4をエッジマグネット、永久磁石5をセンターマグ
ネットと呼ぶ)の磁極の上方にそれぞれ磁性体12を設
置し、これらの磁性体の上方にさらに磁性体13と14
を設置し、磁性体13と14の間にターゲットを設置し
(図示せず)、磁性体10が永久磁石4と5を磁気的に
結び付けている。ターゲットの長手方向の末端部におい
てエッジマグネット4とセンターマグネット5が直接接
続されている。この接続部においても磁性体12が、エ
ッジマグネット4とセンターマグネット5の上方に設置
されている。従来例の様にセンターマグネット5が短く
周囲をエッジマグネット4が取り囲んでいる構造では、
エロージョン領域を楕円状に結び付けることは可能であ
るが、末端部のエロージョン領域を広げることには限界
があった。 磁性体は透磁率が100以上必要で、これ
未満であるとターゲットの末端部での漏えい磁束密度が
大きくなるので問題である。しかし、本発明では2本の
エロージョンを結び付けることを止め、中央部の磁界が
そのまま末端部において実現されるように開発したもの
である。これによって磁界の均一な部分が末端部におい
ても大幅に拡大させることができた。また本発明におい
ては上述した永久磁石が電磁石であっても全く同じ効果
が期待できるものである。エッジマグネット4およびセ
ンターマグネット5は磁極が反対でありさえすれば、ど
ちらがNでもSでも差し支えない。Next, the principle of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, in the cathode structure of the magnetron sputtering apparatus of the present invention, the magnetic body 12 is provided above the magnetic poles of the permanent magnets 4 and 5 (the permanent magnet 4 is called an edge magnet and the permanent magnet 5 is called a center magnet). The magnetic materials 13 and 14 are installed above these magnetic materials.
And a target is installed between the magnetic bodies 13 and 14 (not shown), and the magnetic body 10 magnetically connects the permanent magnets 4 and 5. The edge magnet 4 and the center magnet 5 are directly connected to each other at the end portion in the longitudinal direction of the target. The magnetic body 12 is also installed above the edge magnet 4 and the center magnet 5 also in this connection portion. In the structure in which the center magnet 5 is short and the edge magnet 4 surrounds the periphery like the conventional example,
Although it is possible to connect the erosion regions in an elliptical shape, there is a limit to widen the erosion region at the end. The magnetic substance must have a magnetic permeability of 100 or more, and if it is less than 100, the leakage magnetic flux density at the end of the target becomes large, which is a problem. However, the present invention was developed so that the two erosions are stopped to be linked and the magnetic field at the central portion is directly realized at the end portion. As a result, the uniform part of the magnetic field could be greatly expanded even at the end. In the present invention, even if the above-mentioned permanent magnet is an electromagnet, the same effect can be expected. The edge magnet 4 and the center magnet 5 may be either N or S as long as the magnetic poles are opposite to each other.
【0009】[0009]
【実施例】図1に示すマグネトロンスパッタ装置におい
て、その磁界の水平成分を測定した結果を次に説明す
る。磁性体には透磁率500の鉄を用いた。図2に示す
ターゲットの1−1′、2−2′、3−3′、4−4′
の線に沿って磁界の水平成分(線分の方向成分)を、そ
れぞれ図3に示す。図3の1−1′の中央部分の磁界の
分布と4−4′の末端部の磁界の分布を比較するとその
最大値で約10%の差が出ているにすぎなかった。図3
の1−1′での磁界の水平成分の最大値は1140Gで
あり、4−4′の最大値は1030Gであった。しか
も、中央部分と末端部分の磁界の方向が同一である。ま
た各部分での均一性は、ターゲットの80%の領域にお
いて保たれていた。EXAMPLE The result of measuring the horizontal component of the magnetic field in the magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 1 will be described below. Iron having a magnetic permeability of 500 was used as the magnetic material. Targets 1-1 ', 2-2', 3-3 ', 4-4' shown in FIG.
