JPH11117066A - System and method for sputtering - Google Patents

System and method for sputtering

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JPH11117066A
JPH11117066A JP28035797A JP28035797A JPH11117066A JP H11117066 A JPH11117066 A JP H11117066A JP 28035797 A JP28035797 A JP 28035797A JP 28035797 A JP28035797 A JP 28035797A JP H11117066 A JPH11117066 A JP H11117066A
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JP
Japan
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target
magnets
pair
sputtering
magnet
Prior art date
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Application number
JP28035797A
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Japanese (ja)
Inventor
Isamu Aokura
勇 青倉
Hitoshi Yamanishi
斉 山西
Tadashi Okamoto
匡史 岡本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To almost uniformly progress the erosion of a target by respectively arranging bar-shaped magnets along a pait of edges of a target and executing the arrangement in such a manner that the magnet pole positions of a pair of magnets respectively change along the edges of the target. SOLUTION: Each magnet 10 is arranged along each edge along the longitudinal direction of a target 6, the shape in which, to one end in the longitudinal direction, the other end is twisted by one rotation is formed, and, it is decided that polarity is made different in both edges. Moreover, a pair of magnets 10 are rotated on both sides of the target 6 so as to synchronize around the respective axes by a rotary mechanism 13, by which the direction and strength of the magnetic lines of force continuously and timely change along the longitudinal direction of the target 6. Thus, plasma on the target face is confined, the plasma density increases, and the coating forming rate increases. Moreover, the plasma density on the target face is timely activated, and the ratio of erosion in the target 6 is made approximately uniform.

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、薄膜形成技術の一
つであるマグネトロンスパッタリング装置及び方法に関
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 a method as one of thin film forming techniques.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタリング法とは、一般に低真空雰
囲気で気体放電を起こすことによりプラズマを発生さ
せ、プラズマの陽イオンをカソードと呼ばれる負極に設
置されたターゲットに衝突させ、衝突によりスパッタさ
れた粒子が基板に付着して薄膜を生成する方法である。
このスパッタリング法は組成の制御や装置の操作が比較
的簡単であることから、広く成膜過程に使用されてい
る。しかし、従来のスパッタリング法は真空蒸着法など
に比べ、薄膜生成速度が遅いという欠点を有していた。
このため、永久磁石や電磁石を磁気回路として用いてタ
ーゲット付近に磁場を形成するマグネトロンスパッタリ
ング法が考案され、薄膜の形成速度が向上し、半導体部
品や電子部品等の製造工程においてスパッタリング法に
よる薄膜形成の量産化を可能にした。上記マグネトロン
スパッタリング法には、ターゲットの局所的な侵食によ
る膜厚や膜質の不均一性があるという問題点があり、こ
の問題解決のため、電場に直交する一様な磁場を形成す
る装置が考案されている。
2. Description of the Related Art Sputtering generally involves generating a plasma by causing a gas discharge in a low-vacuum atmosphere, causing positive ions of the plasma to collide with a target provided on a negative electrode called a cathode, and causing particles sputtered by the collision. Is a method of forming a thin film by adhering to a substrate.
This sputtering method is widely used in the film formation process because the control of the composition and the operation of the apparatus are relatively simple. However, the conventional sputtering method has a disadvantage that the thin film formation rate is lower than that of a vacuum evaporation method or the like.
For this reason, a magnetron sputtering method in which a permanent magnet or an electromagnet is used as a magnetic circuit to form a magnetic field near a target has been devised, thereby increasing the speed of forming a thin film. For mass production. The magnetron sputtering method has a problem in that the film thickness and film quality are non-uniform due to local erosion of the target. To solve this problem, a device for forming a uniform magnetic field perpendicular to the electric field has been devised. Have been.

