JPH04293772A - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
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- JPH04293772A JPH04293772A JP8356391A JP8356391A JPH04293772A JP H04293772 A JPH04293772 A JP H04293772A JP 8356391 A JP8356391 A JP 8356391A JP 8356391 A JP8356391 A JP 8356391A JP H04293772 A JPH04293772 A JP H04293772A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- electromagnets
- cathode
- sets
- sputtering
- Prior art date
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- Withdrawn
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、マグネトロンスパッタ
装置に関し、特にスパッタリングターゲットにおけるエ
ロージョン領域の広大化の実現によるターゲット利用効
率の向上と、基板上に堆積される膜質分布の均一性の実
現による高性能薄膜の形成を可能ならしめるスパッタリ
ング陰極に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to a magnetron sputtering apparatus, and in particular, the present invention relates to a magnetron sputtering apparatus, and in particular, to improving target utilization efficiency by enlarging the erosion area in a sputtering target, and by realizing uniformity of film quality distribution deposited on a substrate. The present invention relates to a sputtering cathode that enables the formation of high-performance thin films.
【0002】0002
【従来の技術】従来のマグネトロンスパッタカソードの
構造は、特開60−155672号公報に記載のように
カソード中央部と周辺部にそれぞれ極性を上下逆向きに
した永久磁石を配置することによりターゲット上部近傍
に直交磁界を発生させ、放電によって生じたプラズマ中
の電子を直交磁界中に捕獲することにより効率よく正イ
オン(例えばAr+ 等)がターゲット面に衝突し、そ
の結果高速な薄膜形成が可能となっていた。[Prior Art] The structure of a conventional magnetron sputtering cathode is as described in Japanese Patent Laid-Open No. 60-155672, in which permanent magnets with opposite polarities are arranged in the center and periphery of the cathode, respectively, so that the upper part of the target is By generating an orthogonal magnetic field nearby and capturing the electrons in the plasma generated by the discharge in the orthogonal magnetic field, positive ions (such as Ar+) collide efficiently with the target surface, making it possible to form a thin film at high speed. It had become.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】従来はマグネットホル
ダー上の円周部に永久磁石を配置し、一円周部から他円
周部へ磁力線が向かうような磁場分布を実現し、なおか
つマグネットホルダーを回転させることによってターゲ
ット全面において磁場強度の一様化を図っていたが、従
来方法においてはマグネットを回転させることにより摺
動部が生じ、保守面が煩雑であることに加え、永久磁石
を用いたため最適な磁場値の設定が困難であるという問
題があった。[Problem to be Solved by the Invention] Conventionally, permanent magnets were placed around the circumference of a magnet holder to achieve a magnetic field distribution in which lines of magnetic force were directed from one circumference to another. By rotating the magnet, the magnetic field strength was made uniform over the entire surface of the target, but in the conventional method, rotating the magnet created a sliding part, making maintenance complicated, and because permanent magnets were used, There was a problem in that it was difficult to set the optimum magnetic field value.
【0004】そこでこの発明は、以上のような問題を解
決するために摺動部が存在せず、かつターゲット上に分
布する磁場の値を容易に調節できる性能を備えたスパッ
タリングカソードをスパッタ装置に導入することにより
、良好な特性を有する薄膜作成、及び簡便な保守環境を
提供することを目的とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a sputtering device with a sputtering cathode that has no sliding parts and has the ability to easily adjust the value of the magnetic field distributed on the target. The purpose of this introduction is to create thin films with good properties and provide a simple maintenance environment.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、スパッタリングカソード内に1組複数個で
構成される電磁石を複数組配置させ、各電磁石の組に対
して印加する電流の大きさ及び位相を制御することによ
りターゲット面のほぼ全域において大きさの均一な水平
磁場を形成する手段を設けたものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention arranges a plurality of sets of electromagnets in a sputtering cathode, and adjusts the current applied to each set of electromagnets. A means is provided for forming a horizontal magnetic field having a uniform magnitude over almost the entire target surface by controlling the magnitude and phase.
