JPH0927278A - Magnetic field generator for magnetron plasma - Google Patents

Magnetic field generator for magnetron plasma

Info

Publication number
JPH0927278A
JPH0927278A JP7175898A JP17589895A JPH0927278A JP H0927278 A JPH0927278 A JP H0927278A JP 7175898 A JP7175898 A JP 7175898A JP 17589895 A JP17589895 A JP 17589895A JP H0927278 A JPH0927278 A JP H0927278A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
plasma
magnetron
field generator
ring magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7175898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Miyata
浩二 宮田
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.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP7175898A priority Critical patent/JPH0927278A/en
Priority to US08/670,096 priority patent/US5659276A/en
Priority to EP96110607A priority patent/EP0762471B1/en
Priority to DE69629885T priority patent/DE69629885T2/en
Publication of JPH0927278A publication Critical patent/JPH0927278A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 広範囲に均一なプラズマを発生することがで
き、スパッタリングに使用した場合ターゲットの利用効
率が上り、またエッチングに使用した場合高品質のエッ
チングができるマグネトロンプラズマ用磁場発生装置。 【解決手段】 高密度プラズマを生成するマグネトロン
装置に設置して使用されるマグネトロンプラズマ用磁場
発生装置において、複数の異方性セグメント柱状磁石を
リング状に配置したダイポールリング磁石より成り、該
ダイポールリング磁石の長さ方向の中央断面の磁場強度
分布に勾配がつくように上記複数の異方性セグメント柱
状磁石を上記ダイポールリング磁石内に形成される磁界
の方向に対して非対称に配置することを特徴とするマグ
ネトロンプラズマ用磁場発生装置。
(57) [Abstract] (Correction) [Problem] Magnetron capable of generating uniform plasma over a wide range, improving target utilization efficiency when used for sputtering, and capable of high quality etching when used for etching. Magnetic field generator for plasma. A magnetic field generator for a magnetron plasma installed and used in a magnetron device for generating high-density plasma, the dipole ring magnet comprising a plurality of anisotropic segment columnar magnets arranged in a ring shape. The plurality of anisotropic segment columnar magnets are arranged asymmetrically with respect to the direction of the magnetic field formed in the dipole ring magnet so that the magnetic field strength distribution of the central cross section in the longitudinal direction of the magnet has a gradient. Magnetic field generator for magnetron plasma.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁場均一性の良好
な磁場を発生させるマグネトロンプラズマ用磁場発生装
置に関するもので、本発明のマグネトロンプラズマ用磁
場発生装置を設けたマグネトロン装置は、電気、電子工
業の分野で行なわれているマグネトロンスパッタリング
やマグネトロンエッチングに用いて好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic field generator for magnetron plasma that generates a magnetic field with good magnetic field homogeneity. A magnetron device provided with the magnetic field generator for magnetron plasma according to the present invention is an electric or electronic device. It is suitable for use in magnetron sputtering and magnetron etching performed in the industrial field.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタリング及びエッチングを行うの
に、従来よりマグネトロンプラズマが利用されている。
マグネトロンプラズマは、マグネトロン装置により次の
ようにして作られる。まず、容器内のアルゴン等の気体
中に電極を挿入して放電することにより気体がイオン化
され、2次電子が生じる。この2次電子も気体分子と衝
突して気体はさらにイオン化される。このとき、放電に
より放出された電子及び2次電子は、マグネトロン装置
の作る磁場と電場によって力を受け、ドリフト運動をす
る。従って、電子はドリフト運動をする際に、次々と気
体分子に衝突をする事ができ、次々と気体をイオン化す
ることができる。そのイオン化の際にまた新たな電子を
生み、その電子も気体分子と衝突して気体をさらにイオ
ン化する。マグネトロンプラズマは、このような過程を
繰り返しイオン化効率が非常に高い。以上述べたよう
に、マグネトロン装置を用いると気体のイオン化率が高
く、高密度プラズマを生成することができる。このた
め、スパッタリング及びエッチングにマグネトロン装置
を用いる方法には、通常の高圧放電方式を用いる場合と
比較して2〜3倍の効率が得られるという利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, magnetron plasma has been used for performing sputtering and etching.
The magnetron plasma is produced by a magnetron device as follows. First, an electrode is inserted into a gas such as argon in a container and discharged, whereby the gas is ionized and secondary electrons are generated. The secondary electrons also collide with gas molecules and the gas is further ionized. At this time, the electrons and secondary electrons emitted by the discharge receive a force due to a magnetic field and an electric field generated by the magnetron device, and drift. Therefore, when the electrons make a drift motion, they can collide with gas molecules one after another, and can ionize the gas one after another. At the time of the ionization, new electrons are generated again, and the electrons also collide with gas molecules to further ionize the gas. The magnetron plasma repeats such a process and has a very high ionization efficiency. As described above, when the magnetron device is used, the ionization rate of the gas is high, and high-density plasma can be generated. For this reason, the method using the magnetron device for sputtering and etching has an advantage that the efficiency can be obtained two to three times as compared with the case where the normal high-pressure discharge method is used.

