TWI465598B - A cathode unit and a sputtering apparatus having the cathode unit - Google Patents

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Description

陰極單元及具備此陰極單元之濺鍍裝置
本發明，係有關於為了在應處理之基板表面上進行成膜所使用的陰極單元、以及具備有此陰極單元之濺鍍裝置。
於先前技術中，例如在半導體裝置之製作中的成膜工程中，係使用有濺鍍裝置，在此種用途之濺鍍裝置中，伴隨於近年之配線圖案的細微化，係要求有：對於高縱橫比之細微孔，而能夠涵蓋應處理之基板全面地來以良好被覆性而作成膜，亦即是，係強烈地被要求有覆蓋率(coverage)的提升。
一般而言，在上述之濺鍍裝置中，例如係在標靶之後方(與濺鍍面相背向之側)處，而交互改變極性地配置設置有複數之磁石的磁石組裝體，並藉由此磁石組裝體，而在標靶之前方(濺鍍面側)來產生通道狀之磁場，而將在標靶之前方所電離之電子以及經由濺鍍所產生之二次電子作捕捉，藉由此，來將標靶前方處之電子密度提高，並提升電漿密度。
在此種濺鍍裝置中，於標靶中之受到有上述磁場之影響的區域處，標靶係優先地被濺鍍。因此，若是從放電之安定性或是標靶之使用效率的提升等之觀點上，而使上述區域位在標靶中央附近，則濺鍍時之標靶的侵蝕量，係在該中央附近而變多。於此種情況，在基板之外周部處，從標靶而被濺鍍之標靶材粒子(例如，金屬粒子，以下，稱為「濺鍍粒子」)，係成為以傾斜的角度而入射並附著。其結果，在使用於上述用途之成膜中的情況時，特別是在基板之外周部處，會產生覆蓋率之非對稱性的問題，此事，係從先前起便已被週知。
為了解決此種問題，例如，藉由專利文獻1，係週知有以下之濺鍍裝置：在真空處理室內的被載置有基板之平台的上方，配置有與平台之表面略平行的第1濺鍍標靶，同時，在平台之斜上方處，配置有相對於平台表面而為傾斜之第2濺鍍標靶，亦即是，係提案有一種具備複數之陰極單元的濺鍍裝置。
然而，若是如同上述專利文獻1所記載一般而將複數之陰極單元配置在真空處理室內，則裝置構成係成為複雜，又，係成為需要對應於標靶之數量的濺鍍電源或是磁石組裝體等，而會有由於構件數量之增加而導致成本提升的問題。
[專利文獻1]日本特開2008-47661號公報
本發明，係有鑑於以上之點，而以提供一種：成為能夠在基板全面而對於高縱橫比之各細微孔來以良好被覆性而成膜，且裝置構成係為簡單且低成本之陰極單元、以及具備有此陰極單元之濺鍍裝置為目的。
為了解決上述課題，本發明之陰極單元，其特徵為：具備有在單面處而被形成有至少1個的凹部之支持器，於前述凹部處，有底筒狀之標靶材係從其之底部側而被作裝著，同時，在前述標靶材內部之空間中，安裝使磁場產生之磁場產生手段，而構成之。
若藉由本發明，則若是將此陰極單元裝著在濺鍍裝置之真空處理室中，並對該真空處理室進行真空抽氣，而後，將稀有氣體等之濺鍍氣體導入，並對前述陰極單元施加例如負的特定電位，則係從陰極單元前方之空間起而在標靶材內部之空間中產生輝光放電，並藉由以磁場產生手段所產生之磁場，而將電漿封入至標靶材內部之空間中(特別是，係成為容易將藉由濺鍍所產生之二次電子封入)，而，若是在此狀態下而停止濺鍍氣體之導入，則在標靶材內部之空間中，係成為在低壓下而進行自我放電。而後，電漿中之濺鍍氣體離子等，係與標靶材之內壁面相衝突並被作濺鍍，藉由此濺鍍所產生之濺鍍粒子或是濺鍍粒子之離子，係從標靶材之開口而具有強直線前進性地被放出至陰極單元前方之空間中。
因此，若是在真空處理室內，與陰極單元相對向地而配置基板，則在與標靶材之開口相對向的部分以及其之周邊處，係具備有極高之膜厚均一性地而被作成膜。亦即是，相對於基板表面而以傾斜的角度作入射‧附著者，係被限制。其結果，若是在半導體裝置之製作中的成膜工程處而使用本發明之濺鍍裝置，則就算是對於高縱橫比之細微孔，亦能夠以良好被覆性來成膜。另外，為了成為在標靶材內部之空間中而確實地持續自我放電，係以藉由500高斯以上之磁場強度來產生磁場為理想。