【0006】[0006]
【作用】上記手段はカソード内部に配置された1組複数
個から成る複数組の電磁石によってターゲット面のほぼ
全域において水平磁場を形成しうるためスパッタリング
時のターゲットのエロージョンエリアは広大化し、ター
ゲット面のほぼ全域が均一な速度でスパッタされる。し
かもこのエロージョンエリアのコントロールは電磁石に
印加する電流の波形及び位相等を調節することにより簡
便に行われる。従って本発明によりアノードに設置され
た基板上に堆積される膜厚分布の均一性、及びターゲッ
トの利用効率を高めることが可能になる。[Operation] The above means can form a horizontal magnetic field over almost the entire area of the target surface using multiple sets of electromagnets arranged inside the cathode, so the erosion area of the target during sputtering becomes large and the target surface Almost the entire area is sputtered at a uniform speed. Moreover, this erosion area can be easily controlled by adjusting the waveform, phase, etc. of the current applied to the electromagnet. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the uniformity of the film thickness distribution deposited on the substrate placed on the anode and the utilization efficiency of the target.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳述す
る。図1は本発明の一実施例であるスパッタ装置の概略
図、図2は本実施例のカソードに設置された電磁石の概
略構成図である。本実施例のスパッタ装置は、スパッタ
チャンバー1と、スパッタチャンバー1内にアルゴンガ
スを導入するガス導入管2と、排気管3と、シリコンウ
エハの基板4と、アノード5と、ターゲット6と、カソ
ード8と、電磁石11a,11b、12a,12b、1
3a,13bと、電磁石11a,11b、12a,12
b、13a,13bに加える電流を制御する電流制御装
置10とを備えるものである。なお、9は電流リード線
、18はマグネットホルダである。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of an electromagnet installed in a cathode of this embodiment. The sputtering apparatus of this embodiment includes a sputter chamber 1, a gas introduction pipe 2 for introducing argon gas into the sputter chamber 1, an exhaust pipe 3, a silicon wafer substrate 4, an anode 5, a target 6, and a cathode. 8, and electromagnets 11a, 11b, 12a, 12b, 1
3a, 13b and electromagnets 11a, 11b, 12a, 12
13b, 13a, and 13b. Note that 9 is a current lead wire, and 18 is a magnet holder.
【0008】スパッタチャンバー1内のアノード5とカ
ソード8間に、ある大きさの直流、又は交流の電圧が印
加される際、ガス導入管2からチャンバー1に導入され
るアルゴンが電離し、アノード5とカソード8間に放電
空間が形成される。この際、カソード8内に設置されて
いる電磁石により点線14で示すようなターゲット6面
のほぼ全域に対して水平な磁力線を発生させることによ
り、ターゲット6面の上部近傍に電子が捕獲され、この
電子の存在によってアルゴンイオンが効率よくターゲッ
ト6に衝突しターゲット材料原子がたたき出されアノー
ド5に取付けられた基板4に堆積される。なおイオン衝
突によるターゲット温度の上昇を抑えるためカソード8
下部に設けた穴7a及び7bに冷却水を供給、排水でき
るような構造もこのカソード8は有する。When a DC or AC voltage of a certain magnitude is applied between the anode 5 and cathode 8 in the sputtering chamber 1, the argon introduced into the chamber 1 from the gas introduction pipe 2 is ionized, and the anode 5 A discharge space is formed between the cathode 8 and the cathode 8. At this time, the electromagnet installed in the cathode 8 generates horizontal lines of magnetic force over almost the entire area of the target 6 surface as indicated by the dotted line 14, so that electrons are captured near the top of the target 6 surface. Due to the presence of electrons, argon ions efficiently collide with the target 6, and target material atoms are knocked out and deposited on the substrate 4 attached to the anode 5. In addition, in order to suppress the increase in target temperature due to ion collision, the cathode 8
This cathode 8 also has a structure that allows cooling water to be supplied to and drained from holes 7a and 7b provided at the bottom.
【0009】図2、図3はカソード8内に設置されてい
る電磁石の構成例である。ここでは各組2個ずつの電磁
石で構成されている例を示す。図2は電磁石をカソード
内部において放射状に配置したものであり12a、12
bのようにマグネットホルダ18の直径方向にある2つ
の電磁石を1組とし、その1組の電磁石に対し、点線1
4で示すような磁力線を発生させる。各組の電磁石に対
し、例えば図4のような電流を印加することによりター
ゲット上部で実効的に回転磁場を発生させることができ
る。図2、図4を用いて具体的に説明すると電磁石11
a、11bの組には19の電流、12a、12bの組に
は20の電流、13a、13bの組には21の電流を印
加する。図2以外の例として図3のように電磁石の軸を
マグネットホルダ18の面に対し、垂直に配置する構成
も考えられる。また、電磁石に印加する電流に関しても
図4に示すもの以外に例えば図5のような半波整流を行
った電流の印加も可能である。電磁石の組数も本実施例
では3組であったがそれ以上、あるいはそれ以下に設定
しても当然かまわない。その際、各組の電磁石に印加す
る電流の位相差、及び電流値等の設定を電流制御装置1
0で変更すればよい。FIGS. 2 and 3 show examples of the structure of the electromagnet installed within the cathode 8. FIG. Here, an example is shown in which each set includes two electromagnets. FIG. 2 shows electromagnets 12a, 12 arranged radially inside the cathode.