【0003】図5に従来のマグネトロン放電装置を用い
たスパッタリング装置の一例を示す。図5(a)はスパ
ッタリング装置の縦断面図であり、図5(b)はこの装
置における電子の運動を示した図である。平行平板の電
極10及び12の間に基板14とターゲット16が設けられ電極
12の裏面にマグネトロンプラズマ用磁場発生装置18が設
置されている。両電極10と12の間には通常高周波を印加
するが、図5(a)には電極10が陽極で電極12が陰極に
なった場合の電場の向きを矢印20で示した。図5(a)
で示す従来のマグネトロンプラズマ用磁場発生装置18
は、ドーナツ状の永久磁石22の穴の中に円盤状の永久磁
石24が設けられ、それらの下面がヨーク26でつながれて
いる。この従来のマグネトロンプラズマ用磁場発生装置
18の作る磁場がターゲット16上に漏洩している様子を磁
力線28aおよび28bで示す。従来のマグネトロンプラズ
マ用磁場発生装置18によるターゲット16の面上の漏洩磁
場の磁力線28a、28bは、斜視的にみると図5(b)の
磁力線30のようであり、ここで、電場の向きが矢印20の
向きであるとき、電子32は電界と磁界の外積方向にドリ
フト運動をしながら無限軌道34を描く。その結果、電子
32はターゲット16の面上付近に束縛され、気体のイオン
化を促進する。このため、図5の装置は高密度プラズマ
を生成することができる。
FIG. 5 shows an example of a sputtering device using a conventional magnetron discharge device. FIG. 5A is a vertical cross-sectional view of the sputtering apparatus, and FIG. 5B is a diagram showing the movement of electrons in this apparatus. The substrate 14 and the target 16 are provided between the parallel plate electrodes 10 and 12
A magnetic field generator 18 for magnetron plasma is installed on the back surface of 12. A high frequency is normally applied between both electrodes 10 and 12, and the direction of the electric field when the electrode 10 is an anode and the electrode 12 is a cathode is shown by an arrow 20 in FIG. FIG. 5 (a)
Conventional magnetic field generator for magnetron plasma 18
The disk-shaped permanent magnet 24 is provided in the hole of the doughnut-shaped permanent magnet 22, and the lower surfaces thereof are connected by the yoke 26. This conventional magnetron plasma magnetic field generator
Magnetic field lines 28a and 28b show that the magnetic field generated by 18 leaks onto the target 16. Magnetic field lines 28a and 28b of the leakage magnetic field on the surface of the target 16 generated by the conventional magnetic field generator 18 for magnetron plasma are like magnetic field lines 30 of FIG. 5B when viewed in perspective, where the direction of the electric field is When in the direction of the arrow 20, the electron 32 draws an endless orbit 34 while making a drift motion in the cross product direction of the electric field and the magnetic field. As a result,
32 is bound near the surface of the target 16 and promotes ionization of gas. Therefore, the apparatus of FIG. 5 can generate high density plasma.

