WO2014125889A1 - マグネトロンスパッタリング用磁場発生装置 - Google Patents

マグネトロンスパッタリング用磁場発生装置 Download PDF

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permanent magnet
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magnetron sputtering
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栗山　義彦
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日立金属株式会社
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    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3452—Magnet distribution

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field generator incorporated in a magnetron sputtering apparatus used for forming a thin film on a substrate surface.
  • Sputtering is a phenomenon in which atoms and molecules constituting the target are knocked out by colliding with an inert substance such as Ar at a high speed. By depositing these knocked-out atoms and molecules on the substrate, a thin film is formed. Can be formed.
  • Magnetron sputtering is a technique that can increase the deposition rate of the target material on the substrate by incorporating a magnetic field inside the cathode, and that enables film formation at low temperatures because no collision of electrons with the substrate occurs. . Therefore, in the manufacturing process of electronic components such as semiconductor ICs, flat panel displays, solar cells, and reflective films, a magnetron sputtering method is often used to form a thin film on the substrate surface.
  • the magnetron sputtering apparatus includes a substrate on the anode side in a vacuum chamber, a target (cathode) disposed to face the substrate, and a magnetic field generator disposed below the target.
  • Glow discharge is caused by applying a voltage between the anode and cathode, ionizing inert gas (such as Ar gas of about 0.1 Pa) in the vacuum chamber, while secondary electrons emitted from the target are magnetically applied. It is captured by the magnetic field formed by the generator and causes a cycloid movement on the target surface. Since the ionization of gas molecules is promoted by the cycloid motion of electrons, the film formation rate is remarkably increased as compared with the case where no magnetic field is used, and the adhesion strength of the film is increased.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2008-156735 discloses a base 210 made of a non-magnetic material as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), a rod-shaped central magnetic pole piece 220 installed on the surface thereof, and a periphery thereof.
  • An elliptical outer peripheral pole piece 230 provided, and a plurality of permanent magnets 240, 250 disposed between the central magnetic pole piece and the outer peripheral magnetic pole piece, the permanent magnets 240, 250 being magnetized in the horizontal direction and Magnetron sputtering in which magnetic poles of the same polarity are arranged so as to face the central magnetic pole piece, and the height of the central magnetic pole piece and the height of the outer peripheral magnetic pole piece are greater than the height of the permanent magnet Magnetic field generator 200 is disclosed, and by using this magnetic field generator, a magnetic field region having a strength necessary for confining an inert gas in a plasma state (the magnetic flux density horizontal component is 10 ⁇ m or more) is particularly Because it spreads in the section, It describes that the erosion of the straight line portion and the corner portion can be made uniform by enlarging the erosion region.
  • the magnetic field obtained by this magnetic field generator has a lower magnetic flux density in the part facing the central pole piece than in the other parts, so the erosion progress of the central part of the target (the part facing the central pole piece) is slow. .
  • JP-B-7-74439 has an inner magnetic pole, an outer magnetic pole having an opposite polarity surrounding the inner magnetic pole, and a target material disposed on both magnetic poles in the vicinity of the outer magnetic pole from the inner magnetic pole, Both magnetic poles are made of a permanent magnet having a vertical magnetization or a soft magnetic material, a permanent magnet having a horizontal magnetization is provided between the magnetic poles, and the outer surface of the outer magnetic pole is opposite to the horizontal direction.
  • a magnetron sputtering apparatus provided with a permanent magnet having a magnetization in the direction, and stably maintains the plasma on the target material, and at the same time, prevents local erosion of the target material and significantly extends the life of the target material. It states that it can.
  • the magnetron sputtering apparatus described in Japanese Patent Publication No. 7-74439 has a configuration in which a permanent magnet is provided outside the target material (outside the outer magnetic pole) in order to prevent local erosion of the target material. Therefore, there is a problem that the magnetism generator is increased in size and costs are increased.
  • an object of the present invention is to accelerate the erosion progress of the portion of the target facing the central magnetic pole member, thereby averaging the magnetic flux density distribution on the target and improving the utilization efficiency of the target.
  • a magnetic field generator for tron sputtering is provided.
  • the present inventors have been magnetized in a direction parallel to the target surface in a racetrack-like region formed by a linear central magnetic pole member and an outer peripheral magnetic pole member.
  • the permanent magnets are parallel to a plurality of permanent magnets magnetized in a direction perpendicular to the target surface and target surfaces arranged on both sides thereof.
  • the present inventors have found that the erosion progress of the portion of the target facing the central magnetic pole piece can be relatively accelerated, and have arrived at the present invention.
  • the magnetic field generator for magnetron sputtering for generating a magnetic field on the target surface facing the target of the present invention Has a racetrack shape consisting of straight and corner parts, On a base made of a non-magnetic material, (a) a linear central magnetic pole member, (b) an outer peripheral magnetic pole member installed so as to surround the central magnetic pole member, and (c) the central magnetic pole member and the outer peripheral magnetic pole A plurality of vertical permanent magnets disposed between the members so as to surround the central magnetic pole member and have a magnetization direction perpendicular to the target surface; and (d) the central magnetic pole member and the vertical permanent magnet A plurality of first horizontal permanent magnets installed such that one magnetic pole faces the central magnetic pole member and the other magnetic pole faces the vertical permanent magnet, and (e) the outer peripheral magnetic pole member And a plurality of second horizontal permanent magnets installed such that one magnetic pole faces the outer peripheral magnetic pole member and the other magnetic pole faces the vertical permanent magnet.
  • the total length of the magnetization directions of the first horizontal permanent magnet and the second horizontal permanent magnet is preferably 50 to 95% of the distance between the central magnetic pole member and the outer peripheral magnetic pole member.
  • the thicknesses of the first and second horizontal permanent magnets in the direction perpendicular to the target surface are equal, and when the thicknesses are 100, the thickness of the vertical permanent magnet in the direction perpendicular to the target surface Is preferably 0 to 150.
  • the vertical permanent magnets constituting the corner part, the first horizontal permanent magnets, and the second horizontal permanent magnets in the direction perpendicular to the target surface are respectively the vertical permanent magnets constituting the linear part,
  • the thickness of the first horizontal permanent magnet and the second horizontal permanent magnet is preferably 30 to 100% of the thickness in the direction perpendicular to the target surface.
  • the thickness of the second horizontal permanent magnet constituting the corner portion in the direction perpendicular to the target surface is thinner than the thickness of the first horizontal permanent magnet constituting the corner portion in the direction perpendicular to the target surface. Is preferred.
  • the vertical permanent magnet, the first horizontal permanent magnet, and the second horizontal permanent magnet constituting the corner portion occupy 30% or more of the area of the gap between the central magnetic pole member and the outer peripheral magnetic pole member in plan view. Is preferred.
  • the gap between the central magnetic pole member and the outer peripheral magnetic pole member in the corner portion includes the vertical permanent magnet, the first horizontal permanent magnet, the second horizontal permanent magnet, the vertical permanent magnet, and the first horizontal permanent magnet.
  • You may comprise from a magnet and the nonmagnetic spacer which fills parts other than a 2nd horizontal permanent magnet.
  • the magnetic field generator for magnetron sputtering may be configured by removing a part or all of the end portion of the central magnetic pole member, the outer peripheral magnetic pole member, and the vertical permanent magnet constituting the corner portion.
  • Another magnetron sputtering magnetic field generator of the present invention is On a base made of a non-magnetic material, (a) a linear central magnetic pole member, (b) an outer peripheral magnetic pole member installed so as to surround the central magnetic pole member, and (c) the central magnetic pole member and the outer peripheral magnetic pole An intermediate magnetic pole member installed so as to surround the central magnetic pole member, and (d) one magnetic pole facing the central magnetic pole member between the central magnetic pole member and the intermediate magnetic pole member.
  • a plurality of first horizontal permanent magnets installed so that the other magnetic pole faces the intermediate magnetic pole member, and (e) one magnetic pole is between the outer peripheral magnetic pole member and the intermediate magnetic pole member.
  • a plurality of second horizontal permanent magnets arranged to face the magnetic pole member and have the other magnetic pole face the intermediate magnetic pole member; The first horizontal permanent magnet and the second horizontal permanent magnet have the same poles on the side facing the intermediate magnetic pole member.
  • the width of the intermediate magnetic pole member is preferably 10 to 75% of the thickness of the first horizontal permanent magnet and the second horizontal permanent magnet in the direction perpendicular to the target surface.
  • the thicknesses of the first and second horizontal permanent magnets in the direction perpendicular to the target surface are equal, and when the thickness is 100, the thickness of the intermediate magnetic pole member in the direction perpendicular to the target surface Is preferably 0 to 150.