As shown in b, the two electromagnets located in the diametrical direction of the magnet holder 18 are considered as one set, and the dotted line 1
Generate lines of magnetic force as shown in 4. By applying a current as shown in FIG. 4, for example, to each set of electromagnets, a rotating magnetic field can be effectively generated above the target. To explain specifically using FIGS. 2 and 4, the electromagnet 11
A current of 19 is applied to the set of a and 11b, a current of 20 is applied to the set of 12a and 12b, and a current of 21 is applied to the set of 13a and 13b. As an example other than FIG. 2, it is also possible to consider a configuration in which the axis of the electromagnet is arranged perpendicularly to the surface of the magnet holder 18 as shown in FIG. Furthermore, regarding the current applied to the electromagnet, in addition to the current shown in FIG. 4, it is also possible to apply a half-wave rectified current as shown in FIG. 5, for example. Although the number of sets of electromagnets is three in this embodiment, it is of course possible to set the number to be more or less than that. At that time, the current control device 1 sets the phase difference of the current applied to each set of electromagnets, the current value, etc.
Just change it to 0.
【0010】0010
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ーゲット面のほとんどの領域において水平磁界が得られ
るのでエロージョン面積の増大化を図ることができ、従
ってターゲットの使用効率が高まり経済性の向上に寄与
することができ、しかも摺動部が存在しないので構造が
簡素化され、装置保守が容易なスパッタ装置を提供する
ことができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since a horizontal magnetic field can be obtained in most areas of the target surface, it is possible to increase the erosion area, thereby increasing the usage efficiency of the target and improving economic efficiency. Moreover, since there is no sliding part, the structure is simplified and the sputtering apparatus is easy to maintain.
【図1】本発明の一実施例であるスパッタ装置のチャン
バーの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a chamber of a sputtering apparatus that is an embodiment of the present invention.
【図2】本実施例のカソードに設置された電磁石の概略
構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an electromagnet installed in the cathode of this embodiment.
【図3】本実施例のカソードに設置された電磁石の変形
例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a modification of the electromagnet installed in the cathode of this embodiment.
【図4】本実施例の電磁石の各組に印加する電流波形図
である。FIG. 4 is a diagram of current waveforms applied to each set of electromagnets in this embodiment.
【図5】本実施例の電磁石の各組に印加する他の電流波
形図である。FIG. 5 is another current waveform diagram applied to each set of electromagnets in this embodiment.
1 スパッタチャンバー
2 ガス導入管
3 排気管
4 基板
5 アノード
6 ターゲット
11a,11b、12a,12b、13a,13b、1
5a,15b、16a,16b、17a,17b
電磁石
8 カソード
7a,7b 冷却水口
9 電流リード線
10 電流制御装置
14 磁力線
18 マグネットホルダ1 Sputter chamber 2 Gas introduction pipe 3 Exhaust pipe 4 Substrate 5 Anode 6 Targets 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b, 1
5a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b
Electromagnet 8 Cathode 7a, 7b Cooling water port 9 Current lead wire 10 Current control device 14 Line of magnetic force 18 Magnet holder
Claims (2)
真空槽内にターゲットの備わったカソード電極と円形基
板の設置が可能なアノード電極を相対向して配置し、そ
れらの間で放電を実現することにより前記ターゲットを
構成する粒子を前記円形基板上に堆積せしめて、所望の
薄膜形成が可能なスパッタ装置において、前記カソード
電極内に、前記カソード中心から放射状に配置された電
磁石によって、該カソード面に交わることのない磁場分
布を形成する手段を備えるスパッタ装置。[Claim 1] A cathode electrode equipped with a target and an anode electrode capable of installing a circular substrate are arranged facing each other in a vacuum chamber capable of achieving a degree of vacuum that allows glow discharge, and discharge is realized between them. In this sputtering apparatus, particles constituting the target can be deposited on the circular substrate to form a desired thin film. A sputtering apparatus equipped with means for forming a magnetic field distribution that does not intersect with a surface.
磁石の組を複数組配置し、それらの電磁石の組に対して
、それぞれ位相の異なる電流を印加することにより該カ
ソード面に対し水平方向の回転磁場を実現する請求項1
記載のスパッタ装置。[Claim 2] A plurality of sets of electromagnets each consisting of a plurality of sets are arranged inside the cathode, and currents having different phases are applied to the sets of electromagnets. Claim 1 realizing a rotating magnetic field
The sputtering apparatus described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8356391A JPH04293772A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8356391A JPH04293772A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293772A true JPH04293772A (en) | 1992-10-19 |
Family
ID=13805987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8356391A Withdrawn JPH04293772A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04293772A (en) |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP8356391A patent/JPH04293772A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |