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JPH0920979A - Cathode electrode for magnetron sputtering - Google Patents

Cathode electrode for magnetron sputtering

Info

Publication number
JPH0920979A
JPH0920979A JP19127795A JP19127795A JPH0920979A JP H0920979 A JPH0920979 A JP H0920979A JP 19127795 A JP19127795 A JP 19127795A JP 19127795 A JP19127795 A JP 19127795A JP H0920979 A JPH0920979 A JP H0920979A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
cathode electrode
magnet unit
target
magnetic
Prior art date
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Application number
JP19127795A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3590460B2 (en
Inventor
Tsukasa Kobayashi
司 小林
Tomoo Uchiyama
智雄 内山
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of JPH0920979A publication Critical patent/JPH0920979A/en
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    • 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
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    • H01J37/3408Planar magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3455Movable magnets

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To assure the uniformity of the film thickness distribution of a large- sized substrate having a large area by eliminating the asymmetry of the film thickness distribution and the decrease in the film thickness which arises at the substrate end in a cathode electrode for magnetron sputtering used for film formation on the large-area substrate. SOLUTION: This cathode electrode has a magnet device constituted by lining up at least one piece of magnet units which are magnet units (24) including a central magnet and peripheral magnets and generate tunnel-like magnetic lines of force for forming plasma on the surface of a target 17 in the moving direction thereof and a driving device (motor 34 and mechanism part) which moves this magnet device periodically back and forth. The cathode electrode is so constituted that a magnetic material (a magnetic shunt) 39 for adjusting the magnetic fields by the magnet device and making the discharge generated on the target uniform in at least one points at both ends in the forward and backward moving stage of the magnet device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマグネトロンスパッタ用
カソード電極に関し、処理面積が広い大型の基板の表面
に厚みが均一で、均質な薄膜を堆積できるマグネトロン
スパッタ装置のカソード電極に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode electrode for magnetron sputtering, and more particularly to a cathode electrode for a magnetron sputtering apparatus capable of depositing a uniform thin film on the surface of a large substrate having a large processing area.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、スパッタ装置では各種方式の電極
構造が提案されているが、その中で、工業的にマグネト
ロン方式の電極構造が最も多く使用されている。その理
由は、成膜速度が大きく生産性が高いからである。従来
のマグネトロン方式の電極には様々なタイプが存在する
が、現在のところ、特に平面的な形状で例えば矩形のタ
ーゲットを備えた平板マグネトロンカソード電極が工業
的に最も有用である。
2. Description of the Related Art Heretofore, various types of electrode structures have been proposed for a sputtering apparatus, but among them, the magnetron type electrode structure is most often used industrially. The reason is that the deposition rate is high and the productivity is high. There are various types of conventional magnetron type electrodes, but at present, a flat plate magnetron cathode electrode having a planar shape, for example, a target having a rectangular shape is most industrially useful.

【0003】近年では特に液晶表示装置製造用として大
きな面積を有する矩形の基板に均質でかつ膜厚分布が均
一である成膜を行うことが要求されている。このため従
来のスパッタ装置では、矩形のカソード電極を固定し、
矩形の基板を移動させながらカソード電極前面を通過さ
せ、成膜を行う方式が採用されていた。しかしこのよう
な装置は、ロードロック室、加熱室、搬送用緩衝空間、
スパッタ室などから構成されるため、装置が全体として
巨大化する傾向があった。
In recent years, it has been particularly demanded to form a film having a uniform area and a uniform film thickness distribution on a rectangular substrate having a large area for manufacturing a liquid crystal display device. Therefore, in the conventional sputtering device, the rectangular cathode electrode is fixed,
A method of forming a film by moving the rectangular substrate while passing it through the front surface of the cathode electrode has been adopted. However, such a device has a load lock chamber, a heating chamber, a buffer space for transportation,
Since it is composed of a sputtering chamber and the like, the apparatus as a whole tends to become huge.

【0004】そこで最近では、基板とこれに対向する電
極とを静止した位置関係に保ち、ターゲットのエッチン
グによる消耗領域を広範囲にしたスパッタ装置が使用さ
れ始めている。このマグネトロンカソード電極の構造と
しては、ターゲットに対して複数の磁石ユニットを往復
運動させることにより、膜厚分布の均一性確保とターゲ
ットのエッチング分布の均一性を改善した技術(特願平
3-194298号、特開平5-239640号公報)や、単一の磁石ユ
ニットを運動させるようにした類似例(特開平4-329874
号公報、特開平5-9724号公報)が存在する。
Therefore, in recent years, a sputtering apparatus has begun to be used in which the substrate and the electrode facing the substrate are kept in a stationary positional relationship and the consumption region due to the etching of the target is widened. The structure of this magnetron cathode electrode is a technique in which the uniformity of the film thickness distribution and the uniformity of the etching distribution of the target are improved by reciprocally moving a plurality of magnet units with respect to the target (Japanese Patent Application No. Hei 10 (1999) -135242).
3-194298, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-239640), and similar examples in which a single magnet unit is moved (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-329874).
Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-9724).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記スパッタ装置では
膜厚分布の均一性が問題となる。液晶表示装置の製造に
使用される基板の大きさは年々大型化し、最近では例え
ば500mm ×600mm 程度にも達しようとしている。膜厚分
布の均一性(±%値)を(膜厚最大値−膜厚最小値)/
(膜厚最大値+膜厚最小値)×100 %で定義すると、当
該基板を液晶表示装置の製造に用いられるようにするた
めには、基板面内の膜厚分布均一性を±5%程度にする
必要がある。
In the above sputtering apparatus, the uniformity of the film thickness distribution becomes a problem. The size of a substrate used for manufacturing a liquid crystal display device is increasing year by year, and recently, it is about to reach about 500 mm x 600 mm. Uniformity of film thickness distribution (±% value) is defined as (maximum film thickness-minimum film thickness) /
If defined as (maximum film thickness + minimum film thickness) x 100%, in order to use the substrate in the manufacture of liquid crystal display devices, the uniformity of the film thickness distribution within the substrate surface is about ± 5%. Need to

【0006】従来のスパッタ装置における膜厚分布の均
一性の問題を、図11を用いて詳述する。図11は単一
磁石ユニットを含む磁石装置を利用して構成される液晶
表示装置製造用スパッタ装置の要部の縦断面構造を示
す。同図では、Arガス導入機構、真空排気系、基板搬
送系、ターゲットを水冷する機構、磁石駆動機構等は省
略し、カソード電極の周辺部の基本的構成のみを示して
いる。矩形のターゲット101とガラス基板102は真
空容器103内にて対向して配置される。ターゲット1
01と基板102は比較的に大きな面積を有するもので
ある。ターゲット101と基板102の周囲には、接地
電位に保持される真空容器の一部109が設けられる。
特に、ターゲット102の周囲には、真空容器の一部1
09の下側に取り付けられたシールド108が配置され
る。ターゲット101は直流電源110によって負電位
に保持されている。矩形のターゲット101の裏側に
は、ターゲット表面上にトンネル状で環状の磁力線10
4を形成するための単一の磁石ユニット105が設置さ
れる。磁石ユニット105は図11の紙面に垂直な方向
に長辺を有するような矩形の形状を有し、中心部にロッ
ド状の中心磁石、その周囲に環状の周辺磁石が配置さ
れ、これらの磁石の裏側にヨーク106が設置される。
磁石ユニット105の長辺の長さは、図11に垂直な方
向のターゲット105の辺の長さとほぼ一致している。
また中心磁石の表面は例えばS極、周辺磁極の表面は例
えばN極に磁化されている。また磁石ユニット105
は、図示しない磁石駆動機構によって図11中で左右方
向に往復運動するように構成され、これに伴ってトンネ
ル状磁力線104、導入された反応ガス、印加電圧によ
りターゲット101の表面上に形成される環状のプラズ
マ領域も左右に往復運動する。当該プラズマ領域が往復
運動を繰り返すことにより、ターゲット101の表面全
面をエッチングすることが可能となる。
The problem of uniformity of film thickness distribution in the conventional sputtering apparatus will be described in detail with reference to FIG. FIG. 11 shows a vertical cross-sectional structure of a main part of a sputtering device for manufacturing a liquid crystal display device, which is configured by using a magnet device including a single magnet unit. In the figure, the Ar gas introduction mechanism, the vacuum exhaust system, the substrate transfer system, the target water cooling mechanism, the magnet drive mechanism, etc. are omitted, and only the basic configuration of the peripheral portion of the cathode electrode is shown. The rectangular target 101 and the glass substrate 102 are arranged to face each other in the vacuum container 103. Target 1
01 and the substrate 102 have a relatively large area. Around the target 101 and the substrate 102, a part 109 of a vacuum container held at the ground potential is provided.
In particular, a part of the vacuum container 1 is provided around the target 102.
A shield 108 attached to the lower side of 09 is arranged. The target 101 is held at a negative potential by the DC power supply 110. On the back side of the rectangular target 101, a tunnel-shaped annular magnetic field line 10 is formed on the target surface.
A single magnet unit 105 for forming 4 is installed. The magnet unit 105 has a rectangular shape having long sides in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 11, a rod-shaped central magnet is arranged at the center, and an annular peripheral magnet is arranged around the central magnet. The yoke 106 is installed on the back side.
The length of the long side of the magnet unit 105 is substantially the same as the length of the side of the target 105 in the direction perpendicular to FIG.
The surface of the central magnet is magnetized to, for example, the S pole and the surface of the peripheral magnetic pole is magnetized to, for example, the N pole. Also, the magnet unit 105
Are configured to reciprocate in the left-right direction in FIG. 11 by a magnet driving mechanism (not shown), and accordingly, are formed on the surface of the target 101 by the tunnel-shaped magnetic force lines 104, the introduced reaction gas, and the applied voltage. The annular plasma region also reciprocates left and right. By repeating the reciprocating motion of the plasma region, the entire surface of the target 101 can be etched.