  • the magnetic field generator for magnetron sputtering may be configured by removing a part or all of the end portion of the central magnetic pole member, the outer peripheral magnetic pole member, and the intermediate magnetic pole member constituting the corner portion.
  • the maximum value of the magnetic flux density in the direction parallel to the target surface is the portion facing the central magnetic pole member
  • the magnetic flux density in the direction perpendicular to the target surface is preferably larger.
  • the magnetic flux applied in the direction parallel to the target surface is preferably 10 ⁇ mT or more at a position where the magnetic flux applied in the direction perpendicular to the target surface of the magnetic field applied to the target surface is zero. .
  • the erosion progress of the portion facing the central magnetic pole member of the target is relatively accelerated, and the erosion progress of the target can be made more uniform, so that the utilization efficiency of the target can be improved. it can.
  • the magnetic field generation apparatus of the present invention By using the magnetic field generation apparatus of the present invention, a mechanism for mechanically swinging the target or the magnetic field generation apparatus is not required, so that the apparatus can be downsized and the cost can be reduced.
  • FIG. 2 is an AA cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 2 is a BB cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 2 (a).
  • FIG. 3 is a DD cross-sectional view in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line E-E in FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line FF in FIG.
  • FIG. 3 (a). It is a top view which shows another example of the magnetic field generator for magnetron sputtering of this invention.
  • FIG. 5 is a GG sectional view in FIG. 4 (a).
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line HH in FIG. 4 (a).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 5 (a).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line J-J in FIG.
  • FIG. 7 is a KK sectional view in FIG. 6 (a).
  • FIG. 7 is an LL sectional view in FIG. 6 (a). It is sectional drawing which shows another example of the magnet for corner parts of the magnetic field generator for magnetron sputtering of this invention. It is a top view which shows another example of the corner part of the magnetic field generator for magnetron sputtering of this invention. It is a top view which shows another example of the corner part of the magnetic field generator for magnetron sputtering of this invention.
  • 1 is a plan view showing a magnetic field generator of Example 1.
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line MM in FIG. 6 is a plan view showing a magnetic field generator of Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line NN in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an A line, a B line, a C line, and a D line in the magnetic field generator of Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an A line, a B line, a C line, and a D line in the magnetic field generator of Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a graph in which parallel and vertical components of magnetic flux density generated on a target surface by the magnetic field generator of Example 1 are plotted along an A line, a B line, a C line, and a D line.
  • 6 is a graph in which parallel and vertical components of magnetic flux density generated on a target surface by the magnetic field generator of Comparative Example 1 are plotted along A line, B line, C line, and D line.
  • It is a top view which shows an example of the conventional magnetic field generator for magnetron sputtering.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line OO in FIG. 15 (a).
  • the magnetron sputtering magnetic field generator of the present invention is an apparatus for generating a racetrack-like magnetic field on the surface of a target, for example, FIG. 1 (a), FIG. 1 (b) and FIG. As shown in FIG. 4, the racetrack shape is formed by the straight portion 20 and the two corner portions 30 and 30 facing the target 7.
  • First ConfigurationA first magnetron sputtering magnetic field generator 1 includes a base 6 made of a nonmagnetic material, and (a) a linear central magnetic pole member 2 and (b) the central magnetic pole member 2 An outer peripheral magnetic pole member 3 installed so as to surround, and (c) between the central magnetic pole member 2 and the outer peripheral magnetic pole member 3, so as to surround the central magnetic pole member 2, and the magnetization direction on the target surface 7a
  • a plurality of vertical permanent magnets 4a and 5a arranged so as to be perpendicular to each other, (d) one magnetic pole faces the central magnetic pole member 2 between the central magnetic pole member 2 and the vertical permanent magnets 4a and 5a
  • a plurality of first horizontal permanent magnets 4b, 5b installed so that the other magnetic pole faces the vertical permanent magnets 4a, 5a, and (e) the outer peripheral magnetic pole member 3 and the vertical permanent magnets 4a, 5a.
  • the pole is the same as the pole on the side facing the target surface 7a of the vertical permanent magnets 4a, 5a.
  • the straight portion 20 is, for example, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), (a) a square pole-shaped central magnetic pole member installed on a base 6 made of a nonmagnetic material. 2 and (b) two square pole-shaped outer peripheral magnetic pole members 3 arranged in parallel with the central magnetic pole member 2 and spaced apart on both sides of the central magnetic pole member 2, and (c) the central magnetic pole member 2 and the Between the outer peripheral magnetic pole member 3 and the central magnetic pole member 2 and the outer peripheral magnetic pole member 3, the magnetization direction is perpendicular to the target surface 7a, and one of the same magnetic poles (N pole in the figure) is the target surface.
  • a plurality of first horizontal permanent magnets 4b that are rectangular in a plan view and are installed so as to face the magnet 4a, and (e) a magnetization direction is a target between the outer peripheral magnetic pole member 3 and the vertical permanent magnet 4a.
  • one magnetic pole with the same polarity (S pole in the figure) faces the outer peripheral magnetic pole member 3, and the other magnetic pole with the same polarity (N pole in the figure) faces the vertical permanent magnet 4a.
  • a plurality of second horizontal permanent magnets 4c that are rectangular in plan view, and are opposed to the vertical permanent magnets 4a of the first horizontal permanent magnet 4b and the second horizontal permanent magnet 4c.
  • the pole on the side (N pole in the figure) is the same as the pole (N pole in the figure) on the side facing the target surface of the vertical permanent magnet 4a.
  • a permanent magnet unit 4 formed by connecting the vertical permanent magnet 4a, the first horizontal permanent magnet 4b, and the second horizontal permanent magnet 4c to the linear portion 20 includes the central magnetic pole member 2 and the outer peripheral magnetic pole member 3. It arrange
  • the permanent magnet unit 4 has a length Lb in the magnetization direction of the first horizontal permanent magnet 4b (direction in which each permanent magnet is connected) and a length in the magnetization direction (direction in which each permanent magnet is connected) of the second horizontal permanent magnet 4c.
  • the total length Lc (Lb + Lc) is preferably configured to be 50 to 95% of the total length L (length in the connecting direction) of the permanent magnet unit 4, and is preferably 80 to 90% of the total length L.
  • the configuration is such that Therefore, the connecting direction length La (corresponding to the distance between the first horizontal permanent magnet 4b and the second horizontal permanent magnet 4c) of the vertical permanent magnet 4a is 5 to 50% of the total length L. It is preferable that the total length L is 10 to 20% of the total length L.
  • the magnetization direction length Lb of the first horizontal permanent magnet 4b and the magnetization direction length Lc of the second horizontal permanent magnet 4c may be different, but are preferably substantially the same length.
  • the thickness Ltb in the direction perpendicular to the target surface 7a of the first horizontal permanent magnet 4b and the thickness Ltc in the direction perpendicular to the target surface 7a of the second horizontal permanent magnet 4c are preferably equal to each other and are perpendicular to each other.
  • the thickness Lta of the permanent magnet 4a in the direction perpendicular to the target surface 7a may be the same as or different from the thickness Ltb and the thickness Ltc.
  • the thickness Lta of the perpendicular permanent magnet 4a in the direction perpendicular to the target surface 7a is preferably 50 to 150%, more preferably 80 to 120% of the thickness Ltb and the thickness Ltc.
  • the thickness Lta does not have to be the same for all the vertical permanent magnets 4a constituting the linear portion, and the thickness Lta may be partially changed according to the purpose.
  • the vertical permanent magnet 4a, the first horizontal permanent magnet 4b, and the second horizontal permanent magnet 4c may be arranged by adhering each permanent magnet on the base 6 with an adhesive or the like.
  • the permanent magnet unit 4 in which the vertical permanent magnet 4a, the first horizontal permanent magnet 4b, and the second horizontal permanent magnet 4c are bonded together may be attached to the base 6 and disposed.
  • Each vertical permanent magnet 4a, first horizontal permanent magnet 4b, and second horizontal permanent magnet 4c may be composed of two or more permanent magnets.
  • a permanent magnet unit 4 comprising a vertical permanent magnet 4a, a first horizontal permanent magnet 4b, and a second horizontal permanent magnet 4c between the central magnetic pole member 2 and the outer peripheral magnetic pole member 3.
  • the permanent magnet unit 4 is formed as an integral unit.
  • a circuit may be configured.
  • the magnetic circuit of the linear portion 20 may be configured by separating a plurality of permanent magnet units 4 in accordance with the required magnetic field strength and magnet material. In the case of disposing them at a distance, the gap between the permanent magnet unit 4 and the permanent magnet unit 4 may be filled with a nonmagnetic spacer, or nothing may be placed.