【0004】ところで、電子のドリフト運動に寄与する
のは、磁場の電場に垂直な成分である。即ち、図5の場
合にはターゲットに対して水平な成分のみが、電子をド
リフト運動させて気体をイオン化するのに寄与してい
る。図5のようなマグネトロンプラズマ用磁場発生装置
を用いたマグネトロンスパッタ装置では、ドーナツ状の
磁場を形成し(図6(a)参照)、磁場の水平成分が場
所により大きく異なり、水平磁場成分の強い領域ほど高
密度プラズマが発生する(図6(b)参照)。従って、
水平磁場成分の強い領域ほど大きなスパッタリングが生
じて、ターゲットの部分的な消耗が起きてターゲットの
利用効率を下げてしまう。一般にターゲットは高価であ
り、経済的な問題となる。また、同様なマグネトロンプ
ラズマ磁場発生装置を用いたマグネトロンエッチング装
置でもウエーハの一部を集中的にエッチングするなど品
質上問題が生ずる。さらに、不均一なプラズマのために
ウエーハ面内で電位の分布を生じるために(チャージア
ップ)、素子の破壊を生ずる。
[0004] By the way, what contributes to the drift motion of electrons is a component perpendicular to the electric field of the magnetic field. That is, in the case of FIG. 5, only the component horizontal to the target contributes to the drift motion of the electrons to ionize the gas. In the magnetron sputtering apparatus using the magnetic field generator for magnetron plasma as shown in FIG. 5, a donut-shaped magnetic field is formed (see FIG. 6A), and the horizontal component of the magnetic field varies greatly depending on the location, and the horizontal magnetic field component is strong. Higher density plasma is generated in the region (see FIG. 6B). Therefore,
The larger the horizontal magnetic field component is, the larger the sputtering occurs, and the target is partially consumed to reduce the utilization efficiency of the target. In general, targets are expensive and are an economic problem. Further, even in a magnetron etching apparatus using a similar magnetron plasma magnetic field generator, quality problems such as intensive etching of a part of the wafer occur. In addition, the non-uniform plasma causes a potential distribution in the wafer surface (charge-up), which causes device breakdown.

【0005】この様な点を解決するために、磁場成分が
一様になる水平磁場発生装置が望まれている。例えば、
均一な水平磁場を得るための装置として、複数の異方性
セグメント柱状磁石をリング状に配置したダイポールリ
ング磁石が知られている。ところで、ダイポールリング
磁石の磁場は、従来の装置(図5)によるドーナツ状磁
場とは異なり、一方向のみを向いている水平磁場であ
る。その為に、このままでは電子はドリフト運動を行っ
て一方向に進み、プラズマ密度の不均一をまねく。従っ
て、電子ドリフト運動の向きを変えるためにダイポール
リング磁石をリングの周方向に沿って回転させる必要が
ある。しかし、実際にはダイポールリング磁石の回転だ
けでは広範囲にプラズマ密度を均一にすることはできな
い。
In order to solve such a point, a horizontal magnetic field generator having a uniform magnetic field component is desired. For example,
A dipole ring magnet in which a plurality of anisotropic segment columnar magnets are arranged in a ring shape is known as a device for obtaining a uniform horizontal magnetic field. By the way, the magnetic field of the dipole ring magnet is a horizontal magnetic field that is oriented in only one direction, unlike the donut-shaped magnetic field produced by the conventional device (FIG. 5). Therefore, if the electrons remain as they are, the electrons make a drift motion and proceed in one direction, leading to nonuniform plasma density. Therefore, it is necessary to rotate the dipole ring magnet along the circumferential direction of the ring to change the direction of the electron drift motion. However, in reality, it is not possible to make the plasma density uniform over a wide range only by rotating the dipole ring magnet.

【0006】図3(a)にダイポールリング磁石の上面
図を、図3(b)は図3(a)をA−Bに沿って切断し
た場合の断面部分の図を示す。複数の異方性セグメント
柱状磁石40が非磁性の架台42に収められダイポールリン
グ磁石が構成されている。異方性セグメント柱状磁石40
の数は8個以上で通常8から64の間で選ばれる。図3に
は16個の場合を示した。異方性セグメント柱状磁石の断
面形状は任意であり、例えば円や正方形や長方形や台形
でもよい。図3(a)では正方形を用いた。異方性セグ
メント柱状磁石40の中に描かれた矢印は、この異方性セ
グメント柱状磁石の磁化の向きを表している。図3のよ
うに磁化の向きを配置すると、リング内に矢印43で示し
た向きの磁場が生成される。
FIG. 3 (a) is a top view of the dipole ring magnet, and FIG. 3 (b) is a sectional view taken along the line AB in FIG. 3 (a). A plurality of anisotropic segment columnar magnets 40 are housed in a non-magnetic mount 42 to form a dipole ring magnet. Anisotropic segment columnar magnet 40
The number of is 8 or more and is usually selected from 8 to 64. FIG. 3 shows the case of 16 pieces. The cross-sectional shape of the anisotropic segment columnar magnet is arbitrary, and may be, for example, a circle, a square, a rectangle, or a trapezoid. A square was used in FIG. The arrow drawn in the anisotropic segment columnar magnet 40 indicates the direction of magnetization of this anisotropic segment columnar magnet. By arranging the magnetization directions as shown in FIG. 3, a magnetic field having the direction indicated by the arrow 43 is generated in the ring.