【0007】上記スパッタ装置を用いて、例えば450mm
×550mm の寸法の矩形基板102の上に成膜を行った場
合の膜厚分布の例を図12に示す。図12は膜厚を400m
m ×500mm の範囲内で規格化し、等高線で表示したもの
であり、図中の数字は膜厚の百分率を表す。一見して分
かるように、基板102の右上と左下に膜厚の厚い部分
107が現れている。ターゲット101と基板102と
の間の距離を短くすると、この非対称性はさらに強調さ
れる。
Using the above sputtering apparatus, for example, 450 mm
FIG. 12 shows an example of film thickness distribution when a film is formed on a rectangular substrate 102 having a size of x550 mm. Figure 12 shows a film thickness of 400m
It is standardized within the range of m x 500 mm and is expressed by contour lines, and the numbers in the figure represent the percentage of film thickness. As can be seen at a glance, thick portions 107 appear on the upper right and lower left of the substrate 102. Shortening the distance between the target 101 and the substrate 102 further accentuates this asymmetry.

【0008】上記のような膜厚分布が現れるのは、もと
もと放電自体が偏って生じるためである。放電が偏る現
象は、成膜室の構造が非対称のためではない。成膜室自
体の対称性を良くしても、膜厚分布に関して同様な非対
称性が発生する。さらにターゲット101の裏に設置さ
れる磁石ユニット105の磁極の極性を反対にする(中
心磁石をN極、周辺磁石をS極)と、上記放電の偏りも
変化し、膜厚の厚い場所が左上と右下に現れるようにな
る。従って放電が偏る現象は、マグネトロン放電により
生成されたプラズマ中に生じる電子のドリフト運動に関
連したものであることが推測されるが、その詳しい発生
機構は不明である。
The above-mentioned film thickness distribution appears because the discharge itself is originally biased. The phenomenon of uneven discharge is not due to the asymmetric structure of the film forming chamber. Even if the symmetry of the film forming chamber itself is improved, similar asymmetry occurs in the film thickness distribution. Furthermore, if the polarities of the magnetic poles of the magnet unit 105 installed on the back of the target 101 are reversed (the central magnet is the N pole and the peripheral magnets are the S poles), the bias of the discharge is also changed, and the thick film location is at the upper left. And will appear in the lower right. Therefore, the phenomenon that the discharge is biased is presumed to be related to the drift motion of electrons generated in the plasma generated by the magnetron discharge, but its detailed generation mechanism is unknown.

【0009】また図12の膜厚分布では、膜厚分布の均
一性は±10%程度であり、液晶表示装置製造のために
必要とされる±5%の均一性の条件を満たさない。特
に、基板の左右端部での膜厚減少が大きくなる。図11
に示したスパッタ装置では、ターゲットの被エッチング
領域をできるだけ広くとるため、磁石ユニット105を
ターゲット101の端に近い場所まで移動させている。
このため、トンネル状の磁力線104に沿って形成され
るプラズマがターゲット端部に存在する接地電位のシー
ルド107により減衰させられる。これにより基板10
2の周辺部で膜厚が減少するという現象が起きる。これ
を防止するには、磁石ユニット105をターゲット端部
のシールド108に近づけないようにすれば良いが、タ
ーゲット101の被エッチング領域が減少し、有効面積
も減少するため所定の基板領域内で膜厚分布の均一性が
確保できない。さらにターゲット101の周辺にエッチ
ングが生じない領域が発生するため、この部分で膜の堆
積が起こり、やがてこれが剥離してパーティクルの原因
になる。またターゲット101の面積を広げて膜厚分布
の均一性を確保しようとすると、装置全体が大きくなる
という欠点がある。
Further, in the film thickness distribution of FIG. 12, the film thickness distribution uniformity is about ± 10%, which does not satisfy the condition of ± 5% uniformity required for manufacturing a liquid crystal display device. In particular, the film thickness is greatly reduced at the left and right ends of the substrate. FIG.
In the sputtering apparatus shown in (1), the magnet unit 105 is moved to a position close to the end of the target 101 in order to make the etched region of the target as large as possible.
Therefore, the plasma formed along the tunnel-shaped magnetic force lines 104 is attenuated by the ground potential shield 107 existing at the end of the target. As a result, the substrate 10
The phenomenon that the film thickness is reduced occurs at the peripheral portion of 2. In order to prevent this, the magnet unit 105 may be kept away from the shield 108 at the end of the target, but since the area to be etched of the target 101 is reduced and the effective area is also reduced, the film is formed within a predetermined substrate area. Uniformity of thickness distribution cannot be ensured. Further, since a region where etching does not occur occurs around the target 101, a film is deposited at this portion, and this eventually peels off to cause particles. Further, if the area of the target 101 is widened to ensure the uniformity of the film thickness distribution, there is a drawback that the entire apparatus becomes large.