【0003】図10は従来のスパッタリング装置の装置
構成を示すものである。図11はそのターゲット表面に
磁石を有するスパッタリング電極の図である。図10に
おいて、101はチャンバ、102は真空ポンプ120
によって排気されるチャンバ101の真空排気口、10
3はチャンバ101へのガス導入管、104はガス導入
管103に取り付けられたガス流量制御器である。10
5はガス導入管103からチャンバ101内に導入され
る放電ガスで、通常アルゴンガスを用いる。106はタ
ーゲット、107はスパッタリング電極、108放電用
電源、109はマグネットホルダ、110は磁石、11
1は基板ホルダである。112は基板で、この上に薄膜
を形成する。
FIG. 10 shows the structure of a conventional sputtering apparatus. FIG. 11 is a diagram of a sputtering electrode having a magnet on its target surface. 10, 101 is a chamber, 102 is a vacuum pump 120
Vacuum exhaust port of the chamber 101 evacuated by the
Reference numeral 3 denotes a gas introduction pipe to the chamber 101, and 104 denotes a gas flow controller attached to the gas introduction pipe 103. 10
Reference numeral 5 denotes a discharge gas introduced into the chamber 101 from the gas introduction pipe 103, which is usually argon gas. 106 is a target, 107 is a sputtering electrode, 108 is a power source for discharging, 109 is a magnet holder, 110 is a magnet, 11
1 is a substrate holder. Reference numeral 112 denotes a substrate on which a thin film is formed.

【0004】以上のように構成された前記スパッタリン
グ装置について、以下その動作について説明する。ま
ず、チャンバ101内を真空排気口102から真空ポン
プ120で10-7Torr程度にまで排気する。次に、
前記チャンバ101の一端に接続されたガス導入管10
3を介してチャンバ101内に放電ガス105を導入
し、チャンバ101内の圧力を10-3〜10-2Torr
程度に保つ。ターゲット106を取り付けたスパッタリ
ング電極107に直流あるいは高周波のスパッタリング
用電源108により負の電圧または高周波電圧を印加す
ると、前記電源108による電場とマグネットホルダ1
09内に収納された磁石110による磁場との作用でタ
ーゲット106表面近傍に放電によるプラズマが発生
し、スパッタリング現象が起こり、ターゲット106か
ら放出されたスパッタ粒子により基板ホルダ111に設
置された基板112上に薄膜が形成される。
The operation of the above-structured sputtering apparatus will be described below. First, the inside of the chamber 101 is evacuated from the vacuum exhaust port 102 to about 10 −7 Torr by the vacuum pump 120. next,
Gas inlet tube 10 connected to one end of the chamber 101
Then, the discharge gas 105 is introduced into the chamber 101 through the chamber 3, and the pressure in the chamber 101 is increased to 10 -3 to 10 -2 Torr.
Keep to the extent. When a negative voltage or a high frequency voltage is applied to the sputtering electrode 107 to which the target 106 is attached by a DC or high frequency sputtering power source 108, the electric field generated by the power source 108 and the magnet holder 1
The plasma generated by the discharge is generated in the vicinity of the surface of the target 106 by the action of the magnetic field of the magnet 110 housed in the substrate 09, a sputtering phenomenon occurs, and the sputtered particles released from the target 106 cause the sputtered particles on the substrate 112 placed on the substrate holder 111. A thin film is formed on the substrate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成では、磁束がターゲット全面に渡って同じ方向を向い
ているので、プラズマ中の電子はターゲット全面に渡っ
て同じ方向の力を受ける。したがって、プラズマ中の電
子の密度がターゲット面内で不均一になる。この結果、
電子の受ける力の方向でのターゲットの侵食が速く進行
し、逆方向では侵食の進行が遅くなり、侵食が進行する
にしたがって、侵食が均一に進行しないという問題点が
ある。これにより、ターゲット材料の材料利用効率がき
わめて悪いだけでなく、基板面に生成される薄膜の膜厚
均一性が確保できないという問題点が発生する。本発明
は、上記の問題点を解決し、ターゲットの侵食を概略均
一に進行させることができるスパッタリング装置及び方
法を提供することを目的とする。
However, in the above conventional configuration, since the magnetic flux is directed in the same direction over the entire surface of the target, electrons in the plasma receive a force in the same direction over the entire surface of the target. Therefore, the density of electrons in the plasma becomes non-uniform in the target surface. As a result,
There is a problem that the erosion of the target in the direction of the force applied by the electrons progresses rapidly, and the erosion progresses in the reverse direction, and the erosion does not progress uniformly as the erosion progresses. As a result, not only is the material utilization efficiency of the target material extremely poor, but also a problem arises in that the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate surface cannot be ensured. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a sputtering apparatus and method capable of causing erosion of a target to proceed substantially uniformly.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成している。本発明の第1
態様によれば、矩形ターゲットを用いてスパッタリング
を行うスパッタリング装置において、上記ターゲットの
一対の縁に沿うように棒状の磁石をそれぞれ配置し、上
記一対の磁石の磁極位置が、上記ターゲットの縁に沿っ
てそれぞれ変化するように配置したことを特徴とするス
パッタリング装置を提供する。本発明の第2態様によれ
ば、上記一対の磁石は、異なる二つの磁極が互いに対向
するような磁極位置を維持しながら、互いに平行にかつ
螺旋状に配置した第1態様に記載のスパッタリング装置
を提供する。本発明の第3態様によれば、上記一対の磁
石の磁極をターゲットを挟んで異なる極同士が向き合う
ように定めた第1又は2態様に記載のスパッタリング装
置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. First of the present invention
According to the aspect, in a sputtering apparatus that performs sputtering using a rectangular target, bar-shaped magnets are respectively arranged along a pair of edges of the target, and the magnetic pole positions of the pair of magnets are aligned along the edge of the target. And a sputtering apparatus characterized in that they are arranged so as to change each other. According to the second aspect of the present invention, the sputtering apparatus according to the first aspect, wherein the pair of magnets are spirally arranged in parallel with each other while maintaining a magnetic pole position where two different magnetic poles face each other. I will provide a. According to a third aspect of the present invention, there is provided the sputtering apparatus according to the first or second aspect, wherein magnetic poles of the pair of magnets are determined so that different poles face each other with a target interposed therebetween.