又，在本發明中，若是採用以下之構成：前述凹部，係為涵蓋前述支持器之全面，而以相同之開口徑並空出有特定之間隔而形成者，前述磁場產生手段，係為在將相互鄰接之各凹部的中心作連結之線上而沿著該凹部之深度方向所被配置之棒狀的磁石，在與前述支持器中之被形成有前述凹部的單面相背向之面處，係被開設有可收容前述磁石之收容口，則係能夠實現：在基板全面上，對於高縱橫比之細微孔而以良好被覆性來成膜，亦即是，能夠將覆蓋率之非對稱性的問題解決，並實現面內均一性之提升，而且，僅需將標靶材或磁石插入設置在支持器之凹部或是收容孔中，便可將陰極單元簡單地作安裝，而為理想。
另一方面，亦可採用下述一般之構成：，前述凹部，係為涵蓋前述支持器之全面，而以相同之開口徑並空出有特定之間隔而形成者，前述磁場產生手段，係為將各凹部作圍繞之環狀的磁石，在與前述支持器中之被形成有前述凹部的單面相背向之另外一面處，係被開設有可收容前述磁石之環狀的收容溝。
另外，若是設為下述一般之構成，則陰極單元之組裝係成為更加簡單，而為理想：前述磁石之各個，係被安裝在一體之支持板上，若是將該支持板與支持器之另外一面作接合，則各磁石係被插入設置於前述收容口或收容溝之中，並被配置在前述凹部之周圍。
進而，為了解決上述課題，本發明之濺鍍裝置，其特徵為，具備有：如申請專利範圍第1項乃至第4項中之任一項所記載之陰極單元；和於內部被配置有前述陰極單元之真空處理室；和將特定之濺鍍氣體導入至前述真空處理室內之氣體導入手段；和將電力投入至前述陰極單元處之濺鍍震源。
若藉由本發明，則由於並非是如同上述先前技術一般地而在濺鍍裝置本身中設置複數之陰極單元，而是能夠藉由1個的陰極單元來具備更高之膜厚均一性地而成膜，因此，相較於為了使用複數之陰極單元而對裝置構成作變更一般的情況，其構成係為簡單，並且，係能夠使裝置之製作成本變低。
於此情況，若是採用以下之構成，亦即是，更進而具備有：在將前述陰極單元與基板作連結之基準軸的周圍而被設置在真空處理室之壁面處的線圈；和使對於各線圈之通電成為可能的電源裝置，則係能夠對線圈通電，並以涵蓋陰極單元以及基板全面地而以等間隔而實通有垂直之磁力線的方式來產生垂直磁場，若是在此種狀態下進行成膜，則從標靶材而來之濺鍍粒子，係藉由上述垂直磁場而使其之方向被作改變，並成為相對於基板而更加略垂直地入射並附著。其結果，若是在半導體裝置之製作中的成膜工程處而使用本發明之濺鍍裝置，則就算是對於高縱橫比之細微孔，亦能夠在基板全面上而以更佳良好的被覆性來成膜。
以下，參考圖面，針對具備有本發明之實施形態的陰極單元之濺鍍裝置作說明。如圖1中所示一般，濺鍍裝置1，係具備有能夠形成真空氛圍之真空處理室2，在真空處理室2之頂面部處，係被安裝有陰極單元C。另外，於以下，係將真空處理室2之頂面部側設為「上」，並將其之底部側設為「下」，來進行說明。
如圖2以及圖3中所示一般，陰極單元C，係具備有圓板狀之支持器3，其係由具有導電性之材料、例如由與後述之標靶材相同之材料所製作。在支持器3之下面，係以相同之開口面積而被形成有複數之俯視成為圓形之凹部4。在本實施型態中。係先與支持器3之中心Cp同心地而形成1個的凹部4，再以該凹部4為基準而於其之周圍處，將6個的凹部4以使其位置在同一之假想圓周Vc上並空出有等間隔的方式來形成。接著，更進而以該假想圓周上之各凹部4作為基準，並亦包含有上述中心之凹部4地來在該基準凹部之周圍處而進而將6個的凹部4以使其位置在與上述假想圓周同一直徑之假想圓周上並空出有等間隔的方式來形成。如此這般，而在支持器3之直徑方向外側，盡可能的形成凹部，直到無法再形成更多的凹部4為止。藉由此，而涵蓋支持器3之下面全體地密集形成多數之凹部4。
各凹部4之開口面積，係被設定在Φ20～60mm之範圍內，對應於此，支持器3之面積，係以使位置在支持器3之直徑方向最外側處的凹部4之中心成為位置在較基板W之外周而更靠直徑方向內側的方式來制訂尺寸。又，各凹部4相互之直徑方向的間隔，係被設定為較後述之圓筒狀的磁石之直徑更大，且能夠將支持器3之強度作保持的範圍內。在各凹部4處，係被插入設置有標靶材5。
標靶材5，係為由因應於欲在應處理基板W上所形成之薄膜的組成所適宜選擇之材料所製，例如為Cu、Ti或Ta製，並以在內部存在有放電用之空間5a的方式，而具備著有底筒狀之外形。而後，標靶材5，係從其之底部側而可自由裝卸地被嵌合於各凹部4中。此時，係以使標靶材5之下面成為與支持器3之下面成為略同一平面的方式，來對其之長度作設定。又，在將標靶材5嵌合於支持器3之各凹部4中後，在支持器3之下面，係被安裝有具備較標靶材5之開口面積為更小之開口的遮罩板(未圖示)，而在將陰極單元C安裝於真空處理室2之頂面部處時成為不會使各標靶材5從凹部4而脫離。於此情況，遮罩板，例如係只要藉由與標靶材5相同之材料來製作即可。
在支持器3之上面，係被開設有朝向其之厚度方向而延伸之複數的收容孔6，並成為被插入設置有成形為圓柱狀或角柱狀之棒狀的磁石7。在本實施型態中，收容孔6，係被形成為：在1個的凹部之周圍處，而使6個的磁石7以等間隔且位置在將相互鄰接之各凹部4的中心作連結之線上(參考圖3)。又，係以使磁石7至少位置在從標靶材5之底部起而距離1/3左右之深度處的方式，來對從支持器3上面起之深度作設定。
各磁石7，係設計為當配置在各凹部4之周圍時，能夠在標靶材5內部之空間5a處而產生500高斯以上之強磁場，並在圓板狀之支持板8的特定位置處，以使其之極性成為一致(例如，將支持板8側之極性設為N極)的方式而立起設置。而後，若是將支持板8與支持器3之上面作接合，則各磁石7係被插入至收容孔6內，並成為在各凹部4之周圍被配置有磁石7。支持板8，亦係由具有導電性之材料所形成，在兩者之接合後，係成為使用螺桿等之締結手段(未圖示)來將兩者作固定。另外，亦可在支持板8之內部空間中設置使冷媒作循環之機構，而使其發揮作為在濺鍍中而將插入設置有標靶材5之支持器3作冷卻的擋板之功能。
陰極單元C，係被電性連接於具備有週知構造的DC電源(濺鍍電源)9處，並成為被施加有特定之負的電位。又，在真空處理室2之底部處，係與陰極單元C相對向地被配置有平台10，而能夠將矽晶圓等之應處理的基板W作定位並保持之。又，在真空處理室2之側壁處，係被連接有將氬氣等之濺鍍氣體作導入的氣體管11，而該氣體管之另外一端，係經由省略圖示之質量流控制器而與氣體源相通連。進而，在真空處理室2處，係透過由渦輪分子幫浦或是旋轉幫浦等所成之真空排氣手段12而被連接於排氣管12a(參考圖1)。
接著，針對使用有上述濺鍍裝置1之成膜，以下述例子來作說明：作為被成膜之基板，而使用在Si晶圓表面上形成了矽氧化物膜(絕緣膜)後，再藉由週知之方法來在此矽氧化物膜中對於配線用之細微孔進行圖案化而作了形成者，並對於該基板，藉由濺鍍來成膜相當於種晶膜之Cu膜。
首先，在支持器3下面之各凹部4中，嵌合標靶材5，同時，將立設有磁石7之支持板8，以使各磁石7被插入至支持板3之收容孔6內的方式來與支持器3上面作接合，並使用省略圖示之螺桿來作固定，而組裝陰極單元C。而後，將陰極單元C安裝在真空處理室2之頂面部處。
接著，在將基板W載置於與陰極單元C相對向之平台3上後，使真空排氣手段12動作並將真空處理室2內真空抽取為特定之真空度(例如，10-5 Pa)。而後，若是真空處理室2內之壓力到達了特定值，則一面將氬氣等之濺鍍氣體以特定之流量來導入至真空處理室2內，一面藉由DC電源9來對於陰極單元C而施加特定值之負的電位(投入電力)。
若是在陰極單元C處被施加有負的電位，則係從支持器3內之各標靶材5的空間5a來在陰極單元C前方之空間中產生輝光放電，此時，藉由以磁石7所產生之磁場，電漿係被封閉在空間5a中。若是在此狀態下而停止濺鍍氣體之導入，則係成為在空間5a內而進行自我放電。而後，電漿中之氬離子等，係與標靶材5之內壁面相衝突並被濺鍍，Cu原子係飛散，而Cu原子或是電離後之Cu離子，係從各標靶材5下面之開口而具有強直線前進性地被朝向基板W而放出(參考圖4)。
其結果，在各標靶材5之開口正下方的位置(與標靶材5之開口相對向之部分、以及包含其之周邊的區域)處，係具有極高之膜厚均一性地被成膜，藉由使此些之標靶材5相互密集集合，在基板全面上，就算是對於高縱橫比之細微孔，亦能夠以良好被覆性來進行成膜。亦即是，覆蓋率之非對稱性的問題係被解除，而面內均一性係提升。
如此這般，在本發明中，由於並非是如同上述先前技術一般地而在濺鍍裝置本身中設置複數之陰極單元，而是能夠藉由1個的陰極單元C來解決覆蓋率之非對稱性的問題，因此，相較於為了使用複數之陰極單元而對裝置構成作變更一般的情況，其構成係為簡單，並且，係能夠使裝置之製作成本變低。