  • the number and size of the permanent magnet units 4 are not particularly limited, and may be divided into any size from the viewpoint of manufacturing or ease of assembly, and the sizes may be different.
  • the corner portion 30 includes, for example, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (c), (a) an end 2a of the central magnetic pole member 2, and (b) the central magnetic pole member 2. Corner part outer peripheral magnetic pole member 3c installed in a semi-polygon shape centering on end part 2a of the center part, and (c) the corner part between end part 2a of central magnetic pole member 2 and corner part outer peripheral magnetic pole member 3c.
  • a plan view in which the magnetization direction is perpendicular to the target surface 7a in parallel with the outer peripheral magnetic pole member 3c, and one of the same polarity magnetic poles (N pole in the figure) is connected so as to face the target surface 7a.
  • the magnetic pole (S pole in the figure) faces the end 2a of the central magnetic pole member 2, and the other magnetic pole of the same polarity (N pole in the figure) faces the vertical permanent magnet 5a.
  • first horizontal permanent magnets 5b that are trapezoidal in plan view and (e) the corner portion outer peripheral magnetic pole member 3c and the vertical permanent magnet 5a
  • the magnetization direction with respect to the target surface 7a Parallel, one magnetic pole of the same polarity (S pole in the figure) faces the corner outer peripheral magnetic pole member 3c, and the other magnetic pole of the same polarity (N pole in the figure) faces the vertical permanent magnet 5a.
  • a plurality of trapezoidal second horizontal permanent magnets 5c that are trapezoidal in plan view, on the side of the first horizontal permanent magnet 5b and the second horizontal permanent magnet 5c facing the vertical permanent magnet 5a.
  • the pole (N pole in the figure) is the same as the pole (N pole in the figure) on the side facing the target surface of the vertical permanent magnet 5a.
  • the end 2a of the central magnetic pole member 2 and the corner outer peripheral magnetic pole member 3c are semi-polygonal in FIG. 1 (a), but may be semicircular.
  • the vertical permanent magnet 5a, the first horizontal permanent magnet 5b, and the second horizontal permanent magnet 5c are trapezoidal in plan view in FIG. 1 (a), but may be rectangular in plan view.
  • the permanent magnet unit 5 formed by connecting the vertical permanent magnet 5a, the first horizontal permanent magnet 5b, and the second horizontal permanent magnet 5c is connected to the end 2a of the central magnetic pole member 2 and the corner The outer peripheral magnetic pole member 3c is arranged so as to fill a gap.
  • the configuration of the permanent magnet unit 5 is the same as the configuration of the permanent magnet unit 4 for the straight portion described above. That is, the permanent magnet unit 5 includes a magnetization direction of the first horizontal permanent magnet 5b (direction in which the permanent magnets are connected) length Lb ′ and a magnetization direction of the second horizontal permanent magnet 5c (direction in which the permanent magnets are connected).
  • the total length Lc ′ (Lb ′ + Lc ′) is preferably configured to be 50 to 95% of the total length L ′ of the permanent magnet unit 5 (length in the connecting direction). More preferably, it is configured to be 80 to 90% of L ′. Accordingly, the length La ′ in the connecting direction of the vertical permanent magnet 5a (corresponding to the distance between the first horizontal permanent magnet 5b and the second horizontal permanent magnet 5c) is 5 to 50% of the total length L ′. It is preferable to be configured so that it is 10 to 20% of the total length L ′.
  • the magnetization direction length Lb ′ of the first horizontal permanent magnet 5b and the magnetization direction length Lc ′ of the second horizontal permanent magnet 5c may be different, but are preferably substantially the same length.
  • the total length L ′ of the permanent magnet unit 5, the length La ′ of the vertical permanent magnet 5a, the length Lb ′ of the first horizontal permanent magnet 5b, and the length Lc ′ of the second horizontal permanent magnet 5c are the permanent
  • the length of the corresponding part of the magnet unit 4 (full length L, length La, length Lb and length Lc) may be the same, but the erosion area of the target in the corner part is expanded, etc.
  • the length may be different from the length of the corresponding part of the permanent magnet unit 4.
  • the connecting direction length La ′ of the vertical permanent magnet 5a at the corner portion is the same as the connecting direction length La of the vertical permanent magnet 4a at the straight portion.
  • the thickness Ltb ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a of the first horizontal permanent magnet 5b and the thickness Ltc ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a of the second horizontal permanent magnet 5c are preferably equal to each other.
  • the thickness Lta ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a of the vertical permanent magnet 5a may be the same as or different from the thickness Ltb ′ and the thickness Ltc ′.
  • the thickness Lta ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a of the vertical permanent magnet 5a is preferably 50 to 150%, more preferably 80 to 120% of the thickness Ltb ′ and the thickness Ltc ′. preferable.
  • the thickness Lta ′ is not necessarily the same for all the vertical permanent magnets 5a constituting the corner portion, and the thickness Lta ′ may be partially changed according to the purpose.
  • the corner permanent magnet unit 5 includes an end 2a of the central magnetic pole member 2 and a corner portion installed in a semi-polygon shape centering on the end 2a of the central magnetic pole member 2. It may be arranged so as to fill the entire gap with the outer peripheral magnetic pole member 3c, or as shown in FIG. 7, there is a gap 5e between the corner permanent magnet unit 5 and the corner permanent magnet unit 5. It may be arranged with a gap. Thus, the magnetic flux density on the target surface can be adjusted by opening the gap 5e and arranging the corner permanent magnet unit 5. The gap 5e may be filled with a nonmagnetic spacer.
  • the occupation ratio of the corner permanent magnet unit 5 with respect to the total area of the gap between the end 2a of the central magnetic pole member 2 and the corner outer peripheral magnetic pole member 3c is not particularly limited, but is preferably 30% or more.
  • the shape of the corner permanent magnet unit 5 in plan view is preferably set according to the shape of the corner outer peripheral magnetic pole member 3c.
  • the corner portion permanent magnet unit 5 preferably has a substantially trapezoidal shape in plan view when the corner portion outer peripheral magnetic pole member 3c has a semi-polygonal shape.
  • the outer peripheral magnetic pole member 3c is semicircular, it is preferably substantially fan-shaped in plan view. Further, as shown in FIG. 9, it may be rectangular in plan view.
  • the number and size of the corner permanent magnet unit 5 are not particularly limited, and may be divided into any size from the viewpoint of manufacturing or ease of assembly, and each size may be different. .
  • the vertical permanent magnet 5a, the first horizontal permanent magnet 5b, and the second horizontal permanent magnet 5c may be arranged by sticking each permanent magnet on the base 6 with an adhesive or the like.
  • the corner portion permanent magnet unit 5 integrally formed by bonding the vertical permanent magnet 5a, the first horizontal permanent magnet 5b, and the second horizontal permanent magnet 5c may be attached to the base 6. good.
  • Each vertical permanent magnet 5a, first horizontal permanent magnet 5b, and second horizontal permanent magnet 5c may be composed of two or more permanent magnets.
  • the thickness Ltc ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a is configured to be the same as the thickness of the corresponding portion of the permanent magnet unit 4 constituting the linear portion (Lta, Ltb, and Ltc, respectively). However, the thickness may be different from the thickness of the corresponding portion of the permanent magnet unit 4 constituting the linear portion, depending on the purpose of expanding the erosion region of the target at the corner portion.
  • the thickness Lt ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a of the corner permanent magnet unit 5 is equal to the straight portion permanent.
  • the magnet unit 4 may be configured to be thinner than the thickness Lt in the direction perpendicular to the target surface 7a.
  • the corner permanent magnet unit 5 when the corner permanent magnet unit 5 is thinned, it is preferable that the base 6 of the corner 30 is thickened so that the distance between the corner permanent magnet unit 5 and the target surface 7a is not changed.
  • the thickness Lt ′ of the corner permanent magnet unit 5 can be appropriately set as required, but is preferably 30 to 100% of the thickness Lt of the linear permanent magnet unit 4.
  • the end 2a of the central magnetic pole member constituting the corner portion, The outer peripheral magnetic pole member 3c and the vertical permanent magnet 5a can also be removed.
  • the end 2a of the central magnetic pole member at the corner portion, the outer peripheral magnetic pole member 3c and the vertical permanent magnet 5a may all be removed, but in order to adjust the magnetic flux density on the target surface to an appropriate size, A part may be removed.
  • the width of the intermediate magnetic pole member 8 has a thickness in a direction perpendicular to the target surface 7a of the first horizontal permanent magnet 4b and the second horizontal permanent magnet 4c constituting the straight portion 20.
  • the length is preferably 10 to 75%, more preferably 20 to 60%.
  • the thickness Lta in the direction perpendicular to the target surface 7a of the intermediate magnetic pole member 8 is the thickness Ltb in the direction perpendicular to the target surface 7a of the first horizontal permanent magnet 4b and the target surface of the second horizontal permanent magnet 4c. It may be the same as or different from the thickness Ltc in the direction perpendicular to 7a.
  • the thickness Lta of the intermediate magnetic pole member 8 in the direction perpendicular to the target surface 7a is preferably 50 to 150%, more preferably 80 to 120% of the thickness Ltb and the thickness Ltc.
  • the width of the intermediate magnetic pole member 8 is 10 to 75% of the thickness in the direction perpendicular to the target surface 7a of the first horizontal permanent magnet 5b and the second horizontal permanent magnet 5c. It is preferable that the length is 20 to 60%.
  • the thickness Lta ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a of the intermediate magnetic pole member 8 is the thickness Ltb ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a of the first horizontal permanent magnet 5b and the thickness of the second horizontal permanent magnet 5c. It may be the same as or different from the thickness Ltc ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a.
  • the thickness Lta ′ in the direction perpendicular to the target surface 7a of the intermediate magnetic pole member 8 is preferably 50 to 150%, more preferably 80 to 120% of the thickness Ltb ′ and the thickness Ltc ′. preferable.
  • the end 2a of the central magnetic pole member constituting the corner portion, The outer peripheral magnetic pole member 3c and the intermediate magnetic pole member 8 can also be removed.
  • the end 2a of the central magnetic pole member at the corner portion, the outer peripheral magnetic pole member 3c and the intermediate magnetic pole member 8 may all be removed, but in order to adjust the magnetic flux density on the target surface to an appropriate size, A part may be removed.
  • the magnetic field generator for magnetron sputtering may be configured as shown in FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) by removing all of 2a, outer peripheral magnetic pole member 3c and vertical permanent magnet 5a. .
  • the permanent magnet constituting the straight portion and the corner portion can be formed of a known permanent magnet material.
  • the material of the permanent magnet material may be appropriately set according to the equipment configuration (distance from the magnetic field generator to the target) and the required magnetic field strength. In the present invention, it is preferable to select the permanent magnet so that the parallel component of the magnetic flux density at the position where the perpendicular component of the magnetic flux density of the magnetic field on the target surface 7a becomes zero is 10 mT or more.
  • R at least one of rare earth elements such as Nd
  • rare earth such as RTB anisotropic sintered magnets with T (Fe or Fe and Co) and B as essential components
  • a magnet having various surface treatments from the viewpoint of corrosion resistance
  • the material and dimensions of the linear portion permanent magnet and the corner portion permanent magnet may be set in accordance with the required magnetic flux density.
  • Magnetic pole member It is preferable to use a known magnetic material (soft magnetic material) for the magnetic pole member, and it is particularly preferable to use a steel material having magnetism.
  • the magnetic field generator may be provided with a mechanism for adjusting the distance between the upper surface of the magnetic field generator and the target surface.
  • Comparative Example 1 The straight part permanent magnet unit 4 and the corner part permanent magnet unit 5 were replaced with a straight part permanent magnet 40 and a corner part permanent magnet 50, respectively, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b).
  • Example 1 From the magnetic field generator 1 surface of Example 1 and Comparative Example 1 (surface facing the target), the magnetic flux density at a position of 25 mm (corresponding to the position of the target surface) is obtained by magnetic field analysis, and the magnetic flux density with respect to the target surface of the magnetic flux density
  • the parallel component (magnetic flux density parallel component) and the vertical component (magnetic flux density vertical component) are divided into A line (center of straight line), B line (corner) as shown in Fig. 12 (a) and Fig. 12 (b). Part), C line (corner part), and D line (corner part), and plotted in FIG. 13 (Example 1) and FIG. 14 (Comparative Example 1).

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Abstract

　直線部及びコーナー部からなるレーストラック形状を有し、非磁性体のベース上に、(a)直線状の中央磁極部材と、(b)前記中央磁極部材を取り囲むように設置された外周磁極部材と、(c)前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間に配置された、ターゲット面に対して垂直な方向に磁化された複数の垂直永久磁石と、(d)その両側に配置されたターゲット面に対して平行な方向に磁化された複数の第1及び第2の水平永久磁石とを有し、前記第1及び第2の水平永久磁石の、前記垂直永久磁石に対向する側の極が、前記垂直永久磁石のターゲット表面に対向する側の極と同じであるマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。

Description

マグネトロンスパッタリング用磁場発生装置
　本発明は、基板表面に薄膜を形成するために使用されるマグネトロンスパッタリング装置に組み込まれる磁場発生装置に関する。
　スパッタリングとは、Ar等の不活性物質を高速で衝突させることによりターゲットを構成する原子や分子がたたき出される現象をいい、このたたき出された原子や分子を基板上に付着させることで、薄膜を形成することができる。マグネトロンスパッタリング法は、陰極内部に磁場を組み込むことにより、基板へのターゲット物質の堆積速度を向上させることができ、しかも基板への電子の衝突が起こらないため低温で成膜が可能な手法である。従って、半導体IC、フラットパネルディスプレー、太陽電池等の電子部品や、反射膜等の製造プロセスにおいては、基板表面に薄膜を形成するためにマグネトロンスパッタリング法が多く用いられている。