【0007】本発明の第4態様によれば、上記一対の磁
石をそれぞれの軸回りに同一速度で同期回転運動させる
回転機構を備えるようにした第1〜3態様のいずれかに
記載のスパッタリング装置を提供する。本発明の第5態
様によれば、上記各磁石は、複数の棒状の磁石より構成
されるようにした第1〜4態様のいずれかに記載のスパ
ッタリング装置を提供する。本発明の第6態様によれ
ば、矩形ターゲットを用いて、上記ターゲットの一対の
縁に沿うように棒状の磁石をそれぞれ配置し、上記一対
の磁石の磁極位置が上記ターゲットの縁に沿ってそれぞ
れ変化するように配置した状態でスパッタリングを行う
スパッタリング方法において、上記磁石を回転させなが
らスパッタリングを行い、上記スパッタリング中に、磁
束の向きと密度を時間的に変化させて、ターゲット面上
でのプラズマ密度が時間的に大略平均化されるようにし
たことを特徴とするスパッタリング方法を提供する。本
発明の第7態様によれば、上記磁石を回転させるとき、
異なる二つの磁極を平行かつ螺旋状に配置した磁石をそ
れぞれの軸回りに同一速度で同期回転させるようにした
第6態様に記載のスパッタリング方法を提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, the sputtering apparatus according to any one of the first to third aspects, further comprising a rotating mechanism for synchronously rotating the pair of magnets around the respective axes at the same speed. I will provide a. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the sputtering apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein each of the magnets includes a plurality of rod-shaped magnets. According to the sixth aspect of the present invention, using a rectangular target, bar-shaped magnets are respectively arranged along a pair of edges of the target, and the magnetic pole positions of the pair of magnets are respectively set along the edges of the target. In the sputtering method in which the sputtering is performed in a state where the magnets are arranged so as to change, the sputtering is performed while rotating the magnet, and during the sputtering, the direction and density of the magnetic flux are changed with time, and the plasma density on the target surface is changed. Are roughly averaged over time. According to a seventh aspect of the present invention, when rotating the magnet,
A sputtering method according to a sixth aspect, wherein a magnet having two different magnetic poles arranged in a parallel and spiral shape is synchronously rotated at the same speed around each axis.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図1〜図9,図12を用いて説明する。 (第1実施形態)図1は本発明の第1実施形態にかか
る、スパッタリング方法を実施するためのスパッタリン
グ装置の構成を示すものである。図1において、1は真
空チャンバ、2はチャンバ1に備えられかつ真空ポンプ
20に通じた真空排気口、3はチャンバ1に備えられた
ガス導入管、4はガス導入管3に取り付けられたガス流
量制御器である。5はガス導入管3からチャンバ1内に
導入される放電ガスで、通常はアルゴンガスが用いられ
る。6はチャンバ1内の上部に配置された矩形ターゲッ
ト、7はチャンバ1の上面に絶縁体80を介して取り付
けられたターゲット6をその下面に支持するスパッタリ
ング電極、8はスパッタリング電極7に負の電圧又は高
周波電圧を印加する放電用の直流又は高周波電源、9は
チャンバ1内に配置されかつターゲット6の長手方向沿
いの一対の縁に沿うように配置された一対のマグネット
ホルダ、10は一対のマグネットホルダ9,9内に保持
されかつターゲット6の一対の縁に沿って配置された棒
状の磁石である。11はチャンバ1内の下部に、上記タ
ーゲット6に対向する位置に配置された基板ホルダであ
る。12は基板ホルダ11の上面に保持される基板で、
この基板上に薄膜を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. (First Embodiment) FIG. 1 shows a structure of a sputtering apparatus for carrying out a sputtering method according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a vacuum chamber, 2 is a vacuum exhaust port provided in the chamber 1 and connected to a vacuum pump 20, 3 is a gas introduction pipe provided in the chamber 1, and 4 is a gas attached to the gas introduction pipe 3. It is a flow controller. Reference numeral 5 denotes a discharge gas introduced into the chamber 1 from the gas introduction pipe 3, which is usually argon gas. Reference numeral 6 denotes a rectangular target arranged at the upper part in the chamber 1, 7 denotes a sputtering electrode for supporting the target 6 attached to the upper surface of the chamber 1 via an insulator 80 on the lower surface, and 8 denotes a negative voltage to the sputtering electrode 7. Or, a direct current or high frequency power source for discharge for applying a high frequency voltage, 9 is a pair of magnet holders arranged in the chamber 1 and arranged along a pair of edges along the longitudinal direction of the target 6, and 10 is a pair of magnets It is a bar-shaped magnet held in the holders 9 and 9 and arranged along a pair of edges of the target 6. Reference numeral 11 denotes a substrate holder arranged in a lower part in the chamber 1 at a position facing the target 6. Reference numeral 12 denotes a substrate held on the upper surface of the substrate holder 11,
A thin film is formed on this substrate.

