JPS5989769A - Planar magnetron type sputtering electrode - Google Patents

Planar magnetron type sputtering electrode

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Publication number
JPS5989769A
JPS5989769A JP19894382A JP19894382A JPS5989769A JP S5989769 A JPS5989769 A JP S5989769A JP 19894382 A JP19894382 A JP 19894382A JP 19894382 A JP19894382 A JP 19894382A JP S5989769 A JPS5989769 A JP S5989769A
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JP
Japan
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target
magnetic field
flat plate
magnet
sputtering
Prior art date
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Pending
Application number
JP19894382A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Narizuka
康則 成塚
Hide Kobayashi
秀 小林
Michiyoshi Kawahito
川人 道善
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS5989769A publication Critical patent/JPS5989769A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • H01J37/3408Planar magnetron sputtering

Abstract

PURPOSE:To improve the utilizing efficiency of a target material by forming a cusp magnetic field on the target to confine the atom necessary for sputtering so that almost the whole surface of the target can be sputtered. CONSTITUTION:A sputtering electrode is constituted by using a target 5, a backing plate 7, a back plate 8 and a magnet 6 as main constituting elements. The magnet 6 is disposed around the target 5 so that the side facing to the target 5 has the same polarity and that the magnetic fields facing to each other on the target 5 are reversed from each other, thereby forming a cusp magnetic field. The magnet 6 for forming the cusp magnetic field may be a permanent magnet or electromagnet. Then high speed sputtering arises on almost the whole surface of the target 5 and the fairly wide part of the material of the target 5 can be effectively used.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は薄膜形成用スパッタ装置に用いられるプレーナ
マグネトロン型スパッタ電極にかかわり、特に、ターゲ
ット材料の利用効率の高いスパッタ電極に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a planar magnetron type sputtering electrode used in a sputtering apparatus for forming a thin film, and particularly to a sputtering electrode with high target material utilization efficiency.

〔従来技術〕[Prior art]

第1図に従来のプレーナマグネトロン型スパッタ電極の
一例を示す。図において、1はスパッタによる侵食領域
、2は磁力線、3は電界、4は電子の運動の軌跡、5は
ターゲットである。
FIG. 1 shows an example of a conventional planar magnetron type sputter electrode. In the figure, 1 is a region eroded by sputtering, 2 is a line of magnetic force, 3 is an electric field, 4 is a locus of electron movement, and 5 is a target.

このスパッタ電極では、磁力線2で示すような磁界が形
成され、この磁界および電界3の中を電子がサイクロイ
ド軌跡を描きながら運動し、希ガス原子を効率良くイオ
ン化することによってスパッタリングを起こしている。
In this sputtering electrode, a magnetic field as shown by magnetic lines of force 2 is formed, and electrons move in this magnetic field and electric field 3 while drawing a cycloid trajectory, efficiently ionizing rare gas atoms to cause sputtering.

従って、スバッタリングを受けるターゲット5では、電
子密度の高い部分に対応した侵食領域1が集中的に侵食
され、その他の部分はほとんど侵食されない。また、こ
の傾向は、侵食が進行するにつれ、より強い磁界が現わ
れることにより強まり、侵食の速さは加速的に速くなる
。結局、ターゲット5の寿命は、この侵食領域1の最大
深さがターゲット5の厚さと同じになるまでということ
になる。従って、ターゲット材料のうち実際にスパッタ
される部分は大変少なく、材料の利用効率はきわめて悪
い。この欠点を改善するため、裏面に設けた磁石を機械
的に動かしたり、二重磁極型の電磁石を設けて磁界を移
動させることにより、侵食領域の均一化を図った例があ
るが、これらは、電極の構造が複雑になったり。
Therefore, in the target 5 subjected to sputtering, the erosion region 1 corresponding to the portion with high electron density is intensively eroded, and the other portions are hardly eroded. Moreover, as the erosion progresses, this tendency becomes stronger due to the appearance of a stronger magnetic field, and the speed of erosion increases at an accelerating rate. In the end, the life of the target 5 is until the maximum depth of the eroded region 1 becomes equal to the thickness of the target 5. Therefore, the portion of the target material that is actually sputtered is very small, and the material utilization efficiency is extremely low. In order to improve this drawback, there are examples of attempts to make the eroded area uniform by mechanically moving a magnet installed on the back side or by installing a double-pole electromagnet to move the magnetic field. , the structure of the electrode becomes complicated.