　マグネトロンスパッタリング装置は、真空チャンバー内に陽極側の基板と、基板と相対するように配置したターゲット(陰極)と、ターゲットの下方に配置した磁場発生装置とを具備する。陽極と陰極との間に電圧を印加することによりグロー放電を起こし、真空チャンバー内の不活性ガス(0.1 Pa程度のArガス等)をイオン化させ、一方でターゲットから放出された二次電子を磁場発生装置により形成した磁場により捕獲し、ターゲット表面でサイクロイド運動を行わせる。電子のサイクロイド運動によりガス分子のイオン化が促進されるため、膜の生成速度は磁場を用いない場合に比べ格段に大きくなり、膜の付着強度が大きくなる。
　特開2008-156735号は、図15(a)及び図15(b)に示すような、非磁性体からなるベース210と、その表面に設置された棒状の中央磁極片220と、その周囲に設けられた長円形状の外周磁極片230と、前記中央磁極片と前記外周磁極片との間に配置された複数の永久磁石240,250とを有し、前記永久磁石240,250は水平方向に磁化されかつ同極性の磁極が前記中央磁極片に対向するように配置されているとともに、前記中央磁極片の高さ及び前記外周磁極片の高さは前記永久磁石の高さ以上に形成されているマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置200を開示しており、この磁場発生装置を使用することにより、プラズマ状態の不活性ガスの閉じこめに必要な強度(磁束密度水平成分が10 mT以上)の磁場領域が、特にコーナー部において広がるので、コーナー部でのエロージョン領域を拡大させ、直線部及びコーナー部のエロージョンを均一にすることができると記載している。
　しかしながら、この磁場発生装置によって得られる磁場は、中央磁極片に対向する部分の磁束密度が他の部分に比べて低いため、ターゲットの中央部分(中央磁極片に対向する部分)のエロージョン進行が遅い。ターゲットの使用効率をさらに向上させるため、ターゲット上の磁束密度の分布を平均化し、ターゲットの中央磁極片に対向する部分のエロージョン進行を相対的に速めることのできる技術の開発が望まれている。
　特公平7-74439号は、内側磁極と、この内側磁極を取り囲んだ反対の極性を持つ外側磁極と、前記内側磁極から外側磁極近傍の両磁極上に配置されたターゲット材とを有し、前記両磁極は垂直方向の磁化を有する永久磁石,又は軟磁性体からなり、前記両磁極間に、水平方向の磁化を有する永久磁石を設け、さらに前記外側磁極の外側面に前記水平方向とは逆向きの磁化を有する永久磁石を設けたマグネトロンスパッタ装置を開示しており、ターゲット材上のプラズマを安定に保持すると同時に、ターゲット材の局所的なエロージョンを防止し、ターゲット材の寿命を著しく長くすることができると記載している。
　しかしながら、特公平7-74439号に記載のマグネトロンスパッタ装置は、ターゲット材の局所的なエロージョンを防止するために、ターゲット材よりも外側(外側磁極の外側)にまで永久磁石を設けた構成になっているため、磁気発生装置が大型化するとともに、コストアップするという問題がある。
　従って、本発明の目的は、ターゲットの中央磁極部材に対向する部分のエロージョン進行を相対的に速めることにより、ターゲット上の磁束密度の分布を平均化し、ターゲットの利用効率を向上させることのできるマグトロンスパッタリング用磁場発生装置を提供することである。
　上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、直線状の中央磁極部材と、外周磁極部材とによって形成されるレーストラック状の領域に、ターゲット面に対して平行な方向に磁化された複数の永久磁石を設置してなるマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記永久磁石をターゲット面に対して垂直な方向に磁化された複数の永久磁石とその両側に配置されたターゲット面に対して平行な方向に磁化された複数の永久磁石とを組み合わせてなる磁石ユニットに置き換えることにより、中央磁極片に対向するターゲット面上の磁束密度垂直成分(ターゲット表面に対して垂直な成分)が低下し、ターゲットの中央磁極片に対向する部分のエロージョン進行を相対的に速めることができることを見出し、本発明に想到した。
　すなわち、本発明の、ターゲットに対向し、ターゲット表面に磁場を発生させるためのマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置は、
　直線部及びコーナー部からなるレーストラック形状を有し、
　非磁性体からなるベース上に、(a)直線状の中央磁極部材と、(b)前記中央磁極部材を取り囲むように設置された外周磁極部材と、(c)前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間に、前記中央磁極部材を取り囲むように、かつ磁化方向が前記ターゲット表面に垂直になるように配置された複数の垂直永久磁石と、(d)前記中央磁極部材と前記垂直永久磁石との間に、一方の磁極が前記中央磁極部材に対向し、他方の磁極が前記垂直永久磁石に対向するように設置された複数の第1の水平永久磁石と、(e)前記外周磁極部材と前記垂直永久磁石との間に、一方の磁極が前記外周磁極部材に対向し、他方の磁極が前記垂直永久磁石に対向するように設置された複数の第2の水平永久磁石とを有し、
　前記第1の水平永久磁石及び第2の水平永久磁石の、前記垂直永久磁石に対向する側の極が、前記垂直永久磁石の前記ターゲット表面に対向する側の極と同じであることを特徴とする。
　前記第1の水平永久磁石及び第2の水平永久磁石の磁化方向長さの合計は、前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間隔の50～95%であるのが好ましい。
　前記第1及び第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが等しく、それらの前記厚さを100としたとき、前記垂直永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さは0～150であるのが好ましい。
　前記コーナー部を構成する垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石の、前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さは、それぞれ前記直線部を構成する前記垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石の、前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さの30～100%であるのが好ましい。
　前記コーナー部を構成する第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さは、前記コーナー部を構成する第1の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さよりも薄いのが好ましい。
　前記コーナー部を構成する垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石が、平面視で前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間隙の面積の30%以上を占めるのが好ましい。
　前記コーナー部の、前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間隙は、前記垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石と、前記垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石以外の部分を充填する非磁性体のスペーサとから構成してもよい。
　前記コーナー部を構成する中央磁極部材の端部、外周磁極部材及び垂直永久磁石のうちの一部又は全部を除去してマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置を構成してもよい。
　本発明のもう一つのマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置は、
　非磁性体からなるベース上に、(a)直線状の中央磁極部材と、(b)前記中央磁極部材を取り囲むように設置された外周磁極部材と、(c)前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間に、前記中央磁極部材を取り囲むように設置された中間磁極部材と、(d)前記中央磁極部材と前記中間磁極部材との間に、一方の磁極が前記中央磁極部材に対向し、他方の磁極が前記中間磁極部材に対向するように設置された複数の第1の水平永久磁石と、(e)前記外周磁極部材と前記中間磁極部材との間に、一方の磁極が前記外周磁極部材に対向し、他方の磁極が前記中間磁極部材に対向するように設置された複数の第2の水平永久磁石とを有し、
　前記第1の水平永久磁石及び第2の水平永久磁石の、前記中間磁極部材に対向する側の極が同じであることを特徴とする。
　前記中間磁極部材の幅は、前記第1の水平永久磁石及び第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さの10～75%の長さであるのが好ましい。
　前記第1及び第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが等しく、それらの前記厚さを100としたとき、前記中間磁極部材の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが0～150であるのが好ましい。
　前記コーナー部を構成する中央磁極部材の端部、外周磁極部材及び中間磁極部材のうちの一部又は全部を除去してマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置を構成してもよい。
　前記ターゲット表面に印加される磁場を、前記直線部において軸方向と直交する方向について測定したとき、前記ターゲット表面に対して平行な方向の磁束密度の極大値が、前記中央磁極部材に対向する部分の前記ターゲット表面に対して垂直な方向の磁束密度よりも大きいのが好ましい。
　前記ターゲット表面に印加される磁場の、前記ターゲット表面に対して垂直な方向の磁束密度がゼロとなる位置において、前記ターゲット表面に対して平行な方向の磁束密度は10 mT以上であるのが好ましい。
　本発明の磁場発生装置を用いることにより、ターゲットの中央磁極部材に対向する部分のエロージョン進行が相対的に速まり、ターゲットのエロージョン進行をより均一にできるので、ターゲットの利用効率を向上させることができる。
　本発明の磁場発生装置を用いることにより、ターゲット又は磁場発生装置を機械的に揺動する機構が必要なくなるため、装置が小型化し、コストダウンが図れる。