【0009】図2は、図1で示したスパッタリング装置
のうち、スパッタリング電極7の部分の模式図を示した
ものである。各磁石10は、図2に示すように、長方形
のターゲット6の長手方向沿いの各縁に沿うようにター
ゲット6の外側に配置している。各磁石は直方体よりな
り、その長手方向の一端に対して他端を一回転ねじった
ような形状をなし、磁石10の両端で極性が異なるよう
に定めている。すなわち、図2において、左側の磁石1
0の上端の外側にはS極、内側にはN極が配置されると
ともに、下端の外側にはN極、内側にはS極が配置され
るようにしている。これに対して右側の磁石10では、
逆に、その上端の外側にはN極、内側にはS極が配置さ
れるとともに、下端の外側にはS極、内側にはN極が配
置されるようにしている。よって、ターゲット6を挟ん
で対向する一対の磁石10,10の極性が異なるように
定めている。すなわち、図2及び図2のIII−III
断面である図3に示すように、ターゲット6の上側にお
いては、左側の磁石10はN極がターゲット6に対向す
るが右側の磁石10はS極がターゲット6に対向するよ
うにして異なる極が互いにターゲット6を挟んで対向す
る。ターゲット6の中間部分においては、図2及び図2
のIV−IV断面である図4に示すように、両方の磁石
10,10ともにターゲット6側にはS極もN極も対向
せず、図4の上側にS極、下側にN極が位置するように
なっている。図2のターゲット6の下側においては、図
2及び図2のV−V断面である図5に示すように、左側
の磁石10はS極がターゲット6に対向するが右側の磁
石10はN極がターゲット6に対向するようにして異な
る極が互いにターゲット6を挟んで対向するようにして
いる。
FIG. 2 is a schematic diagram of a portion of the sputtering apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 2, each magnet 10 is disposed outside the target 6 along each edge along the longitudinal direction of the rectangular target 6. Each magnet has a rectangular parallelepiped shape, and has a shape in which the other end is twisted one turn with respect to one end in the longitudinal direction, and the polarity is different at both ends of the magnet 10. That is, in FIG.
The S pole is arranged outside the upper end of the zero, the N pole is arranged inside, and the N pole is arranged outside the lower end and the S pole is arranged inside. On the other hand, in the right magnet 10,
Conversely, the N pole is arranged outside the upper end and the S pole is arranged inside, and the S pole is arranged outside the lower end and the N pole is arranged inside. Therefore, the polarities of the pair of magnets 10 facing each other across the target 6 are determined to be different. 2 and III-III in FIG.
As shown in FIG. 3 which is a cross section, on the upper side of the target 6, the left magnet 10 has an N pole facing the target 6, but the right magnet 10 has a different pole such that the S pole faces the target 6. They face each other with the target 6 interposed therebetween. In the middle part of the target 6, FIGS.
As shown in FIG. 4 which is an IV-IV cross section of FIG. 4, neither the S pole nor the N pole is opposed to the target 6 side of both the magnets 10, and the S pole is located on the upper side of FIG. It is located. Under the target 6 in FIG. 2, as shown in FIG. 2 and FIG. 5 which is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 2, the left magnet 10 has the S pole facing the target 6 but the right magnet 10 has the N magnet. The different poles are opposed to each other with the target 6 interposed therebetween such that the poles face the target 6.