另外，在本實施型態中，作為磁石7，雖係以使用有棒狀之磁石者為例而作了說明，但是，只要是能夠在標靶材5之空間5a內而形成500高斯以上之強磁場者，則係並不對其之型態作限定。亦可如圖5(a)以及(b)中所示一般，使用環狀之磁石20，並以將該標靶材5作圍繞的方式來配置標靶材5之空間5a。於此情況，在支持器30之上面，係只要開設有能夠收容環狀之磁石20的環狀之收容溝21即可。另一方面，亦可設為：將2個的棒狀之磁石，以介於存在有非磁性材料之間隔物並將在標靶材5側之極性相互作改變而上下重疊的狀態來插入設置在收容孔6中，並藉由上下一對之磁石來在標靶材5之空間5a中而使磁場產生(參考圖6)。
又，在本實施型態中，雖係對量產性或是標靶之使用效率作考慮，而針對將標靶材可自由裝卸地插入設置在支持器3處者為例作了說明，但是，亦可設為使支持器3本身來達成作為標靶之功能的構成。亦即是，亦可採用以下之構成：在支持器3之下面，僅形成凹部，並將磁石內藏於此凹部之周圍，而對該凹部內壁面進行濺鍍。
進而，在本實施型態之濺鍍裝置中，亦可在將陰極單元C以及基板W之中心作連結的基準軸CL之周圍，而於真空處理室之外壁面處設置線圈13，並設置可對於線圈13而通電之電源裝置14(參考圖1)，來以涵蓋從陰極單元C起直到基板W之全面的空間而通過有垂直之磁力線的方式來產生垂直磁場，並在此狀態下而進行成膜。
藉由此，從標靶材5而來之濺鍍粒子，係藉由上述垂直磁場而使其之前進方向改變，並成為對於基板而略垂質地入射並附著。其結果，若是在半導體裝置之製作中的成膜工程處而使用本發明之濺鍍裝置，則就算是對於高縱橫比之細微孔，亦能夠在基板全面上而以更佳良好的被覆性來成膜。
又，亦可設為；在平台處電性連接具備有週知構造之高頻電源(未圖示)，並在濺鍍中能夠對於對於平台10乃至基板W而施加特定之偏壓電位，而在形成Cu之種晶層一般的情況時，將Cu離子積極地拉入至基板處，而提高濺鍍速率。
[實施例1]
在實施例1中，係使用圖1中所示之濺鍍裝置，而成膜了Cu膜。作為基板W，係使用：涵蓋Φ300mm之Si晶圓表面全體而形成了矽氧化物膜，而後，在此矽氧化物膜中，藉由週知的方法而進行圖案化並形成了細微孔(寬幅40nm，深度140nm)者。
又，作為陰極單元，係如圖6中所示一般，使用組成比為99%之製作為Φ200mm的Cu製之支持器。而後，在其之下面中央處，形成開口徑為Φ40mm、深度50mm的凹部，而設為了將其兼用為標靶材。又，在凹部之周圍，在周方向上而以等間隔來內藏6個的磁石單元，並作成了實施例1用之陰極單元C1。於此情況，磁石單元，係為將2個的磁石，以使標靶材5側之極性相互改變(下側之磁石為N極，上側為S極)，且涵蓋凹部之深度方向略全長地而存在有磁石的方式，來上下重疊設置者，並設為能夠在凹部之空間中而以500高斯之磁場強度來產生磁場。而後，將如此這般所製作了的陰極單元C1安裝在真空處理室2之頂面部處，而後，裝著遮罩構件M並將除了凹部之開口以外的支持器下面作覆蓋。
作為成膜條件，係將支持器下面與基板之間的距離設定為300mm，並將對於標靶之投入電力設為8KW(電流17.5A)，並將濺鍍時間設定為60秒，而進行了Cu膜之成膜。
於圖6中，係一併展示有當藉由上述條件而作了成膜時之基板的徑方向上之濺鍍速率的分佈。若依據此，則在從基板中心起直到徑方向一半之位置為止，係得到有同等之濺鍍速率(在基板中心為0.97nm/s，在距離基板中心75mm之位置處，係為0.90以及0.86nm/s)，而得知了：在支持器3之開口正下方以及其之周邊處，膜厚分佈之均一性係成為極高。又，在藉由SEM照片而對於細微孔之覆蓋率作了確認後，係能夠確認到：在上述位置處，於細微孔之壁面處，係被形成有緻密之薄膜，而非對稱性之問題係被解決，面內均一性係提升。
1．．．濺鍍裝置
2．．．真空處理室
C、C1．．．陰極單元
4．．．凹部
5．．．標靶材
5a．．．放電用之空間
6．．．收容孔
7．．．磁石(磁場產生手段)
9．．．DC電源
11．．．氣體管(氣體導入手段)
12．．．真空排氣手段
W．．．基板
[圖1]具備有本發明之實施型態的陰極單元之濺鍍裝置的模式性剖面圖。