本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置の一例を示す平面図である。 図1(a)におけるA-A断面図である。 図1(a)におけるB-B断面図である。 本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置の他の一例を示す平面図である。 図2(a)におけるC-C断面図である。 図2(a)におけるD-D断面図である。 本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置のさらに他の一例を示す平面図である。 図3(a)におけるE-E断面図である。 図3(a)におけるF-F断面図である。 本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置のさらに他の一例を示す平面図である。 図4(a)におけるG-G断面図である。 図4(a)におけるH-H断面図である。 本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置のさらに他の一例を示す平面図である。 図5(a)におけるI-I断面図である。 図5(a)におけるJ-J断面図である。 本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置のさらに他の一例を示す平面図である。 図6(a)におけるK-K断面図である。 図6(a)におけるL-L断面図である。 本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置のコーナー部用磁石の他の一例を示す断面図である。 本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置のコーナー部の他の一例を示す平面図である。 本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置のコーナー部のさらに他の一例を示す平面図である。 実施例1の磁場発生装置を示す平面図である。 図10(a)におけるM-M断面図である。 比較例1の磁場発生装置を示す平面図である。 図11(a)におけるN-N断面図である。 実施例1の磁場発生装置におけるAライン、Bライン、Cライン及びDラインを示す模式図である。 比較例1の磁場発生装置におけるAライン、Bライン、Cライン及びDラインを示す模式図である。 実施例1の磁場発生装置によってターゲット面上に発生する磁束密度の平行成分及び垂直成分をAライン、Bライン、Cライン及びDラインに沿ってプロットしたグラフである。 比較例1の磁場発生装置によってターゲット面上に発生する磁束密度の平行成分及び垂直成分をAライン、Bライン、Cライン及びDラインに沿ってプロットしたグラフである。 従来のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置の一例を示す平面図である。 図15(a)におけるO-O断面図である。
[1] マグネトロンスパッタリング用磁場発生装置
(A)全体構成
　本発明のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置は、ターゲット表面にレーストラック状の磁場を発生させるための装置であり、例えば図1(a)、図1(b)及び図1(c)に示すように、ターゲット7に対向し、直線部20及び2つのコーナー部30,30からなるレーストラック形状を有している。
(1)第1の構成
　第1のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置1は、非磁性体からなるベース6上に、(a)直線状の中央磁極部材2と、(b)前記中央磁極部材2を取り囲むように設置された外周磁極部材3と、(c)前記中央磁極部材2と前記外周磁極部材3との間に、前記中央磁極部材2を取り囲むように、かつ磁化方向が前記ターゲット表面7aに垂直になるように配置された複数の垂直永久磁石4a,5aと、(d)前記中央磁極部材2と前記垂直永久磁石4a,5aとの間に、一方の磁極が前記中央磁極部材2に対向し、他方の磁極が前記垂直永久磁石4a,5aに対向するように設置された複数の第1の水平永久磁石4b,5bと、(e)前記外周磁極部材3と前記垂直永久磁石4a,5aとの間に、一方の磁極が前記外周磁極部材3に対向し、他方の磁極が前記垂直永久磁石4a,5aに対向するように設置された複数の第2の水平永久磁石4c,5cとを有し、前記第1の水平永久磁石4b,5b及び第2の水平永久磁石4c,5cの、前記垂直永久磁石4a,5aに対向する側の極が、前記垂直永久磁石4a,5aの前記ターゲット表面7aに対向する側の極と同じであることを特徴とする。
(i)直線部の構成
　直線部20は、例えば図1(a)及び図1(b)に示すように、非磁性体からなるベース6上に設置された(a)四角柱状の中央磁極部材2と、(b)前記中央磁極部材2と平行に、前記中央磁極部材2の両側に離間して設置された四角柱状の2つの外周磁極部材3と、(c)前記中央磁極部材2及び前記外周磁極部材3との間に、前記中央磁極部材2及び外周磁極部材3と平行に、磁化方向が前記ターゲット表面7aに垂直で、一方の同極性の磁極(図ではN極)が前記ターゲット表面7aに対向するように連接して配置された、平面視で長方形の複数の垂直永久磁石4aと、(d)前記中央磁極部材2と前記垂直永久磁石4aとの間に、磁化方向がターゲット表面7aに対して平行で、一方の同極性の磁極(図ではS極)が中央磁極部材2に対向し、他方の同極性の磁極(図ではN極)が前記垂直永久磁石4aに対向するように設置された、平面視で長方形の複数の第1の水平永久磁石4bと、(e)前記外周磁極部材3と前記垂直永久磁石4aとの間に、磁化方向がターゲット表面7aに対して平行で、一方の同極性の磁極(図ではS極)が前記外周磁極部材3に対向し、他方の同極性の磁極(図ではN極)が前記垂直永久磁石4aに対向するように設置された、平面視で長方形の複数の第2の水平永久磁石4cとからなり、前記第1の水平永久磁石4b及び第2の水平永久磁石4cの、前記垂直永久磁石4aに対向する側の極(図ではN極)が、前記垂直永久磁石4aの前記ターゲット表面に対向する側の極(図ではN極)と同じである。
　直線部20には、前記垂直永久磁石4a、第1の水平永久磁石4b及び第2の水平永久磁石4cが連接してなる永久磁石ユニット4が、前記中央磁極部材2と前記外周磁極部材3との間隙を充填するように配置される。前記永久磁石ユニット4は、第1の水平永久磁石4bの磁化方向(各永久磁石が連接する方向)長さLb及び第2の水平永久磁石4cの磁化方向(各永久磁石が連接する方向)長さLcの合計(Lb+Lc)が、前記永久磁石ユニット4の全長L(連接方向の長さ)の50～95%となるように構成されるのが好ましく、前記全長Lの80～90%となるように構成されるのがより好ましい。従って、前記垂直永久磁石4aの前記連接方向長さLa(前記第1の水平永久磁石4bと第2の水平永久磁石4cとの間隔に相当)は、前記全長Lの5～50%となるように構成されるのが好ましく、前記全長Lの10～20%となるように構成されるのがより好ましい。前記第1の水平永久磁石4bの磁化方向長さLb及び第2の水平永久磁石4cの磁化方向長さLcは異なっていても良いが、ほぼ同じ長さであるのが好ましい。
　第1の水平永久磁石4bのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtb、及び第2の水平永久磁石4cのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtcは、お互いに等しいのが好ましく、垂直永久磁石4aのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtaは、厚さLtb及び厚さLtcと同じであっても異なっていてもよい。この垂直永久磁石4aのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtaを変化させることによって、発生させる磁場の強度及び分布を調節することができる。前記垂直永久磁石4aのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtaは、前記厚さLtb及び厚さLtcの50～150%であるのが好ましく、80～120%であるのがより好ましい。前記厚さLtaは、直線部を構成する全ての垂直永久磁石4aで同じである必要はなく、目的に応じて、部分的に厚さLtaを変化させてもよい。
　前記垂直永久磁石4a、第1の水平永久磁石4b、及び第2の水平永久磁石4cは、それぞれの永久磁石を前記ベース6上に、接着剤等で貼りつけて配置してもよいし、あらかじめ前記垂直永久磁石4a、第1の水平永久磁石4b、及び第2の水平永久磁石4cを貼り合わせて一体に構成した永久磁石ユニット4を前記ベース6上に貼りつけて配置しても良い。また各垂直永久磁石4a、第1の水平永久磁石4b、及び第2の水平永久磁石4cは、2個以上の永久磁石から構成されていても良い。
　図1(a)では、前記中央磁極部材2及び前記外周磁極部材3との間に、垂直永久磁石4a、第1の水平永久磁石4b、及び第2の水平永久磁石4cからなる永久磁石ユニット4を複数個連接させて直線部20の磁気回路を構成しているが、これらの複数の永久磁石ユニット4によって構成する代わりに、一体に形成された永久磁石ユニット4を用いて直線部20の磁気回路を構成してもよい。また必要な磁場強度や磁石の材質に応じて、複数の永久磁石ユニット4を離間して並べて直線部20の磁気回路を構成してもよい。離間して配置する場合、永久磁石ユニット4と永久磁石ユニット4との間隙は、非磁性のスペーサで充填しても良いし、何も置かなくても良い。永久磁石ユニット4の数及び大きさは特に限定されず、製造上又は組立易さの観点からどのような大きさに分割してもよく、またそれぞれの大きさが異なっていても良い。
(ii)コーナー部の構成
　コーナー部30は、例えば図1(a)及び図1(c)に示すように、(a)中央磁極部材2の端部2aと、(b)前記中央磁極部材2の端部2aを中心として半多角形状に設置されたコーナー部外周磁極部材3cと、(c)前記中央磁極部材2の端部2aと前記コーナー部外周磁極部材3cとの間に、前記コーナー部外周磁極部材3cと平行に、磁化方向が前記ターゲット表面7aに垂直で、一方の同極性の磁極(図ではN極)が前記ターゲット表面7aに対向するように連接して配置された、平面視で台形の複数の垂直永久磁石5aと、(d)前記中央磁極部材2の端部2aと前記垂直永久磁石5aとの間に、磁化方向がターゲット表面7aに対して平行で、一方の同極性の磁極(図ではS極)が中央磁極部材2の端部2aに対向し、他方の同極性の磁極(図ではN極)が前記垂直永久磁石5aに対向するように設置された、平面視で台形の複数の第1の水平永久磁石5bと、(e)前記コーナー部外周磁極部材3cと前記垂直永久磁石5aとの間に、磁化方向がターゲット表面7aに対して平行で、一方の同極性の磁極(図ではS極)が前記コーナー部外周磁極部材3cに対向し、他方の同極性の磁極(図ではN極)が前記垂直永久磁石5aに対向するように設置された、平面視で台形の複数の第2の水平永久磁石5cとからなり、前記第1の水平永久磁石5b及び第2の水平永久磁石5cの、前記垂直永久磁石5aに対向する側の極(図ではN極)が、前記垂直永久磁石5aの前記ターゲット表面に対向する側の極(図ではN極)と同じである。前記中央磁極部材2の端部2a及び前記コーナー部外周磁極部材3cは、図1(a)では半多角形状だが、半円状であってもよい。また前記垂直永久磁石5a、第1の水平永久磁石5b及び第2の水平永久磁石5cは、図1(a)では平面視で台形であるが、平面視で長方形であっても良い。
　コーナー部30には、前記垂直永久磁石5a、第1の水平永久磁石5b及び第2の水平永久磁石5cが連接してなる永久磁石ユニット5が、前記中央磁極部材2の端部2aと前記コーナー部外周磁極部材3cとの間隙を充填するように配置される。前記永久磁石ユニット5の構成は、前述した直線部用の永久磁石ユニット4の構成と同様である。すなわち前記永久磁石ユニット5は、第1の水平永久磁石5bの磁化方向(各永久磁石が連接する方向)長さLb'及び第2の水平永久磁石5cの磁化方向(各永久磁石が連接する方向)長さLc'の合計(Lb'+Lc')が、前記永久磁石ユニット5の全長L'(連接方向の長さ)の50～95%となるように構成されるのが好ましく、前記全長L'の80～90%となるように構成されるのがより好ましい。従って、前記垂直永久磁石5aの前記連接方向長さLa'(前記第1の水平永久磁石5bと第2の水平永久磁石5cとの間隔に相当)は、前記全長L'の5～50%となるように構成されるのが好ましく、前記全長L'の10～20%となるように構成されるのがより好ましい。前記第1の水平永久磁石5bの磁化方向長さLb'及び第2の水平永久磁石5cの磁化方向長さLc'は異なっていても良いが、ほぼ同じ長さであるのが好ましい。
　前記永久磁石ユニット5の前記全長L'、垂直永久磁石5aの長さLa'、第1の水平永久磁石5bの長さLb'及び第2の水平永久磁石5cの長さLc'は、前記永久磁石ユニット4の対応する部分の長さ(全長L、長さLa、長さLb及び長さLc)と同じになるように構成してもよいが、コーナー部分のターゲットのエロージョン領域を拡張する等の目的に応じて、前記永久磁石ユニット4の対応する部分の長さと異なる長さで構成しても良い。この場合でも、コーナー部の垂直永久磁石5aの連接方向長さLa'は、直線部の垂直永久磁石4aの連接方向長さLaと同じにするのが好ましい。
