JPH0881769A - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
- Publication number
- JPH0881769A JPH0881769A JP22165594A JP22165594A JPH0881769A JP H0881769 A JPH0881769 A JP H0881769A JP 22165594 A JP22165594 A JP 22165594A JP 22165594 A JP22165594 A JP 22165594A JP H0881769 A JPH0881769 A JP H0881769A
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- permanent magnet
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スパッタ装置に関し、ターゲットの使用効率
の向上を目的とする。 【構成】 マグネトロンスパッタを行うスパッタ装置の
磁界構成部が、永久磁石を中心として、直列接続した複
数の電磁石が同一平面上に同心円状に複数個配列して円
弧状の電磁石群をなし、この電磁石群への選択的な配線
の切り換えと電流値調整が可能に形成されていることを
特徴としてスパッタ装置を構成する。
の向上を目的とする。 【構成】 マグネトロンスパッタを行うスパッタ装置の
磁界構成部が、永久磁石を中心として、直列接続した複
数の電磁石が同一平面上に同心円状に複数個配列して円
弧状の電磁石群をなし、この電磁石群への選択的な配線
の切り換えと電流値調整が可能に形成されていることを
特徴としてスパッタ装置を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はターゲットの消耗量を均
等化したスパッタ装置に関する。基板上に薄膜を形成す
る手段としては真空蒸着法とスパッタ法とが知られてお
り、両者とも一般的に使用されているが、前者は真空中
で薄膜形成材料を溶融し熱的に蒸発させて基板上に析出
させるのに対し、後者は電界により加速した不活性ガス
イオン〔主としてアルゴンイオン（Ａｒ+ ）〕を薄膜形
成材料（ターゲット）に衝突させ、衝撃により弾き出す
ものであることから、前者よりも高い運動エネルギーを
有しており、そのため付着力が強く、また、ターゲット
と同一組成の膜形成が可能であり、半導体素子の配線や
電極などの形成や液晶表示素子の配線や透明導電膜の形
成などに広く用いられている。
等化したスパッタ装置に関する。基板上に薄膜を形成す
る手段としては真空蒸着法とスパッタ法とが知られてお
り、両者とも一般的に使用されているが、前者は真空中
で薄膜形成材料を溶融し熱的に蒸発させて基板上に析出
させるのに対し、後者は電界により加速した不活性ガス
イオン〔主としてアルゴンイオン（Ａｒ+ ）〕を薄膜形
成材料（ターゲット）に衝突させ、衝撃により弾き出す
ものであることから、前者よりも高い運動エネルギーを
有しており、そのため付着力が強く、また、ターゲット
と同一組成の膜形成が可能であり、半導体素子の配線や
電極などの形成や液晶表示素子の配線や透明導電膜の形
成などに広く用いられている。
【０００２】
【従来の技術】当初のスパッタ装置は電源として直流
か、13.56 ＭＨz の高周波放電を使用する二極方式を採
っており、グロー放電を用いることからターゲット面で
のイオン電流密度が低く、そのため、真空蒸着に較べて
薄膜の成長速度が遅いと云う問題があった。
か、13.56 ＭＨz の高周波放電を使用する二極方式を採
っており、グロー放電を用いることからターゲット面で
のイオン電流密度が低く、そのため、真空蒸着に較べて
薄膜の成長速度が遅いと云う問題があった。
【０００３】そこで、この成長速度を向上する方法の一
つとして、マグネトロン放電を利用するマグネトロンス
パッタ法が開発され一般に使用されている。この方法
は、ターゲットの裏面に永久磁石を設けることによっ
て、ターゲット表面に近い空間に閉じた環状の磁界を発
生させるもので、ターゲットは元々電源の陰極に結線さ
れて垂直な電界が加えられていることから、直交電磁空
間が生じ、そのため、この空間では電子がトロコイダル
(Trochoidal)運動をして閉じ込められ、Ａｒガスと衝突
してＡｒ+ とすることを繰り返すことから、プラズマを
高密度化する結果としてイオン電流密度を上げることが
でき、この大電力化により薄膜成長速度が飛躍的に向上