[圖2]將陰極單元分解並作說明的剖面圖。
[圖3]陰極單元之橫剖面圖。
[圖4]對於在標靶材內部之空間中的濺鍍作說明之一部分擴大剖面圖。
[圖5](a)以及(b)，係為對於變形例之陰極單元作說明的剖面圖。
[圖6]對於在實施例中所使用的陰極單元作說明之剖面圖。
1．．．濺鍍裝置
2．．．真空處理室
3．．．支持器
4．．．凹部
5．．．標靶材
5a．．．放電用之空間
6．．．收容孔
7．．．磁石(磁場產生手段)
8．．．支持板
9．．．DC電源
10．．．平台
11．．．氣體管(氣體導入手段)
12．．．真空排氣手段
12a．．．排氣管
13．．．線圈
14．．．電源裝置
W．．．基板
C．．．陰極單元
CL．．．基準軸

Claims (4)

  1. 一種陰極單元，其特徵為：具備有在單面處而被形成有複數個的凹部之支持器，於前述各凹部處，有底筒狀之標靶材係從其之底部側而被作裝著，同時，組裝有在前述標靶材或是被配置在前述凹部內之標靶材內部之空間中而使磁場產生之磁場產生手段，而構成之，前述複數之凹部，係為涵蓋前述支持器之全面，而以相同之開口徑並空出有特定之間隔而形成者，前述磁場產生手段，係為在將相互鄰接之各凹部的中心作連結之線上而沿著該凹部之深度方向所被配置之棒狀的磁石，在與前述支持器中之被形成有前述凹部的單面相背向之面處，係被開設有可收容前述磁石之收容口。
  2. 一種陰極單元，其特徵為：具備有在單面處而被形成有複數個的凹部之支持器，於前述各凹部處，有底筒狀之標靶材係從其之底部側而被作裝著，同時，組裝有在前述標靶材或是被配置在前述凹部內之標靶材內部之空間中而使磁場產生之磁場產生手段，而構成之，前述複數之凹部，係為涵蓋前述支持器之全面，而以相同之開口徑並空出有特定之間隔而形成者，前述磁場產生手段，係為將各凹部作圍繞之環狀的磁石， 在與前述支持器中之被形成有前述凹部的單面相背向之另外一面處，係被開設有可收容前述磁石之環狀的收容溝。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之陰極單元，其中，前述磁石之各個，係被安裝在一體之支持板上，若是將該支持板與支持器之另外一面作接合，則各磁石係被插入設置於前述收容口或收容溝之中，並被配置在前述凹部之周圍。
  4. 一種濺鍍裝置，其特徵為，具備有：如申請專利範圍第1項乃至第3項中之任一項所記載之陰極單元；和於內部被配置有前述陰極單元之真空處理室；和將特定之濺鍍氣體導入至前述真空處理室內之氣體導入手段；和將電力投入至前述陰極單元處之濺鍍電源。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5550565B2 (ja) 2008-12-15 2014-07-16 株式会社アルバック スパッタリング装置及びスパッタリング方法
WO2012002383A1 (ja) * 2010-06-28 2012-01-05 アルバックテクノ株式会社 ターゲット取付機構
JP2013001965A (ja) * 2011-06-16 2013-01-07 Ulvac Japan Ltd スパッタリング方法
US10573500B2 (en) 2011-12-09 2020-02-25 Seagate Technology Llc Interchangeable magnet pack
US9347129B2 (en) * 2011-12-09 2016-05-24 Seagate Technology Llc Interchangeable magnet pack
CN108018534B (zh) * 2017-12-12 2020-12-11 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于装夹靶材的磁控溅射镀膜装夹装置
CN108396295B (zh) * 2018-02-26 2023-06-27 温州职业技术学院 曲面磁控溅射阴极、闭合磁场涂层磁控溅射设备及其应用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06200375A (ja) * 1991-11-15 1994-07-19 Tokyo Electron Ltd 中空形状マグネトロンスパッタ電極