電磁石の制御装置が必要となったりし、価格や故障発生
率の点で問題があった。
This required an electromagnet control device, which caused problems in terms of cost and failure rate.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、簡単な構造で、ターゲット材料の利用
効率が高い高速スパッタのできるZ゛レーナマグネトロ
ン型スパッタ電極を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a Z-lenor magnetron type sputtering electrode that has a simple structure and is capable of high-speed sputtering with high target material utilization efficiency.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、プレーナマグネトロン型スパッタ電極におい
て、ターゲット上にカスプ磁界を形成し、スパッタに必
要な電子を閉じ込めるとともに、ターゲットのほとんど
全面をスパッタできるようにし、ターゲット材料の利用
効率を向上させるようにしたことが要点であるが、以下
さらに詳細に説明する。
The present invention uses a planar magnetron type sputtering electrode to form a cusp magnetic field on the target to confine the electrons necessary for sputtering, and to sputter almost the entire surface of the target, thereby improving the efficiency of use of target material. This is the main point, and will be explained in more detail below.

高速のスパッタリングを起こすために磁界で電子の運動
を制御したプレーナマグネトロン方式は、1つの電子で
複数のアルゴン原子をイオン化できるために、非常にイ
オン化効率が高い。
The planar magnetron method, in which the movement of electrons is controlled by a magnetic field to cause high-speed sputtering, has extremely high ionization efficiency because it can ionize multiple argon atoms with one electron.

しかし、この磁界がかなり局所的であるために局所的な
スパッタリングが起こる。そこで、磁界の分布を工夫し
てターゲット上全面でスパッタリングが起こるようにす
れば、ターゲートの材料を無駄なく利用できる。このよ
うな磁界は、ターゲット表面直上に均一な分布であるこ
とが必要であるが、そのような磁界を実現するためには
、強力な磁石をターゲットの裏面力ゝら力1ブより遠い
位置に配置しなければならないσ)で、実用的ではない
。そこで、磁石の配置等を工夫することにより、なるべ
く均一な磁界を簡単に実現するために、本発明では、ミ
ラー型核融合炉でプラズマを保持するために用0られて
X、するカスプ磁界を利用する。第2図はカスプ磁界の
概略図であるが、2つの磁石60つくる軸上の磁界は互
いに反対向きであり、磁石間の磁力@2゜は互いに押し
付は合う形になる。こf)ため、ターゲット5の表面か
ら放出された電子は、ターゲット5の右半分と左半分と
では受ける力の方向が逆であり、磁力線2の向きによっ
て右半分は画面の手前へ、左半分は画面の向うへ(また
はその1逆に)サイクロイド軌跡を描きなカーら移動す
る。また、ターゲット5σ)中央力)ら真上に出た電子
は磁力線の束を通して外部へ逃げてゆくが、これは数量
的には少なく、さらに電子力を閉じ込められる空間は第
2図の7’%ツチングな施した部分Aなので、中央部に
おいてもスノくツタ用ガスである希ガスのイオン化の確
率は電子の漏れを考慮りても十分大きな値となる。さら
に、ターゲット上での電子の運動方向が右半分と左半分
とでは逆であることから、ターゲットの両端で電子の方
向を180°変えることができるならば、電子が磁界中
に閉じ込められる時間が長くなり、イオン化効率が大き
くなるはずである。
However, since this magnetic field is quite local, localized sputtering occurs. Therefore, if the distribution of the magnetic field is devised so that sputtering occurs over the entire surface of the target, the target material can be used without wasting it. Such a magnetic field needs to be uniformly distributed directly above the target surface, but in order to achieve such a magnetic field, a strong magnet must be placed at a position more than 1 force away from the back surface force of the target. σ), which is not practical. Therefore, in order to easily realize a magnetic field as uniform as possible by devising the arrangement of magnets, etc., in the present invention, the cusp magnetic field that is used to maintain plasma in a mirror-type fusion reactor is reduced. Make use of it. FIG. 2 is a schematic diagram of a cusp magnetic field, but the magnetic fields on the axes created by the two magnets 60 are in opposite directions, and the magnetic forces @2° between the magnets press each other against each other. Therefore, the direction of the force applied to the electrons emitted from the surface of the target 5 is opposite between the right half and the left half of the target 5, and depending on the direction of the magnetic field lines 2, the right half moves toward the front of the screen, and the left half moves toward the front of the screen. The car moves in a cycloid trajectory towards the other side of the screen (or vice versa). In addition, the electrons emitted directly above the target (5σ) central force escape to the outside through a bundle of magnetic lines of force, but this is small in quantity, and the space in which the electron force can be confined is 7'% in Figure 2. Since the portion A is rounded, the probability of ionization of the rare gas, which is the snow ivy gas, in the central portion is sufficiently large even in consideration of electron leakage. Furthermore, since the direction of electron movement on the target is opposite between the right and left halves, if the direction of the electrons can be changed by 180° at both ends of the target, the time it takes for the electrons to be confined in the magnetic field is The length should increase, and the ionization efficiency should increase.