The horizontal component of the magnetic field (direction component of the line segment) along each line is shown in FIG. Comparing the distribution of the magnetic field at the center of 1-1 'and the distribution of the magnetic field at the end of 4-4' in FIG. 3, there was only a difference of about 10% in the maximum value. Figure 3
The maximum value of the horizontal component of the magnetic field at 1-1 'was 1140 G, and the maximum value at 4-4' was 1030 G. Moreover, the directions of the magnetic fields in the central portion and the end portions are the same. Further, the uniformity in each part was maintained in the area of 80% of the target.
【0010】比較例 図4に示す磁性体13が磁性体11よりも短いターゲッ
トカソードで、そのターゲットの1−1′、2−2′、
3−3′、4−4′の線に沿って磁界の水平成分(線分
の方向成分)を図3に示した。中央部における磁界の分
布(1−1′)と末端部における磁界の分布(4−
4′)とを比較すると80%以上値が異なっており、末
端部では均一性は保たれていない。このときの磁界の水
平成分の最大値は(1−1′)で1120Gであり、
(4−4′)では200Gであった。Comparative Example A magnetic material 13 shown in FIG. 4 is a target cathode shorter than the magnetic material 11, and the targets 1-1 ', 2-2',
FIG. 3 shows horizontal components (direction components of line segments) of the magnetic field along the lines 3-3 'and 4-4'. Magnetic field distribution in the central part (1-1 ') and magnetic field distribution in the end part (4-)
Compared with 4 '), the value is different by 80% or more, and the uniformity is not maintained at the end portion. The maximum value of the horizontal component of the magnetic field at this time is (1-1 '), which is 1120G,
It was 200G at (4-4 ').
【0011】[0011]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ターゲットの末端部においても磁界の水平成分を均一に
したために、ターゲット全体を無駄なく消耗させること
を可能とし、高価なターゲットを有効に利用することが
できる。As described in detail above, the present invention is
Since the horizontal component of the magnetic field is made uniform even at the end of the target, the entire target can be consumed without waste, and an expensive target can be effectively used.
【図1】本発明のターゲットカソードの見取図を示す。FIG. 1 shows a sketch of a target cathode of the present invention.
【図2】ターゲットの水平成分測定部分を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a horizontal component measuring portion of a target.
【図3】ターゲット中心からの距離と磁界水平成分の関
係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a distance from a center of a target and a horizontal magnetic field component.
【図4】従来のターゲットカソードの見取図を示す。FIG. 4 shows a sketch of a conventional target cathode.
【図5】従来のターゲットカソードの横断面図を示す。FIG. 5 shows a cross-sectional view of a conventional target cathode.
【図6】従来のターゲットカソードのエロージョン状態
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an erosion state of a conventional target cathode.
【図7】従来のスパッタ装置の原理を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the principle of a conventional sputtering apparatus.
4 エッジマグネット 5 センターマグネット 10 磁性体 12 磁性体 13 磁性体 14 磁性体 4 Edge magnet 5 Center magnet 10 Magnetic substance 12 Magnetic substance 13 Magnetic substance 14 Magnetic substance
Claims (1)
石を設置し、ターゲットの中央と端部上に透磁率が10
0以上の磁性体をさらに設置するターゲットカソードを
有するマグネトロンスパッタ装置において、センターと
エッジ部分のマグネットが互いに反対磁極であり、かつ
該センターマグネットとエッジマグネットとが直接接合
されていることを特徴とするマグネトロンスパッタ装
置。1. A permanent magnet or an electromagnet is installed below the target, and the magnetic permeability is 10 at the center and the end of the target.
In a magnetron sputtering apparatus having a target cathode in which 0 or more magnetic bodies are further installed, the center magnet and the edge magnet have opposite magnetic poles, and the center magnet and the edge magnet are directly joined. Magnetron sputtering equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21576592A JPH0641737A (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Magnetron sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21576592A JPH0641737A (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Magnetron sputtering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0641737A true JPH0641737A (en) | 1994-02-15 |
Family
ID=16677862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21576592A Pending JPH0641737A (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Magnetron sputtering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0641737A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998026495A3 (en) * | 1996-12-11 | 1998-10-22 | Advanced Technologies Internat | Motor/generator |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP21576592A patent/JPH0641737A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998026495A3 (en) * | 1996-12-11 | 1998-10-22 | Advanced Technologies Internat | Motor/generator |
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