JPH07183219A (ja) * 1993-10-08 1995-07-21 Varian Assoc Inc プラズマからのイオン抽出を採用するｐｖｄ装置
TWI497132B (zh) * 2012-10-31 2015-08-21 Cheil Ind Inc 導光板與包含該導光板之透明顯示裝置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5779170A (en) 1980-11-06 1982-05-18 Fujitsu Ltd Target for magnetron sputtering
JPS57158381A (en) 1981-03-27 1982-09-30 Nippon Sheet Glass Co Ltd Magnetron sputtering device
JPS60181268A (ja) * 1984-02-29 1985-09-14 Hitachi Ltd スパツタリングタ−ゲツト
JPS60224775A (ja) 1984-04-20 1985-11-09 Fujitsu Ltd スパツタ装置
JPS627855A (ja) * 1985-07-05 1987-01-14 Hitachi Ltd スパツタリング装置
JPS62260055A (ja) 1986-05-06 1987-11-12 Hitachi Ltd スパツタリングタ−ゲツト
JPH02175864A (ja) * 1988-12-27 1990-07-09 Toshiba Corp 薄膜形成装置およびこれを用いた薄膜形成方法
JP3411312B2 (ja) * 1992-09-11 2003-05-26 株式会社アルバック マグネトロン・スパッタカソードおよび膜厚分布の調整方法
JP5026631B2 (ja) * 1999-06-24 2012-09-12 株式会社アルバック スパッタリング装置
US6352629B1 (en) * 2000-07-10 2002-03-05 Applied Materials, Inc. Coaxial electromagnet in a magnetron sputtering reactor
US7618521B2 (en) 2005-03-18 2009-11-17 Applied Materials, Inc. Split magnet ring on a magnetron sputter chamber
JP2008047661A (ja) 2006-08-14 2008-02-28 Seiko Epson Corp 成膜装置及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06200375A (ja) * 1991-11-15 1994-07-19 Tokyo Electron Ltd 中空形状マグネトロンスパッタ電極
JPH07183219A (ja) * 1993-10-08 1995-07-21 Varian Assoc Inc プラズマからのイオン抽出を採用するｐｖｄ装置
TWI497132B (zh) * 2012-10-31 2015-08-21 Cheil Ind Inc 導光板與包含該導光板之透明顯示裝置

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Publication number Publication date
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KR101560384B1 (ko) 2015-10-14
JP2015078440A (ja) 2015-04-23
JP5717444B2 (ja) 2015-05-13
CN102066604A (zh) 2011-05-18

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