この考えを実現するため、本発明では、第3図に示すよ
うに、カスプ磁界に対し直角になるような磁界を設定す
る。このよ5な構成とすることにより、電子は閉じたル
ープ中を運動することになり、スパッタ用ガスに対する
イオン化効率が向上する− 〔発明の実施例〕 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。第4図は
本発明の構成に必要な各構成要素を示した説明図である
。このスノくツタ電極し1、ターゲット5とバッキング
プレート7、背板8、および磁石6が主要構成要素であ
る。磁石6&ま、ターゲット5の周囲にターゲットに面
した個の極性が同じになるように配置することにより、
ターゲット上で向かい合う磁界が逆向きになるようにし
、カスプ磁界を形成させる。なお、カスプ磁界を形成さ
せるための磁石6は、永久磁石でも電磁石でもよい。
In order to realize this idea, in the present invention, as shown in FIG. 3, a magnetic field is set at right angles to the cusp magnetic field. By adopting such a configuration, electrons move in a closed loop, and the ionization efficiency for the sputtering gas is improved. explain. FIG. 4 is an explanatory diagram showing each component necessary for the configuration of the present invention. The main components are the vine electrode 1, the target 5, the backing plate 7, the back plate 8, and the magnet 6. By arranging the magnets 6 and 5 around the target 5 so that the magnets facing the target have the same polarity,
The opposing magnetic fields on the target are directed in opposite directions to form a cusp magnetic field. Note that the magnet 6 for forming the cusp magnetic field may be a permanent magnet or an electromagnet.

次に個々の実施例を説明する。Next, individual examples will be described.

実施例1+ 本実施例は、第5図に示すように、方形のターゲット5
の向かい合う2辺とそれぞれ対向して2つの磁石6を配
置し、カスプ磁界を形成させた例である。この場合、電
子はクーゲット5の磁石の配置されていない辺から逃げ
やすいが、磁石端からの磁界により、この電子の漏れは
ある程度抑えられる。
Example 1+ In this example, as shown in FIG.
This is an example in which two magnets 6 are arranged to face two opposite sides of the magnetic field, respectively, to form a cusp magnetic field. In this case, electrons tend to escape from the side of the Couget 5 where the magnet is not arranged, but the leakage of electrons can be suppressed to some extent by the magnetic field from the end of the magnet.