　第1の水平永久磁石5bのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtb'、及び第2の水平永久磁石5cのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtc'は、お互いに等しいのが好ましく、垂直永久磁石5aのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLta'は、厚さLtb'及び厚さLtc'と同じであっても異なっていてもよい。この垂直永久磁石5aのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLta'を変化させることによって、発生させる磁場の強度及び分布を調節することができる。前記垂直永久磁石5aのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLta'は、前記厚さLtb'及び厚さLtc'の50～150%であるのが好ましく、80～120%であるのがより好ましい。前記厚さLta'は、コーナー部を構成する全ての垂直永久磁石5aで同じである必要はなく、目的に応じて、部分的に厚さLta'を変化させてもよい。
　コーナー部用の永久磁石ユニット5は、図1(a)に示すように、中央磁極部材2の端部2aと、中央磁極部材2の端部2aを中心として半多角形状に設置されたコーナー部外周磁極部材3cとの間隙を全て充填するように配置されていてもよいし、図7に示すように、コーナー部用永久磁石ユニット5とコーナー部用永久磁石ユニット5との間に間隙5eを空けて配置しても良い。このように間隙5eを開けてコーナー部用永久磁石ユニット5を配置することによりターゲット表面上の磁束密度を調節することができる。間隙5eには、非磁性体のスペーサを充填しても良い。中央磁極部材2の端部2aとコーナー部外周磁極部材3cとの間隙の総面積に対するコーナー部用永久磁石ユニット5の占有率は、特に限定しないが、30%以上であるのが好ましい。
　コーナー部用永久磁石ユニット5の平面視による形状は、コーナー部外周磁極部材3cの形状に応じて設定するのが好ましい。コーナー部用永久磁石ユニット5は、図7に示すように、コーナー部外周磁極部材3cが半多角形状である場合、平面視でほぼ台形であるのが好ましく、図8に示すように、コーナー部外周磁極部材3cが半円状の場合、平面視でほぼ扇形であるのが好ましい。また図9に示すように、平面視で長方形であっても良い。コーナー部用永久磁石ユニット5の数及び大きさは特に限定されず、製造上又は組立易さの観点からどのような大きさに分割してもよく、またそれぞれの大きさが異なっていても良い。
　前記垂直永久磁石5a、第1の水平永久磁石5b、及び第2の水平永久磁石5cは、それぞれの永久磁石を前記ベース6上に、接着剤等で貼りつけて配置してもよいし、あらかじめ前記垂直永久磁石5a、第1の水平永久磁石5b、及び第2の水平永久磁石5cを貼り合わせて一体に構成したコーナー部用永久磁石ユニット5を前記ベース6上に貼りつけて配置しても良い。また各垂直永久磁石5a、第1の水平永久磁石5b、及び第2の水平永久磁石5cは、2個以上の永久磁石から構成されていても良い。
　前記垂直永久磁石5aのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLta'、前記第1の水平永久磁石5bのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtb'、及び前記第2の水平永久磁石5cのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtc'は、前記直線部を構成する永久磁石ユニット4の対応する部分の厚さ(それぞれLta、Ltb、及びLtc)と同じになるように構成してもよいが、コーナー部分のターゲットのエロージョン領域を拡張する等の目的に応じて、前記直線部を構成する永久磁石ユニット4の対応する部分の厚さと異なる厚さで構成しても良い。
　例えば、図2(a)、図2(b)及び図2(c)に示すように、コーナー部用永久磁石ユニット5のターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLt'が、直線部用永久磁石ユニット4のターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtよりも薄くなるように構成してもよい。ここでコーナー部用永久磁石ユニット5を薄くする場合、コーナー部30のベース6を厚くして、コーナー部用永久磁石ユニット5とターゲット表面7aとの距離は変更しないようにするのが好ましい。このような構成にすることにより、コーナー部に対応する部分のターゲット表面上の磁束密度を調節することができる。コーナー部用永久磁石ユニット5の前記厚さLt'は、必要に応じて適宜設定することができるが、直線部用永久磁石ユニット4の前記厚さLtの30～100%であるのが好ましい。
　さらにターゲット表面上の磁束密度を調節するために、例えば図3(a)、図3(b)及び図3(c)に示すように、前記コーナー部を構成する中央磁極部材の端部2a、外周磁極部材3c及び垂直永久磁石5aを除去することもできる。前記コーナー部の中央磁極部材の端部2a、外周磁極部材3c及び垂直永久磁石5aを全て除去しても良いが、ターゲット表面上の磁束密度を適度な大きさに調節するため、それらのうちの一部を除去してもよい。一部を除去する場合、両コーナー部30,30で対称になるように、また中央磁極部材2の長軸を通りターゲット表面に直交する面に対して対称(図3(a)の上下で対称)になるように構成するのが好ましい。
(2)第2の構成
　前記第1の構成において、前記直線部20を構成する垂直永久磁石4a及びコーナー部30を構成する垂直永久磁石5aを、図4(a)、図4(b)及び図4(c)に示すように、磁性体(軟磁性体)からなる中間磁極部材8に置き換えてマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置を構成しても良い。前記直線部20を構成する垂直永久磁石4a及びコーナー部30を構成する垂直永久磁石5aの全てを中間磁極部材8に置き換えても良いし、一部だけを中間磁極部材8に置き換えても良い。第2の構成は、垂直永久磁石4a,5aを中間磁極部材8に置き換えた以外、前記第1の構成と同様なので、以下中間磁極部材8についてのみ詳細に説明する。
(i)直線部の構成
　前記中間磁極部材8の幅は、前記直線部20を構成する第1の水平永久磁石4b及び第2の水平永久磁石4cのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さの10～75%の長さであるのが好ましく、20～60%の長さであるのがより好ましい。
　前記中間磁極部材8のターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtaは、第1の水平永久磁石4bのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtb、及び第2の水平永久磁石4cのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtcと同じであっても異なっていてもよい。この中間磁極部材8のターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtaを変化させることによって、発生させる磁場の強度及び分布を調節することができる。前記中間磁極部材8のターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtaは、前記厚さLtb及び厚さLtcの50～150%であるのが好ましく、80～120%であるのがより好ましい。
(ii)コーナー部の構成
　前記中間磁極部材8の幅は、前記第1の水平永久磁石5b及び第2の水平永久磁石5cのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さの10～75%の長さであるのが好ましく、20～60%の長さであるのがより好ましい。
　前記中間磁極部材8のターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLta'は、第1の水平永久磁石5bのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtb'、及び第2の水平永久磁石5cのターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLtc'と同じであっても異なっていてもよい。この中間磁極部材8のターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLta'を変化させることによって、発生させる磁場の強度及び分布を調節することができる。前記中間磁極部材8のターゲット表面7aに垂直な方向の厚さLta'は、前記厚さLtb'及び厚さLtc'の50～150%であるのが好ましく、80～120%であるのがより好ましい。
　さらにターゲット表面上の磁束密度を調節するために、例えば図5(a)、図5(b)及び図5(c)に示すように、前記コーナー部を構成する中央磁極部材の端部2a、外周磁極部材3c及び中間磁極部材8を除去することもできる。前記コーナー部の中央磁極部材の端部2a、外周磁極部材3c及び中間磁極部材8を全て除去しても良いが、ターゲット表面上の磁束密度を適度な大きさに調節するため、それらのうちの一部を除去してもよい。一部を除去する場合、両コーナー部30,30で対称になるように、また中央磁極部材2の長軸を通りターゲット表面に直交する面に対して対称(図5(a)の上下で対称)になるように構成するのが好ましい。
(3)第3の構成
　前記第1の構成において、前記直線部20を構成する中央磁極部材2、外周磁極部材3及び垂直永久磁石4a、並びに前記コーナー部30を構成する中央磁極部材の端部2a、外周磁極部材3c及び垂直永久磁石5aを全て除去して、図6(a)、図6(b)及び図6(c)に示すようにマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置を構成しても良い。
(B)永久磁石
　直線部及びコーナー部を構成する永久磁石は、公知の永久磁石材料で形成することができる。永久磁石材料の材質は設備の構成(磁場発生装置からターゲットまでの距離)や必要な磁場強度によって適宜設定すれば良い。本発明においては、ターゲット表面7aにおける磁場の磁束密度垂直成分がゼロとなる位置における磁束密度の平行成分が10 mT以上となるように永久磁石を選択するのが好ましい。
　高い磁束密度を得たい場合には、R(Nd等の希土類元素のうちの少なくとも一種)、T(Fe又はFe及びCo)及びBを必須成分とするR-T-B系異方性焼結磁石等の希土類磁石(耐食性の点から各種の表面処理を施したもの)を使用すれば良く、必要な磁束密度がそれほど高くないときにはフェライト磁石でも良い。また直線部とコーナー部との磁束密度を変えたい場合には、それぞれに必要な磁束密度にあわせ、直線部用永久磁石、及びコーナー部用永久磁石の材質や寸法を設定すれば良い。
(C)磁極部材
　磁極部材には公知の磁性体(軟磁性体)を用いるのが好ましい、特に磁性を有する鋼材を用いるのが好ましい。
[2]その他の態様
　本発明の磁場発生装置を複数台所定間隔で並列に配置することにより、一体型のターゲットを使用して大型の基板に成膜することができる。また磁場発生装置には、磁場発生装置の上面とターゲット面との距離を調節する機構を設けてもよい。
　本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
実施例1
　図10(a)及び図10(b)に示すように、Al-Mg系合金(A5052)製のベース6上に、フェライト系ステンレス(SUS430)製の中央磁極部材2、外周磁極部材3、及びフェライト焼結磁石(日立金属製NMF-12F、残留磁束密度：約450 mT)からなる直線部用永久磁石ユニット4(垂直永久磁石4a、第1の水平永久磁石4b及び第2の水平永久磁石4c)及びコーナー部用永久磁石ユニット5(垂直永久磁石5a、第1の水平永久磁石5b及び第2の水平永久磁石5c)を配置し、磁場発生装置1(W＝160 mm、L＝70 mm、La＝10 mm、Lb＝30 mm、Lc＝30 mm、a＝10 mm、b＝5 mm、及びc＝25 mm)を作製した。
比較例1
　直線部用永久磁石ユニット4及びコーナー部用永久磁石ユニット5を、図11(a)及び図11(b)に示すように、それぞれ直線部用永久磁石40及びコーナー部用永久磁石50に置き換えた以外実施例1と同様にして磁場発生装置1(W＝170 mm、L＝75 mm、a＝10 mm、b＝5 mm、及びc＝25 mm)を作製した。