【0010】また、上記スパッタリング装置は、さら
に、磁石10,10をそれぞれの軸回りに同期回転させ
るモータ及びその制御系を備えた回転機構13を備えて
いる。したがって、スパッタリング中に、回転機構13
により一対の磁石10,10をそれぞれの軸回りに同期
してターゲット6の両側でそれぞれ回転させることによ
り、ターゲット6の長手方向に沿って磁力線91の向き
と強さが連続的に変化するとともに時間的に変化する。
上記構成により、一対の磁石10,10を回転機構13
で同期回転させたときのターゲット6上のあらゆる点で
磁場はその強さと方向が時間的に変化する。すなわち図
2のIII−III断面での磁場は時間とともに図3、
図4に示したような磁場へ連続的に変化する。
The sputtering apparatus further includes a rotating mechanism 13 having a motor for synchronously rotating the magnets 10 around their respective axes and a control system therefor. Therefore, during the sputtering, the rotating mechanism 13
By rotating the pair of magnets 10, 10 on both sides of the target 6 in synchronization with each other around the respective axes, the direction and intensity of the magnetic force lines 91 change continuously along the longitudinal direction of the target 6, and the time Change.
With the above configuration, the pair of magnets 10, 10
At every point on the target 6 when the magnetic field is rotated synchronously, the strength and direction of the magnetic field change with time. That is, the magnetic field in the III-III section of FIG.
The magnetic field changes continuously as shown in FIG.