実施例2: 本実施例は、実施例1で述べた電子の漏れを防ぐために
、第6図に示したように、方形のターゲット502組の
向かい合う2辺と対向して磁石6および磁石6′を配置
し、カスプ磁界を形成させた例である。本実施例におけ
る磁界の様子は、第3図中の磁力1M2が示すようにな
り、電子は角の丸くなった方形状の軌跡を描いて運動し
、磁界中に閉じ込められる。このため、電子のスパッタ
用ガスに対するイオン化効率は大きく、より高速のスパ
ッタリングができるようになる。
Embodiment 2: In this embodiment, in order to prevent the leakage of electrons described in Embodiment 1, as shown in FIG. This is an example in which a cusp magnetic field is formed by arranging . The state of the magnetic field in this embodiment is as shown by the magnetic force 1M2 in FIG. 3, and the electrons move in a rectangular locus with rounded corners and are confined in the magnetic field. Therefore, the ionization efficiency of electrons with respect to the sputtering gas is high, and sputtering can be performed at a higher speed.

実施例31 本実施例は、第6図に示したように、円形のターゲラ・
ト5の周囲に、点対称となる向かい合う2点の磁界が逆
向きに1jるよ5な磁石6を配置し、凝似円錐状のカス
プ磁界を形成させた例である。この場合、電子の運動の
軌跡は円形となり、その円の中心は磁界の凝似円錐形の
頂点から鉛直方向降ろした軸上にあり、従って、電子が
逃げることなく磁界中に閉じ込められるため、電子のス
パッタ用ガスに対するイオン化効率が高い。
Example 31 In this example, as shown in FIG.
This is an example in which a quasi-conical cusp magnetic field is formed by arranging magnets 6 around the magnet 5 with point-symmetrical two opposing points whose magnetic fields are 1j in opposite directions. In this case, the trajectory of the electron's motion is circular, and the center of the circle is on the axis vertically descending from the apex of the conical cone of the magnetic field. High ionization efficiency for sputtering gases.

以上述べた各実施例は、方形または円形のターゲットの
場合であるが、本発明によるカスプ磁界はあらゆる形状
のターゲット上の空間に形成可能である。
Although each of the embodiments described above deals with a rectangular or circular target, the cusp magnetic field according to the present invention can be formed in a space above a target of any shape.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したよう罠1本発明によれば、プレーナマグネ
トロン型スパッタ電極において、ターゲットのほとんど
全面で高速スパッタリングが起こるので、ターゲットの
材料のかなり、広い部分(従来のプレーナマグネトロン
型スパッタ電極の場合の2倍前後)を有効に使用するこ
とができる。そのため、ターゲットの寿命が延びるとと
もに、ターゲットの交換頻度が減ることから、薄膜形成
プロセスにおいてコストを大幅に低減できる。また、本
発明によるスパッタ電極は複雑な機構や制御装置も不要
であるために、製作費も安く済む上、故障が起こらず、
この点からも低コストを推進させることができる。
As explained above, Trap 1 According to the present invention, high-speed sputtering occurs on almost the entire surface of the target in a planar magnetron sputtering electrode, so a fairly wide area of the target material (2 (approximately twice as much) can be used effectively. Therefore, the life of the target is extended and the frequency of replacing the target is reduced, so that costs can be significantly reduced in the thin film forming process. In addition, since the sputter electrode according to the present invention does not require a complicated mechanism or control device, the manufacturing cost is low, and there is no failure.
From this point of view as well, cost reduction can be promoted.