して半導体装置や液晶表示装置などの量産工程に使用さ
れるようになった。
つとして、マグネトロン放電を利用するマグネトロンス
パッタ法が開発され一般に使用されている。この方法
は、ターゲットの裏面に永久磁石を設けることによっ
て、ターゲット表面に近い空間に閉じた環状の磁界を発
生させるもので、ターゲットは元々電源の陰極に結線さ
れて垂直な電界が加えられていることから、直交電磁空
間が生じ、そのため、この空間では電子がトロコイダル
(Trochoidal)運動をして閉じ込められ、Ａｒガスと衝突
してＡｒ+ とすることを繰り返すことから、プラズマを
高密度化する結果としてイオン電流密度を上げることが
でき、この大電力化により薄膜成長速度が飛躍的に向上
して半導体装置や液晶表示装置などの量産工程に使用さ
れるようになった。
【０００４】図３は従来の磁界付与構造を示す斜視図で
あって、バリウム（Ｂa)フェライトやＫＳアルニコなど
からなる一組の永久磁石１，２から構成されており、こ
の永久磁石１，２がターゲットの裏面に装着されてお
り、水冷構造をとることによりターゲットを冷却するよ
う構成されている。
あって、バリウム（Ｂa)フェライトやＫＳアルニコなど
からなる一組の永久磁石１，２から構成されており、こ
の永久磁石１，２がターゲットの裏面に装着されてお
り、水冷構造をとることによりターゲットを冷却するよ
う構成されている。
【０００５】そして、永久磁石１のＮ1 より出た磁力線
が同心円状に配置してある永久磁石２のＳ2 に行き、Ｎ
2 より永久磁石１のＳ1 に帰る際の水平成分が陽極ー陰
極間の電気力線と直交する結果、直交電磁空間が生じて
電子のトロコイダル運動を起こさせているのである。
が同心円状に配置してある永久磁石２のＳ2 に行き、Ｎ
2 より永久磁石１のＳ1 に帰る際の水平成分が陽極ー陰
極間の電気力線と直交する結果、直交電磁空間が生じて
電子のトロコイダル運動を起こさせているのである。
【０００６】然し、このマグネトロンスパッタの問題点
はターゲットの使用効率が悪いことで、ターゲット上で
の直交電磁空間の位置が決まっているためにターゲット
が不均一に侵食されるためである。
はターゲットの使用効率が悪いことで、ターゲット上で
の直交電磁空間の位置が決まっているためにターゲット
が不均一に侵食されるためである。
【０００７】この対策としてターゲットで侵食（以下エ
ロージョン）の大きな部分の厚みを増したり、永久磁石
の位置を移動させるなどの工夫が施されたが、成膜速度
の変動を生じたりして良い結果は得られていない。
ロージョン）の大きな部分の厚みを増したり、永久磁石
の位置を移動させるなどの工夫が施されたが、成膜速度
の変動を生じたりして良い結果は得られていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】マグネトロンスパッタ
においてはターゲット上での直交電磁空間の位置が決ま
っているためにターゲットが不均一に侵食されて使用効
率が悪い。そこで、ターゲットの使用効率を向上した装
置構成を実用化することが課題である。
においてはターゲット上での直交電磁空間の位置が決ま
っているためにターゲットが不均一に侵食されて使用効
率が悪い。そこで、ターゲットの使用効率を向上した装
置構成を実用化することが課題である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題は装置の磁界
構成部が、永久磁石を中心として、直列接続した複数の
電磁石が同一平面上に同心円状に複数個配列して円弧状
の電磁石群を形成しており、この電磁石群への選択的な
配線の切り換えと電流値調整が可能に形成されているこ
とにより実現することができる。
構成部が、永久磁石を中心として、直列接続した複数の
電磁石が同一平面上に同心円状に複数個配列して円弧状
の電磁石群を形成しており、この電磁石群への選択的な
配線の切り換えと電流値調整が可能に形成されているこ
とにより実現することができる。
【００１０】
【作用】本発明はターゲット上での直交電磁空間の位置
が外部からの操作により移行できるようにしたもので、
プログラミング操作により自動化することによりターゲ
ットのエロージョンを均一化することができ、使用効率
の向上が可能となる。
が外部からの操作により移行できるようにしたもので、
プログラミング操作により自動化することによりターゲ
ットのエロージョンを均一化することができ、使用効率
の向上が可能となる。
【００１１】すなわち、従来の永久磁石の位置を機械的
に移動させる方法はターゲットの中心位置よりずれるこ
とから、スパッタ分布が不均一になり易く、また、移動
機構が複雑になり、良い結果が得られない。
に移動させる方法はターゲットの中心位置よりずれるこ
とから、スパッタ分布が不均一になり易く、また、移動
機構が複雑になり、良い結果が得られない。
【００１２】これに対し、本発明は磁石の位置を固定し
た状態で磁力線の発生場所を変えるもので、操作を電気
的に行うことから直交電磁空間の位置をスムーズに変え
ることができる。
た状態で磁力線の発生場所を変えるもので、操作を電気
的に行うことから直交電磁空間の位置をスムーズに変え
ることができる。
【００１３】図１（Ａ）は本発明に係る磁界付与構造を
示す斜視図であって、中央には従来と同様に永久磁石１
があり、これを中心として同図（Ｂ）に示すような微小
な単位の電磁石３が相互に直列接続された複数の電磁石
群が同心円状に配列されている。
示す斜視図であって、中央には従来と同様に永久磁石１
があり、これを中心として同図（Ｂ）に示すような微小
な単位の電磁石３が相互に直列接続された複数の電磁石
群が同心円状に配列されている。
【００１４】こゝでは第１の電磁石群４と第２の電磁石
群５からなる場合を示しているが、本発明はこの電磁石
群への励磁電流の強さを変え、また、電磁石群への励磁
電流を切り換えることにより直交電磁空間の位置をスム
ーズに変えるものである。
群５からなる場合を示しているが、本発明はこの電磁石
群への励磁電流の強さを変え、また、電磁石群への励磁
電流を切り換えることにより直交電磁空間の位置をスム
ーズに変えるものである。
【００１５】図２は直交電磁空間の中心位置を示す断面
模式図であって、図１の断面模式図に対応しており、永
久磁石１と電磁石群４，５よりなる磁界付与機構の上面
はターゲット６に接しており、また、下面は磁性板７に
より裏打ちされて磁気回路が形成されている。
模式図であって、図１の断面模式図に対応しており、永
久磁石１と電磁石群４，５よりなる磁界付与機構の上面
はターゲット６に接しており、また、下面は磁性板７に
より裏打ちされて磁気回路が形成されている。
【００１６】こゝで、第１の電磁石群４と第２の電磁石
群５には通電ぜず、永久磁石１のみが働く場合は磁極Ｎ
1 より出た磁力線８は最短距離を通って磁極Ｓ1 に戻る
ことから、直交電磁空間の中心位置は永久磁石１の近傍
のイの位置にある。
群５には通電ぜず、永久磁石１のみが働く場合は磁極Ｎ
1 より出た磁力線８は最短距離を通って磁極Ｓ1 に戻る
ことから、直交電磁空間の中心位置は永久磁石１の近傍
のイの位置にある。
【００１７】次に、第１の電磁石群４の励磁コイルに通
電すると第１の電磁石群４のＮ2 極から出た磁力線10が
磁力線８に加わることから直交電磁空間の大きさが増す
と共に第１の電磁石群４への励磁電流の大きさが増すに
従って直交電磁空間の中心位置はロに位置に移行する。
電すると第１の電磁石群４のＮ2 極から出た磁力線10が
磁力線８に加わることから直交電磁空間の大きさが増す
と共に第１の電磁石群４への励磁電流の大きさが増すに
従って直交電磁空間の中心位置はロに位置に移行する。
【００１８】次に、この状態で第２の電磁石群５の励磁
コイルに通電すると、永久磁石１を通る磁力線に第２の
電磁石群５の磁力線11が加わる結果として直交電磁空間
の大きさが更に増し、また、電磁石群５への励磁電流の
大きさが増すに従って直交電磁空間の中心位置はハに位
置に移行する。
コイルに通電すると、永久磁石１を通る磁力線に第２の
電磁石群５の磁力線11が加わる結果として直交電磁空間
の大きさが更に増し、また、電磁石群５への励磁電流の
大きさが増すに従って直交電磁空間の中心位置はハに位
置に移行する。
【００１９】このように複数の電磁石群へ順次に切り換
えることにより、直交電磁空間の中心位置を外側にずら
せることが可能になり、この動作を自動的に繰り返すこ
とにより直交電磁空間の分布を均等にすることができ、
従ってターゲットのエロージョンを均一化することがで
きる。
えることにより、直交電磁空間の中心位置を外側にずら
せることが可能になり、この動作を自動的に繰り返すこ
とにより直交電磁空間の分布を均等にすることができ、
従ってターゲットのエロージョンを均一化することがで
きる。
【００２０】
【実施例】図１に示す磁界付与構造において、単位の電
磁石３としては横・縦が２cm角で高さが５cmのフェライ
ト磁芯に300 ターンのコイルを巻回したものを用い、こ
れを直列に回路接続して第１の電磁石群４と第２の電磁
石群５を作り、永久磁石１を中心として同心円状に配置
した。
磁石３としては横・縦が２cm角で高さが５cmのフェライ
ト磁芯に300 ターンのコイルを巻回したものを用い、こ
れを直列に回路接続して第１の電磁石群４と第２の電磁
石群５を作り、永久磁石１を中心として同心円状に配置
した。
【００２１】こゝで、永久磁石１の磁束密度は800 ガウ
スであり、また、第１の電磁石群４と第２の電磁石群５
は励磁電流を調節することにより０〜１Ｋガウスの範囲
で出力の調整が可能である。
スであり、また、第１の電磁石群４と第２の電磁石群５
は励磁電流を調節することにより０〜１Ｋガウスの範囲
で出力の調整が可能である。
【００２２】そして、まず、電磁石群４，５へのスイッ
チをＯＦＦにした状態を始動の状態とし、次に、第１の
電磁石群４へのスイッチをＯＮにし、磁束密度が600 ガ
ウスに達するまで、次第に励磁電流を増加してゆく。
チをＯＦＦにした状態を始動の状態とし、次に、第１の
電磁石群４へのスイッチをＯＮにし、磁束密度が600 ガ
ウスに達するまで、次第に励磁電流を増加してゆく。
【００２３】そして、磁束密度が600 ガウスに達した
ら、更に第２の電磁石群５のスイッチをＯＮにし、磁束
密度が600 ガウスに達するまで、次第に励磁電流を増加
してゆく。
ら、更に第２の電磁石群５のスイッチをＯＮにし、磁束
密度が600 ガウスに達するまで、次第に励磁電流を増加
してゆく。
【００２４】そして、磁束密度が600 ガウスに達した
ら、第１の電磁石群４と第２の電磁石群５のスイッチを
ＯＦＦにし、永久磁石１のみの磁界とする。このような
磁界付与を繰り返して行うことにより、直交電磁空間の
中心位置をターゲット直上に一定の周期で同心円状に移
動させることができ、これによりターゲットのエロージ
ョンを均等化させることができる。
ら、第１の電磁石群４と第２の電磁石群５のスイッチを
ＯＦＦにし、永久磁石１のみの磁界とする。このような
磁界付与を繰り返して行うことにより、直交電磁空間の
中心位置をターゲット直上に一定の周期で同心円状に移
動させることができ、これによりターゲットのエロージ
ョンを均等化させることができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の実施によりターゲットの使用効
率を向上させることができる。
率を向上させることができる。
【図１】 本発明に係る磁界付与構造を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】 直交電磁空間の中心位置を説明する断面模式
図である。
図である。
【図３】 従来の磁界付与構造を示す斜視図である。
１，２ 永久磁石 ３ 単位の電磁石 ４ 第１の電磁石群 ５ 第２の電磁石群 ６ ターゲット ７ 磁性板 ８，10，11 磁力線
Claims (1)
- 【請求項１】 マグネトロンスパッタを行うスパッタ装
置において、該装置の磁界構成部が、永久磁石を中心と
して、直列接続した複数の電磁石が同一平面上に同心円
状に複数個配列して円弧状の電磁石群を形成しており、
該電磁石群への選択的な配線の切り換えと電流値調整が
可能に形成されてなることを特徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22165594A JPH0881769A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22165594A JPH0881769A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | スパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0881769A true JPH0881769A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16770184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22165594A Withdrawn JPH0881769A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0881769A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001029874A1 (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-26 | Cierra Photonics, Inc. | Planar magnetron sputtering apparatus |