　実施例1及び比較例1の磁場発生装置1表面(ターゲットと対向する面)から25 mmの位置(ターゲット表面の位置に相当)における磁束密度を磁場解析により求め、前記磁束密度のターゲット表面に対して平行な成分(磁束密度平行成分)及び垂直な成分(磁束密度垂直成分)を、図12(a)及び図12(b)に示すように、Aライン(直線部中央)、Bライン(コーナー部)、Cライン(コーナー部)及びDライン(コーナー部)に沿って求め、図13(実施例1)及び図14(比較例1)にプロットした。
　図13及び図14から、直線部用永久磁石40及びコーナー部用永久磁石50を直線部用永久磁石ユニット4及びコーナー部用永久磁石ユニット5に置き換えたことにより、中央磁極部材2に対向する部分(中心からの距離が0 mm近辺)の磁束密度垂直成分が低下し、かつ磁束密度垂直成分がゼロとなる点が中心方向に移動した。これらの結果から、本発明の磁場発生装置(実施例1)は、従来のもの(比較例1)に比べて、特にターゲットの中央磁極部材2に対向する部分のエロージョンが相対的に促進され、ターゲットの利用効率が向上すると予測できる。

Claims (14)

  1. 　ターゲットに対向し、ターゲット表面に磁場を発生させるための、直線部及びコーナー部からなるレーストラック形状のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置であって、
    　非磁性体からなるベース上に、(a)直線状の中央磁極部材と、(b)前記中央磁極部材を取り囲むように設置された外周磁極部材と、(c)前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間に、前記中央磁極部材を取り囲むように、かつ磁化方向が前記ターゲット表面に垂直になるように配置された複数の垂直永久磁石と、(d)前記中央磁極部材と前記垂直永久磁石との間に、一方の磁極が前記中央磁極部材に対向し、他方の磁極が前記垂直永久磁石に対向するように設置された複数の第1の水平永久磁石と、(e)前記外周磁極部材と前記垂直永久磁石との間に、一方の磁極が前記外周磁極部材に対向し、他方の磁極が前記垂直永久磁石に対向するように設置された複数の第2の水平永久磁石とを有し、
    　前記第1の水平永久磁石及び第2の水平永久磁石の、前記垂直永久磁石に対向する側の極が、前記垂直永久磁石の前記ターゲット表面に対向する側の極と同じであることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  2. 　請求項1に記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記第1の水平永久磁石及び第2の水平永久磁石の磁化方向長さの合計が、前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間隔の50～95%であることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  3. 　請求項1又は2に記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記第1及び第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが等しく、それらの前記厚さを100としたとき、前記垂直永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが0～150であることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  4. 　請求項1～3のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記コーナー部を構成する垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが、それぞれ前記直線部を構成する垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さの30～100%であることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  5. 　請求項4に記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記コーナー部を構成する第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが、前記コーナー部を構成する第1の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さよりも薄いことを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  6. 　請求項1～5のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記コーナー部を構成する垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石が、平面視で前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間隙の面積の30%以上を占めることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  7. 　請求項6に記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記コーナー部の、前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間隙は、前記垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石と、前記垂直永久磁石、第1の水平永久磁石、及び第2の水平永久磁石以外の部分を充填する非磁性体のスペーサとからなることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  8. 　請求項1～7のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置から、前記コーナー部を構成する中央磁極部材の端部、外周磁極部材及び垂直永久磁石のうちの一部又は全部を除去した構成を有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  9. 　ターゲットに対向し、ターゲット表面に磁場を発生させるための、直線部及びコーナー部からなるレーストラック形状のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置であって、
    　非磁性体からなるベース上に、(a)直線状の中央磁極部材と、(b)前記中央磁極部材を取り囲むように設置された外周磁極部材と、(c)前記中央磁極部材と前記外周磁極部材との間に、前記中央磁極部材を取り囲むように設置された中間磁極部材と、(d)前記中央磁極部材と前記中間磁極部材との間に、一方の磁極が前記中央磁極部材に対向し、他方の磁極が前記中間磁極部材に対向するように設置された複数の第1の水平永久磁石と、(e)前記外周磁極部材と前記中間磁極部材との間に、一方の磁極が前記外周磁極部材に対向し、他方の磁極が前記中間磁極部材に対向するように設置された複数の第2の水平永久磁石とを有し、
    　前記第1の水平永久磁石及び第2の水平永久磁石の、前記中間磁極部材に対向する側の極が同じであることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  10. 　請求項9に記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記中間磁極部材の幅が、前記第1の水平永久磁石及び第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さの10～75%の長さであることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  11. 　請求項9又は10に記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記第1及び第2の水平永久磁石の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが等しく、それらの前記厚さを100としたとき、前記中間磁極部材の前記ターゲット表面に垂直な方向の厚さが0～150であることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  12. 　請求項9～11のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置から、前記コーナー部を構成する中央磁極部材の端部、外周磁極部材及び中間磁極部材のうちの一部又は全部を除去した構成を有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  13. 　請求項1～12のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記ターゲット表面に印加される磁場を、前記直線部において軸方向と直交する方向について測定したとき、前記ターゲット表面に対して平行な方向の磁束密度の極大値が、前記中央磁極部材に対向する部分の前記ターゲット表面に対して垂直な方向の磁束密度よりも大きいことを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
  14. 　請求項1～13のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置において、前記ターゲット表面に印加される磁場の、前記ターゲット表面に対して垂直な方向の磁束密度がゼロとなる位置において、前記ターゲット表面に対して平行な方向の磁束密度が10 mT以上であることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112359335B (zh) * 2020-10-23 2023-01-17 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其工艺腔室

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02118750U (ja) * 1989-03-08 1990-09-25
JPH04187766A (ja) * 1990-11-22 1992-07-06 Tdk Corp マグネトロン・スパッタリング装置用磁気回路装置
JPH08232063A (ja) * 1996-03-08 1996-09-10 Aneruba Kk スパッタリング装置
JP2008156735A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Hitachi Metals Ltd マグネトロンスパッタリング用磁気回路
WO2012102092A1 (ja) * 2011-01-24 2012-08-02 日立金属株式会社 マグネトロンスパッタリング用磁場発生装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012112040A (ja) * 2010-11-05 2012-06-14 Shin-Etsu Chemical Co Ltd スパッタ装置用磁気回路
WO2012165385A1 (ja) * 2011-05-30 2012-12-06 日立金属株式会社 レーストラック形状のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02118750U (ja) * 1989-03-08 1990-09-25
JPH04187766A (ja) * 1990-11-22 1992-07-06 Tdk Corp マグネトロン・スパッタリング装置用磁気回路装置
JPH08232063A (ja) * 1996-03-08 1996-09-10 Aneruba Kk スパッタリング装置
JP2008156735A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Hitachi Metals Ltd マグネトロンスパッタリング用磁気回路
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