【0011】図2において、磁束が右を向いているとき
は、プラズマ中の電子は図2の下側に向かう力を受け
る。また、磁束が左を向いているときは、プラズマ中の
電子は上側に向かう力を受ける。したがって、磁束の向
きが時間的に変化することにより、ターゲット面上のプ
ラズマを閉じ込め、プラズマの密度を高めることが可能
となり、侵食速度が増加し、基板上への膜の生成速度が
上昇する。さらに、ターゲット面上でのプラズマ密度が
時間的に平均化され、図6に示すようにターゲット6の
侵食部分6aが大略均一となり、材料の利用効率が増大
する。なお、磁石10,10の同期回転方向はいずれの
方向でも良いが、一対の磁石10,10の回転速度は一
定でかつ一対の磁石10,10の回転速度は同一とする
ことがプラズマ密度を時間的に大略平均化するためには
好ましい。なお、一対の磁石10,10は成膜時間内に
少なくとも1回転する速度で回転するのが好ましい。ま
た、各磁石10は、ターゲット表面に発生させる磁束密
度が高いほうが好ましく、成膜速度の面から例えば大略
100ガウス以上であることが好ましい。なお、各磁石
のねじり方は図2のものに限らず、それ以上ねじっても
よいが、90度の倍数とするのが好ましい。
In FIG. 2, when the magnetic flux is directed to the right, electrons in the plasma receive a force directed downward in FIG. When the magnetic flux is directed to the left, the electrons in the plasma receive an upward force. Therefore, when the direction of the magnetic flux changes over time, the plasma on the target surface is confined, the density of the plasma can be increased, the erosion rate increases, and the film formation rate on the substrate increases. Further, the plasma density on the target surface is averaged over time, and as shown in FIG. 6, the eroded portion 6a of the target 6 becomes substantially uniform, and the utilization efficiency of the material increases. Note that the synchronous rotation direction of the magnets 10 may be any direction. This is preferable in order to achieve a general average. It is preferable that the pair of magnets 10 rotate at a speed of at least one rotation during the film formation time. Further, each magnet 10 preferably has a higher magnetic flux density generated on the target surface, and preferably has a density of, for example, approximately 100 gauss or more from the viewpoint of the film forming speed. The manner of twisting each magnet is not limited to the one shown in FIG.

【0012】(第2実施形態)図7は本発明の第2実施
形態にかかる、スパッタリング方法を実施するためのス
パッタリング装置のスパッタリング電極の構成を示すも
のである。大略の構成は、第1実施形態と同一である
が、異なる点は、ターゲット6の縁に沿うように配置さ
れた一対の磁石10a,10aが円柱状であり、かつ螺
旋状に磁極が配置されていることである。例えば、図7
において、ターゲット6の上側では左右の磁石10a,
10aの上端ではS極とN極がターゲット6を挟んで対
向し、ターゲット6の下方に向かうに従い、N極とS極
とがターゲット6を挟んで対向し、S極とN極とがター
ゲット6を挟んで対向するというように配置されてい
る。このような配置の仕方は、磁石を着磁するときにこ
のように構成することができる。よって、図7に示すよ
うに、ターゲット6の縁に沿うように配置された磁石1
0a,10aは、第1実施形態の回転機構13と同様な
機構をもってそれぞれの軸回りに回転できる。すなわ
ち、スパッタリング中に、ターゲット面上での磁場は時
間とともに図8(A)から(B)を経て(C)へと変化
し、1周期で(A)に戻る。 上記構成により、ターゲット6上のあらゆる点で磁場
は、その強さと方向が時間的に変化する。
(Second Embodiment) FIG. 7 shows a structure of a sputtering electrode of a sputtering apparatus for performing a sputtering method according to a second embodiment of the present invention. The general configuration is the same as that of the first embodiment, except that a pair of magnets 10a, 10a arranged along the edge of the target 6 is cylindrical, and the magnetic poles are arranged spirally. That is. For example, FIG.
In the upper part of the target 6, the left and right magnets 10a,
At the upper end of 10a, the S pole and the N pole oppose each other with the target 6 interposed therebetween. As going down the target 6, the N pole and the S pole oppose each other with the target 6 interposed therebetween, and the S pole and the N pole intersect with the target 6 Are arranged to face each other. Such an arrangement can be configured in this way when magnetizing the magnet. Therefore, as shown in FIG. 7, the magnet 1 is arranged along the edge of the target 6.
Oa and 10a can rotate around their respective axes by a mechanism similar to the rotation mechanism 13 of the first embodiment. That is, during sputtering, the magnetic field on the target surface changes with time from FIG. 8 (A) to (C) via (B), and returns to (A) in one cycle. With the above configuration, the intensity and direction of the magnetic field at all points on the target 6 change with time.