【0007】このダイポールリング磁場をマグネトロン
プラズマ用磁場発生装置にする場合、平行平板の電極36
及び37の間に基板38とターゲット39が設けられている。
電極36と37の間には通常高周波を印加するが、図3には
極板36が陽極で極板37が陰極になった場合の電場の向き
を矢印44および45で示した。この際ダイポールリング磁
石の長さ方向の中央断面と、プラズマの生成されるプラ
ズマ空間46の中央断面とを一致させる。(図3(b)参
照)即ち、スパッタリングの場合にはターゲット、エッ
チングの場合にはウエーハの位置を調整してダイポール
リング磁石の長さ方向の中央断面に合わせる。これは、
ダイポールリング磁石の長さ方向の中央部の磁場均一性
の方が端部の磁場均一性よりも良いためと、長さ方向の
中央部では、原理的に磁場の水平成分のみ存在するため
に、中央部をプラズマの生成される空間とした方が、生
成されるプラズマをより均一にできるためである。
When this dipole ring magnetic field is used as a magnetic field generator for magnetron plasma, parallel plate electrodes 36
A substrate 38 and a target 39 are provided between the and.
A high frequency is usually applied between the electrodes 36 and 37. In FIG. 3, the directions of the electric fields when the plate 36 is the anode and the plate 37 is the cathode are shown by arrows 44 and 45. At this time, the central cross section of the dipole ring magnet in the length direction is made to coincide with the central cross section of the plasma space 46 in which plasma is generated. That is, the target is adjusted in the case of sputtering and the wafer is adjusted in the case of etching to match the central cross section of the dipole ring magnet in the length direction. this is,
Because the magnetic field homogeneity in the central part in the length direction of the dipole ring magnet is better than the magnetic field homogeneity in the end part, and in the central part in the length direction, in principle, only the horizontal component of the magnetic field exists. This is because the plasma generated can be made more uniform when the central portion is a space in which plasma is generated.

【0008】ダイポールリング磁石より成る磁場発生装
置により、プラズマ空間46に均一磁場を得ることができ
るが、電子は電界と磁界の外積方向にドリフト運動を行
って図3(a)で示すY軸の負方向に進み、Y軸の正方
向にプラズマ密度が低く、Y軸の負方向にプラズマ密度
が高いといった不均一が生じる(図4(b)参照)。従
って、電子ドリフト運動の向きを変えるためにダイポー
ルリング磁石をリングの周方向に沿って回転させる必要
があるが、実際にはダイポールリング磁石の回転だけで
は広範囲にプラズマ密度を均一にすることはできない。
A uniform magnetic field can be obtained in the plasma space 46 by the magnetic field generator composed of a dipole ring magnet, but the electrons make a drift motion in the outer product direction of the electric field and the magnetic field to move in the Y-axis direction shown in FIG. Proceeding in the negative direction, the plasma density is low in the positive direction of the Y-axis, and the plasma density is high in the negative direction of the Y-axis (see FIG. 4B). Therefore, in order to change the direction of the electron drift motion, it is necessary to rotate the dipole ring magnet along the circumferential direction of the ring, but in reality it is not possible to make the plasma density uniform over a wide range only by rotating the dipole ring magnet. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の点を改良した、マグネトロンプラズマを利用したスパ
ッタやエッチング装置に用いる磁場発生装置にダイポー
ルリング磁石を使い、広範囲に均一なプラズマを得るこ
とのできるマグネトロンプラズマ用磁場発生装置を提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to obtain a uniform plasma over a wide range by using a dipole ring magnet in a magnetic field generator used in a sputtering or etching apparatus utilizing magnetron plasma, which is improved on the above points. It is to provide a magnetic field generator for magnetron plasma capable of performing the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記ダイポール
リング磁石の欠点を改良したもので、これは高密度プラ
ズマを生成するマグネトロン装置に設置して使用される
マグネトロンプラズマ用磁場発生装置において、複数の
異方性セグメント柱状磁石をリング状に配置したダイポ
ールリング磁石より成り、該ダイポールリング磁石の長
さ方向の中央断面の磁場強度分布に勾配がつくように上
記複数の異方性セグメント柱状磁石を上記ダイポールリ
ング磁石内に形成される磁界の方向に対して非対称に配
置したことを特徴とするマグネトロンプラズマ用磁場発
生装置を要旨としたもので、これは高密度プラズマを生
成するマグネトロン装置に設置して使用され、均一なプ
ラズマ密度分布のものが得られるとするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is an improvement over the above-mentioned drawbacks of the dipole ring magnet, which is used in a magnetic field generator for a magnetron plasma installed in a magnetron device for producing high density plasma. Of the anisotropic segment columnar magnets are arranged in a ring shape, and the plurality of anisotropic segment columnar magnets are formed so that the magnetic field strength distribution of the central cross section in the length direction of the dipole ring magnets has a gradient. The gist of the magnetic field generator for magnetron plasma is characterized in that it is arranged asymmetrically with respect to the direction of the magnetic field formed in the dipole ring magnet, which is installed in the magnetron device that generates high-density plasma. Used to obtain a uniform plasma density distribution.