| EP1109166A1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Recording medium and method of manufacturing same |
| KR100710801B1 (ko) * | 2000-05-25 | 2007-04-23 | 삼성전자주식회사 | 균일한 막질 형성을 위한 스퍼터링 장치 |
| WO2009155394A3 (en) * | 2008-06-18 | 2010-03-25 | Angstrom Sciences, Inc. | Magnetron with electromagnets and permanent magnets |
| CN102420091A (zh) * | 2011-11-24 | 2012-04-18 | 中国科学院电工研究所 | 一种复合式磁控溅射阴极 |
| JP2013524016A (ja) * | 2010-04-02 | 2013-06-17 | ヌボサン， インコーポレイテッド | 回転式マグネトロンのための標的利用改善 |
| CN110140191A (zh) * | 2017-03-31 | 2019-08-16 | Ulvac韩国股份有限公司 | 磁控管溅射装置的磁铁控制系统 |
| KR20200138176A (ko) | 2019-05-28 | 2020-12-09 | 가부시키가이샤 알박 | 스퍼터링 장치, 박막 제조 방법 |
| WO2021052497A1 (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 深圳市晶相技术有限公司 | 一种半导体设备 |
| WO2022051125A1 (en) * | 2020-09-01 | 2022-03-10 | Oem Group, Llc | Systems and methods for an improved magnetron electromagnetic assembly |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP22165594A patent/JPH0881769A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001029874A1 (en) * | 1999-10-15 | 2001-04-26 | Cierra Photonics, Inc. | Planar magnetron sputtering apparatus |
| US6432285B1 (en) | 1999-10-15 | 2002-08-13 | Cierra Photonics, Inc. | Planar magnetron sputtering apparatus |
| EP1109166A1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Recording medium and method of manufacturing same |
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| JP2020515709A (ja) * | 2017-03-31 | 2020-05-28 | アルバック コリア カンパニー リミテッド | マグネトロンスパッタリング装置の磁石制御システム |
| KR20200138176A (ko) | 2019-05-28 | 2020-12-09 | 가부시키가이샤 알박 | 스퍼터링 장치, 박막 제조 방법 |
| WO2021052497A1 (zh) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 深圳市晶相技术有限公司 | 一种半导体设备 |
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| TWI891890B (zh) * | 2020-09-01 | 2025-08-01 | 美商Ｏｅｍ集團有限責任公司 | 磁控管系統 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040303 |