【0013】この第2実施形態では、第1実施形態と同
様な効果を奏することができるとともに、図9に第2実
施形態にかかるスパッタリング方法におけるターゲット
6の侵食部分6aを示すように、材料の利用効率をさら
に向上することができる。なお、磁石10a,10aの
回転方向はいずれの方向でも良いが、一対の磁石では必
ずしも同一回転方向に限定する必要はない。しかし、一
対の磁石10a,10aの回転速度は一定でかつ一対の
磁石10,10の回転速度は同一とすることがプラズマ
密度を時間的に大略平均化するためには好ましい。ま
た、各磁石は1本の磁石から構成するものに限らず、図
12に示すように、複数の磁石10f,10b,10
c,10d,10eの組み合わせにより1本のねじられ
た磁石を構成するようにしてもよい。なお、各磁石は必
ずしも回転させる必要は無いが、ターゲット利用効率を
向上させるためには回転させる方が好ましい。また、各
磁石は永久磁石に限定されるものではなく、電磁石であ
っても何等問題はない。
In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and as shown in FIG. 9, the eroded portion 6a of the target 6 in the sputtering method according to the second embodiment is Usage efficiency can be further improved. The rotation directions of the magnets 10a, 10a may be any directions, but the pair of magnets need not necessarily be limited to the same rotation direction. However, it is preferable that the rotational speeds of the pair of magnets 10a and 10a be constant and the rotational speeds of the pair of magnets 10 and 10 be the same in order to substantially average the plasma density over time. Further, each magnet is not limited to a single magnet, and as shown in FIG. 12, a plurality of magnets 10f, 10b, 10
One twisted magnet may be constituted by a combination of c, 10d, and 10e. It is not necessary to rotate each magnet, but it is preferable to rotate each magnet in order to improve the efficiency of using the target. Further, each magnet is not limited to a permanent magnet, and there is no problem even if it is an electromagnet.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ターゲ
ット面上でのプラズマ密度が大略均一化し、ターゲット
の侵食が大略均一化し、ターゲット材料の利用効率が向
上するとともに基板上に生成される薄膜の生成速度が向
上し、膜厚の均一性が確保できるという有利な効果が得
られる。
As described above, according to the present invention, the plasma density on the target surface is substantially uniform, the erosion of the target is substantially uniform, the utilization efficiency of the target material is improved, and the target material is formed on the substrate. This has the advantageous effect that the production rate of the thin film can be improved and uniformity of the film thickness can be ensured.

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

【図1】 本発明の第1実施形態におけるスパッタリン
グ方法を実施するためのスパッタリング装置を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a sputtering apparatus for performing a sputtering method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 第1実施形態におけるスパッタリング装置の
スパッタリング電極付近の構造を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a structure near a sputtering electrode of the sputtering apparatus according to the first embodiment.

【図3】 図2のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III of FIG. 2;

【図4】 図2のIV−IV断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2;

【図5】 図2のV−V断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 2;

【図6】 第1実施形態におけるスパッタリング装置の
ターゲットの侵食形状を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an eroded shape of a target of the sputtering apparatus according to the first embodiment.

【図7】 本発明の第2実施形態におけるスパッタリン
グ方法を実施するためのスパッタリング装置のスパッタ
リング電極付近の構造を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a structure near a sputtering electrode of a sputtering apparatus for performing a sputtering method according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 第2実施形態におけるスパッタリング装置の
ターゲット表面での磁束密度の時間変化を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a time change of a magnetic flux density on a target surface of a sputtering apparatus according to a second embodiment.

【図9】 第2実施形態におけるスパッタリング装置の
ターゲットの侵形状を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the eroded shape of a target of the sputtering apparatus according to the second embodiment.

【図10】 従来のスパッタリング装置を示す概略断面
図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a conventional sputtering apparatus.

【図11】 従来のターゲット表面に磁石を有するスパ
ッタリング電極の図である。
FIG. 11 is a diagram of a conventional sputtering electrode having a magnet on the surface of a target.