【0011】以下本発明の詳細を説明する。本発明は、
マグネトロンプラズマ用磁場発生装置として使用した際
のプラズマ密度の不均一性を改善する為に、従来のダイ
ポールリング磁石(図3)を改良したものである。本発
明のマグネトロンプラズマ用磁場発生装置であるダイポ
ールリング磁石について、図1(a)はその上面図を、
図1(b)は図1(a)をG−Hに沿って切断した場合
の断面部分を示す。複数の異方性セグメント柱状磁石50
が非磁性の架台52に収められダイポールリング磁石が構
成されている。異方性セグメント柱状磁石50の数は8個
以上で通常8から64の間で選ばれる。図1には11個の場
合を示した。異方性セグメント柱状磁石の断面形状は任
意であり、例えば円や正方形や長方形や台形でもよい。
図1(a)では正方形を用いた。各異方性セグメント柱
状磁石の中に描かれた矢印は、この異方性セグメント柱
状磁石の磁化の向きを表している。図1(a)のように
磁化の向きを配置すると、リング内に矢印53で示した向
きの磁場が生成される。このダイポールリング磁石は、
図2(a)に示すようなY軸方向に磁場強度の勾配がつ
くように、異方性セグメント柱状磁石をX軸に対して非
対称に配置したものである。尚、構造の対称性よりY軸
については対称に配置される。このように異方性セグメ
ント柱状磁石をX軸に対して非対称の配置にするには、
例えば磁場強度の低い領域において異方性セグメント柱
状磁石の数を減らす方法がある。図1(a)では図3
(a)に示す従来のタイプのダイポールリング磁石の異
方性セグメント柱状磁石50(1)〜50(16)から異方性
セグメント柱状磁石50(10)、50(11)、50(13)、50
(15)、50(16)を削除した例を示したものである。ま
た、必要によって各々の異方性セグメント柱状磁石をそ
の長さ方向の中央部で切断して隙間を設けて磁場の強さ
を変化させる方法を併用することもできる。異方性セグ
メント柱状磁石としては公知のものでよく例えば円柱、
角柱、台形柱等の希土類系磁石、フェライト系磁石、ア
ルニコ系磁石等が例示される。図1はダイポールリング
磁石のみ示し、マグネトロンプラズマ用磁場発生装置の
その他の部分は省略したが、これは図3(b)に示す様
に従来のダイポールリング磁石の場合と同様に行えば良
い。
The details of the present invention will be described below. The present invention
This is a modification of the conventional dipole ring magnet (FIG. 3) in order to improve the non-uniformity of the plasma density when used as a magnetic field generator for magnetron plasma. FIG. 1A shows a top view of a dipole ring magnet which is a magnetic field generator for magnetron plasma of the present invention.
FIG. 1B shows a cross-sectional portion when FIG. 1A is cut along the line GH. Multiple anisotropic segment columnar magnets 50
Are housed in a non-magnetic mount 52 to form a dipole ring magnet. The number of the anisotropic segment columnar magnets 50 is 8 or more and is usually selected from 8 to 64. FIG. 1 shows the case of 11 pieces. The cross-sectional shape of the anisotropic segment columnar magnet is arbitrary, and may be, for example, a circle, a square, a rectangle, or a trapezoid.
A square is used in FIG. The arrow drawn in each anisotropic segment columnar magnet indicates the direction of magnetization of this anisotropic segment columnar magnet. When the magnetization directions are arranged as shown in FIG. 1A, a magnetic field having the direction indicated by the arrow 53 is generated in the ring. This dipole ring magnet