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

第1図は従来のプレーナマグネトロン型スパッタ電極に
おける磁界および電子の動きを示した説明図、第2図は
カスプ磁界を示す説明図、第3図はカスプ磁界をスパッ
タ電極に応用した本発明の実施例を示す説明図、第4図
は本発明に必要な各構成要素を示す説明図、第5図は方
形ターゲットにカスプ磁界を応用した本発明の実施例を
示す説明図、第6図は円形ターゲットにカスプ磁界を応
用した本発明の実施例を示す説明図である。 符号の説明 1・・・スパッタによる侵食領域 2・・・磁力線 6・・・電界 4・・・電子の運動の軌跡 5・・・ターゲット 6.6・・・磁石 7・・・バッキングプレート 8・・・背板 代理人弁理士  薄 1)利 i  ′)茅 / 図 茅 2図 第 4 図 榮 5 目
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the magnetic field and movement of electrons in a conventional planar magnetron type sputtering electrode, Fig. 2 is an explanatory diagram showing a cusp magnetic field, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing the cusp magnetic field in the implementation of the present invention in which the cusp magnetic field is applied to the sputtering electrode. An explanatory diagram showing an example, Fig. 4 is an explanatory diagram showing each component necessary for the present invention, Fig. 5 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention in which a cusp magnetic field is applied to a rectangular target, and Fig. 6 is a circular diagram. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention in which a cusp magnetic field is applied to a target. Explanation of symbols 1... Erosion area by sputtering 2... Lines of magnetic force 6... Electric field 4... Trajectory of electron movement 5... Target 6. 6... Magnet 7... Backing plate 8. ...Seiban Patent Attorney Susuki 1) Li i') Kaya / Tsukaya Figure 2 4 Zuei 5th

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被スパツタ物質からなるターゲット平板のスパッ
タを受ける面である第1の主面をなした側の該ターゲッ
ト平板の周辺に、永久磁石または市1磁石から構成され
る磁極を、該磁極からターゲット平板の前記第1の主面
方向に同一の磁極端をそろえ、かつターゲット平板の前
記周辺からターゲット平板の中央部に向ってターゲット
平板の前記第1の平面に平行な磁界が発生するように、
該磁極を配設し、該磁界により前記ターゲット平板上に
グロー放電プラズマを封じ込むようにしたことを特徴と
するプレーナマグネトロン型スパッタ電極。 (2、特許請求の範囲第1項に記載のプレーナマグネト
ロン型スパッタ電極において、ターゲット平板の第1の
主面と反対側の第2の主面側の中央に、該第1の主面の
周辺に配設された磁極圧よって発生する磁界をなす磁力
線の一部を吸い込みさせるように、磁石または軟磁性材
料から構成された第2の磁極を配設したことを特徴とす
るプレーナマグネトロン型スパッタ電極。
(1) A magnetic pole consisting of a permanent magnet or a magnet is placed around the target flat plate on the side that forms the first main surface, which is the surface that receives sputtering, from the target flat plate made of the material to be sputtered. The same magnetic pole tips are aligned in the direction of the first main surface of the target flat plate, and a magnetic field parallel to the first plane of the target flat plate is generated from the periphery of the target flat plate toward the center of the target flat plate. ,
A planar magnetron type sputtering electrode, characterized in that the magnetic pole is arranged so that glow discharge plasma is confined on the target flat plate by the magnetic field. (2. In the planar magnetron type sputtering electrode according to claim 1, at the center of the second main surface side opposite to the first main surface of the target flat plate, the periphery of the first main surface is A planar magnetron type sputtering electrode characterized in that a second magnetic pole made of a magnet or a soft magnetic material is arranged so as to absorb a part of the magnetic field lines forming a magnetic field generated by the magnetic pole pressure arranged in the planar magnetron sputter electrode. .
JP19894382A 1982-11-15 1982-11-15 Planar magnetron type sputtering electrode Pending JPS5989769A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55148770A (en) * 1979-04-09 1980-11-19 Vac Tec Syst Spatter apparatus
JPS575871A (en) * 1980-06-16 1982-01-12 Anelva Corp Cathode part of magnetron type sputtering apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55148770A (en) * 1979-04-09 1980-11-19 Vac Tec Syst Spatter apparatus
JPS575871A (en) * 1980-06-16 1982-01-12 Anelva Corp Cathode part of magnetron type sputtering apparatus

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