【図12】 本発明の第2実施形態の変形例を示すスパ
ッタリング装置のスパッタリング電極付近の構造を示す
模式図である。
FIG. 12 is a schematic view illustrating a structure near a sputtering electrode of a sputtering apparatus according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空チャンバ 2 真空排気口 3 ガス導入管 4 ガス流量制御器 5 放電ガス 6 ターゲット 6a 侵食部分 7 スパッタリング電極 8 直流又は高周波電源 9 マグネットホルダ 10,10a ターゲットの一対の縁に沿って配置され
た磁石 10b,10c,10d,10e,10f 複数の磁石 11 基板ホルダ 12 基板 13 回転機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Vacuum exhaust port 3 Gas introduction pipe 4 Gas flow controller 5 Discharge gas 6 Target 6a Erosion part 7 Sputtering electrode 8 DC or high frequency power supply 9 Magnet holder 10, 10a Magnet arranged along a pair of edges of target 10b, 10c, 10d, 10e, 10f Plural magnets 11 Substrate holder 12 Substrate 13 Rotation mechanism

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 矩形ターゲット(6)を用いてスパッタ
リングを行うスパッタリング装置において、 上記ターゲット(6)の一対の縁に沿うように棒状の磁
石(10)をそれぞれ配置し、上記一対の磁石の磁極位
置が、上記ターゲットの縁に沿ってそれぞれ変化するよ
うに配置したことを特徴とするスパッタリング装置。
1. A sputtering apparatus for performing sputtering using a rectangular target (6), wherein rod-shaped magnets (10) are respectively arranged along a pair of edges of the target (6), and magnetic poles of the pair of magnets are provided. A sputtering apparatus, wherein the positions are arranged so as to change along the edge of the target.
【請求項2】 上記一対の磁石(10)は、異なる二つ
の磁極が互いに対向するような磁極位置を維持しなが
ら、互いに平行にかつ螺旋状に配置した請求項1に記載
のスパッタリング装置。
2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the pair of magnets (10) are arranged spirally in parallel with each other while maintaining a magnetic pole position where two different magnetic poles face each other.
【請求項3】 上記一対の磁石(10)の磁極をターゲ
ット(6)を挟んで異なる極同士が向き合うように定め
た請求項1又は2に記載のスパッタリング装置。
3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the magnetic poles of the pair of magnets (10) are determined such that different poles face each other with the target (6) interposed therebetween.
【請求項4】 上記一対の磁石(10)をそれぞれの軸
回りに同一速度で同期回転運動させる回転機構(13)
を備えるようにした請求項1〜3のいずれかに記載のス
パッタリング装置。
4. A rotation mechanism (13) for synchronously rotating the pair of magnets (10) around their respective axes at the same speed.
The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
【請求項5】 上記各磁石(10)は、複数の棒状の磁
石より構成されるようにした請求項1〜4のいずれかに
記載のスパッタリング装置。
5. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein each of said magnets (10) is constituted by a plurality of rod-shaped magnets.
【請求項6】 矩形ターゲット(6)を用いて、上記タ
ーゲット(6)の一対の縁に沿うように棒状の磁石(1
0)をそれぞれ配置し、上記一対の磁石の磁極位置が上
記ターゲットの縁に沿ってそれぞれ変化するように配置
した状態でスパッタリングを行うスパッタリング方法に
おいて、 上記磁石を回転させながらスパッタリングを行い、上記
スパッタリング中に、磁束の向きと密度を時間的に変化
させて、ターゲット面上でのプラズマ密度が時間的に大
略平均化されるようにしたことを特徴とするスパッタリ
ング方法。
6. A rod-shaped magnet (1) using a rectangular target (6) along a pair of edges of the target (6).
0) is arranged, and the sputtering is performed in a state where the magnetic pole positions of the pair of magnets are arranged so as to change along the edge of the target, respectively. A sputtering method, wherein the direction and density of magnetic flux are changed with time so that the plasma density on the target surface is substantially averaged over time.
【請求項7】 上記磁石(10)を回転させるとき、異
なる二つの磁極を平行かつ螺旋状に配置した磁石をそれ
ぞれの軸回りに同一速度で同期回転させるようにした請
求項6記載のスパッタリング方法。
7. The sputtering method according to claim 6, wherein, when the magnet is rotated, magnets having two different magnetic poles arranged in parallel and spirally are synchronously rotated at the same speed around their respective axes. .
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Cited By (4)

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