The anisotropic segment columnar magnets are arranged asymmetrically with respect to the X-axis so that the magnetic field strength has a gradient in the Y-axis direction as shown in FIG. Incidentally, due to the symmetry of the structure, they are arranged symmetrically about the Y axis. As described above, in order to arrange the anisotropic segment columnar magnets asymmetrically with respect to the X axis,
For example, there is a method of reducing the number of anisotropic segment columnar magnets in a region where the magnetic field strength is low. In FIG. 1 (a), FIG.
From the anisotropic segment columnar magnets 50 (1) to 50 (16) of the conventional type dipole ring magnet shown in (a) to the anisotropic segment columnar magnets 50 (10), 50 (11), 50 (13), 50
(15) and 50 (16) are deleted. In addition, a method of cutting each anisotropic segment columnar magnet at the central portion in the lengthwise direction to form a gap and changing the strength of the magnetic field can be used together, if necessary. The anisotropic segment columnar magnet may be a known one, for example, a cylinder,
Rare earth magnets such as prisms and trapezoids, ferrite magnets, alnico magnets, etc. are exemplified. Although only the dipole ring magnet is shown in FIG. 1 and the other parts of the magnetic field generator for magnetron plasma are omitted, this may be performed in the same manner as in the case of the conventional dipole ring magnet as shown in FIG. 3B.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について実施
例と比較例を挙げて説明する。 実施例 角柱状のNd-Fe-B 系磁石よりなる寸法が30mm×30mmで長
さ150mm の異方性セグメント柱状磁石50の11個を図1
(a)の通り配置したダイポールリング磁石を作製し、
これをマグネトロンプラズマ用磁場発生装置に設置して
中央断面のプラズマ空間56における水平磁場分布とプラ
ズマの分布を下記の方法により測定した。その結果を図
2(a)と図2(b)に示す。図2(a)より磁場分布
はY軸方向に正で高く負で低く成る勾配を示し、その結
果図2(b)に示すように均一なプラズマ分布を示すこ
とがわかる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples. Example 11 11 pieces of anisotropic segmented columnar magnets 50 having a size of 30 mm × 30 mm and a length of 150 mm and made of prismatic Nd-Fe-B magnets are shown in FIG.
A dipole ring magnet arranged as shown in (a) is produced,
This was installed in a magnetic field generator for magnetron plasma, and the horizontal magnetic field distribution and plasma distribution in the plasma space 56 of the central cross section were measured by the following method. The results are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). It can be seen from FIG. 2 (a) that the magnetic field distribution has a gradient of positive high and negative negative in the Y-axis direction, and as a result, a uniform plasma distribution is obtained as shown in FIG. 2 (b).

【0013】比較例1 実施例と同じ異方性セグメント柱状磁石を16個用い、図
3(a)の通り配置したダイポールリング磁石を作製
し、マグネトロンプラズマ用磁場発生装置に設置して実
施例と同様に水平磁場分布とプラズマの分布を測定し
た。その結果を図4(a)と図4(b)に示すが、磁場
分布はX軸、Y軸方向共均一であるが、プラズマ分布は
不均一である。
Comparative Example 1 A dipole ring magnet having 16 anisotropic segment columnar magnets same as those used in the embodiment was arranged as shown in FIG. 3 (a), and was installed in a magnetic field generator for magnetron plasma. Similarly, the horizontal magnetic field distribution and plasma distribution were measured. The results are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The magnetic field distribution is uniform in both the X-axis and Y-axis directions, but the plasma distribution is not uniform.

【0014】比較例2 また、更に比較例2として、現在工業的に使用されてい
るマグネトロンプラズマ用磁場発生装置(図5)による
水平磁場分布とプラズマの分布の測定結果を図6(a)
および図6(b)に示す。なお、水平磁場分布とプラズ
マの分布の測定は下記の通り行った。 水平磁場分布測定法 ホール素子を評価空間内で移動させ、測定ポイントでの
値をガウスメータによって読み取る。 プラズマ分布測定法 静電プローブ法により、評価空間内でプローブを移動さ
せ、プローブに電圧を印加した時の電流−電圧特性を測
定する。この電流−電圧特性より電子温度、電子密度な
どのプラズマ諸量が得られプラズマ分布が求められる。
Comparative Example 2 Further, as Comparative Example 2, the measurement results of the horizontal magnetic field distribution and the plasma distribution by a magnetic field generator for magnetron plasma (FIG. 5) currently used industrially are shown in FIG. 6 (a).
And shown in FIG. 6 (b). The horizontal magnetic field distribution and plasma distribution were measured as follows. Horizontal magnetic field distribution measurement method Move the Hall element in the evaluation space and read the value at the measurement point with a Gauss meter. Plasma distribution measurement method By the electrostatic probe method, the probe is moved within the evaluation space, and the current-voltage characteristics when a voltage is applied to the probe are measured. From this current-voltage characteristic, various plasma quantities such as electron temperature and electron density are obtained, and the plasma distribution is obtained.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマグネト
ロンプラズマ用磁場発生装置によれば、従来と比べて広
範囲に均一なプラズマを発生させることができた。従っ
て、本発明のマグネトロンプラズマ用磁場発生装置を、
スパッタリングに使用した場合では、ターゲットの利用
効率を上げることが出来る。また、エッチングに使用し
た場合でも、高品質のエッチングができるという大きな
利点がある。
As described above, according to the magnetic field generator for magnetron plasma of the present invention, it is possible to generate a uniform plasma over a wider area than the conventional one. Therefore, the magnetic field generator for magnetron plasma of the present invention,
When used for sputtering, the utilization efficiency of the target can be increased. Further, even when used for etching, there is a great advantage that high quality etching can be performed.

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

【図1】本発明のダイポールリング磁石より成るマグネ
トロンプラズマ用磁場発生装置で(a)は上面図を、
(b)は図1(a)をG−Hに沿って切断した場合の断
面部分を示した図。
FIG. 1A is a top view of a magnetic field generator for a magnetron plasma including a dipole ring magnet of the present invention.
FIG. 1B is a diagram showing a cross-sectional portion when FIG. 1A is cut along the line GH.

【図2】本発明の磁場発生装置が発生する(a)水平磁
場の強度分布と、(b)プラズマの分布を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing (a) horizontal magnetic field intensity distribution and (b) plasma distribution generated by the magnetic field generator of the present invention.

【図3】従来のダイポールリング磁石より成るマグネト
ロンプラズマ用磁場発生装置の(a)は上面図、(b)
は図3(a)をA−Bに沿って切断した場合の断面部分
の図。
FIG. 3A is a top view of a conventional magnetic field generator for a magnetron plasma including a dipole ring magnet, and FIG.
3A is a cross-sectional view of FIG. 3A taken along the line AB.

【図4】従来のダイポールリング磁石磁場発生装置が発
生する(a)水平磁場の強度分布と、(b)ラズマの分
布を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing (a) horizontal magnetic field intensity distribution and (b) plasma distribution generated by a conventional dipole ring magnet magnetic field generator.

【図5】従来の磁場発生装置から成るマグネトロンプラ
ズマ装置で(a)はその縦断面図を、(b)はこの装置
における電子の運動を示した図。
FIG. 5A is a longitudinal sectional view of a magnetron plasma apparatus including a conventional magnetic field generator, and FIG. 5B is a diagram showing movement of electrons in the apparatus.

【図6】従来の図2の磁石を用いた磁場発生装置が発生
する(a)水平磁場の強度分布と、(b)プラズマの分
布を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing (a) horizontal magnetic field intensity distribution and (b) plasma distribution generated by a conventional magnetic field generator using the magnet of FIG. 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、12、36、37…電極 14、38…基板 16、38…ターゲット 18…マグネトロンプラズマ発生装置 20、44、45…電場の向き 22…ドーナツ状永久磁石 24…円盤状永久磁石 26…ヨーク 28a 、28b 、30…磁力線 32…電子 34…無限軌道 40、50…異方性セグメント柱状磁石 42、52…架台 43、53…磁場の向き 46、56…プラズマ空間 10, 12, 36, 37 ... Electrodes 14, 38 ... Substrate 16, 38 ... Target 18 ... Magnetron plasma generator 20, 44, 45 ... Direction of electric field 22 ... Donut-shaped permanent magnet 24 ... Disk-shaped permanent magnet 26 ... Yoke 28a , 28b, 30 ... Magnetic field lines 32 ... Electrons 34 ... Endless orbits 40, 50 ... Anisotropic segment columnar magnets 42, 52 ... Stand 43, 53 ... Direction of magnetic field 46, 56 ... Plasma space

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高密度プラズマを生成するマグネトロン
装置に設置して使用されるマグネトロンプラズマ用磁場
発生装置において、複数の異方性セグメント柱状磁石を
リング状に配置したダイポールリング磁石より成り、該
ダイポールリング磁石の長さ方向の中央断面の磁場強度
分布に勾配がつくように上記複数の異方性セグメント柱
状磁石を上記ダイポールリング磁石内に形成される磁界
の方向に対して非対称に配置することを特徴とするマグ
ネトロンプラズマ用磁場発生装置。
1. A magnetic field generator for a magnetron plasma, which is used by being installed in a magnetron device for generating high density plasma, comprising a dipole ring magnet in which a plurality of anisotropic segment columnar magnets are arranged in a ring shape. Arranging the plurality of anisotropic segment columnar magnets asymmetrically with respect to the direction of the magnetic field formed in the dipole ring magnet so that the magnetic field strength distribution of the central section in the length direction of the ring magnet has a gradient. A characteristic magnetic field generator for magnetron plasma.
JP7175898A 1995-07-12 1995-07-12 Magnetic field generator for magnetron plasma Pending JPH0927278A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7175898A JPH0927278A (en) 1995-07-12 1995-07-12 Magnetic field generator for magnetron plasma
US08/670,096 US5659276A (en) 1995-07-12 1996-06-25 Magnetic field generator for magnetron plasma
EP96110607A EP0762471B1 (en) 1995-07-12 1996-07-01 Magnetic field generator for magnetron plasma
DE69629885T DE69629885T2 (en) 1995-07-12 1996-07-01 Magnetic field generator for magnetron plasma

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7175898A JPH0927278A (en) 1995-07-12 1995-07-12 Magnetic field generator for magnetron plasma

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0927278A true JPH0927278A (en) 1997-01-28

Family

ID=16004167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7175898A Pending JPH0927278A (en) 1995-07-12 1995-07-12 Magnetic field generator for magnetron plasma

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0927278A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5659276A (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
US4180450A (en) Planar magnetron sputtering device
EP0211412A2 (en) Planar magnetron sputtering apparatus and its magnetic source
JP4306958B2 (en) Vacuum sputtering equipment
JPH06207271A (en) Permanent magnet magnetic circuit for magnetron plasma
JP3798039B2 (en) Magnetron cathode electrode of sputtering equipment
GB2051877A (en) Magnetically Enhanced Sputtering Device and Method
GB2028377A (en) Magnetically-Enhanced Sputtering Device
JP3115243B2 (en) Magnet for generating magnetic field for magnetron plasma
JPH0927278A (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
JP3169562B2 (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
JP3272202B2 (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
CN101632140B (en) Permanent magnet having improved field quality and apparatus employing the same
JP2952147B2 (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
JPH11329788A (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
JP2756911B2 (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
JP2756912B2 (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
JP3957844B2 (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
JP2756910B2 (en) Magnetic field generator for magnetron plasma
JPH07233473A (en) Magnetron sputtering equipment
JP4489868B2 (en) Cathode electrode apparatus and sputtering apparatus
JPH07201831A (en) Surface treatment equipment
JP2879302B2 (en) Magnetic field generator for magnetron plasma etching
JPH03257159A (en) Sputtering equipment using dipole ring type magnetic circuit
JP3010059B2 (en) Ion source

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080320

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100320

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100320

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110320

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110320

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120320

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120320

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 10

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130320

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130320

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 11

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140320