【0010】以上のように、単一磁石ユニットを含む磁
石装置を供えた大型マグネトロンスパッタ用カソード電
極を例に挙げてその問題を指摘したが、この問題は複数
の磁石ユニットを含む磁石装置をターゲットに対し往復
運動させるように構成された大型のカソード電極でも同
様に生じ、大きな問題である。
As described above, the problem was pointed out by taking as an example the cathode electrode for a large-sized magnetron sputtering provided with the magnet device including the single magnet unit. This problem is targeted at the magnet device including a plurality of magnet units. On the other hand, a large-sized cathode electrode configured to reciprocate similarly occurs, which is a big problem.

【0011】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、大面積基板に用いられるマグネトロンスパッタ
用カソード電極において、膜厚分布の非対称性と基板端
部で生じる膜厚減少をなくし、面積の大きい大型基板で
膜厚分布の均一性を確保できるマグネトロンスパッタ用
カソード電極を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems, and in a magnetron sputtering cathode electrode used for a large area substrate, eliminates the asymmetry of the film thickness distribution and the film thickness reduction that occurs at the substrate end, It is to provide a cathode electrode for magnetron sputtering capable of ensuring a uniform film thickness distribution on a large substrate having a large size.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段および作用】第1の本発明
(請求項1に対応)に係るマグネトロンスパッタ用カソ
ード電極は、上記目的を達成するため、ターゲットと、
中心磁石と周辺磁石からなりターゲット上にトンネル状
磁力線を形成する磁石ユニットを含む磁石装置と、磁石
装置を周期的に往復運動する駆動装置(モータと機構
部)とを備え、さらに、磁石装置の往復運動工程の両端
部の各々に対応する対角線上の箇所に、磁石装置による
磁界を調整し、これによりターゲット上に生じる放電を
均等化する磁性体(磁気シャント)を配置するように構
成される。
The cathode electrode for magnetron sputtering according to the first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) comprises a target and a target for achieving the above object.
A magnet device including a magnet unit that includes a central magnet and peripheral magnets and forms a tunnel-shaped magnetic field line on a target; and a drive device (motor and mechanism unit) that periodically reciprocates the magnet device are provided. A magnetic body (magnetic shunt) is arranged at a diagonal position corresponding to each of the two ends of the reciprocating process so as to adjust the magnetic field generated by the magnet device and thereby equalize the discharge generated on the target. .

【0013】上記第1の本発明では、磁性体(磁気シャ
ント)が所定の箇所に配置されることにより、磁石装置
の磁石ユニットが当該磁性体に接近し、好ましくは重な
るような状態になると、磁性体によって磁石ユニットに
よって形成されるターゲット上の磁界が弱められる。タ
ーゲット上における環状でかつトンネル状の磁界におい
て、磁界が弱められた領域では電子ドリフト運動の速度
が増加し、電子の滞在時間が短くなるため、イオン密度
すなわちプラズマ密度が減少する。これにより、当該領
域におけるもともとのプラズマ密度が上昇する傾向を抑
制でき、放電の偏り現象をなくし、ターゲット上面に偏
りのないプラズマ領域が生成される。このようなプラズ
マ生成領域を、ターゲットの両端部に作ることにより、
大面積基板上に形成される薄膜において従来問題になっ
ていた膜厚分布における厚膜部の発生をなくし、膜厚分
布を均一なものとすることができる。
According to the first aspect of the present invention, when the magnetic body (magnetic shunt) is arranged at a predetermined position, the magnet unit of the magnet device approaches the magnetic body, and preferably becomes a state where they overlap. The magnetic field weakens the magnetic field on the target formed by the magnet unit. In the annular and tunnel-shaped magnetic field on the target, the velocity of electron drift motion increases in the region where the magnetic field is weakened, and the residence time of electrons is shortened, so that the ion density, that is, the plasma density is reduced. As a result, the original tendency of the plasma density to rise in the region can be suppressed, the bias phenomenon of discharge can be eliminated, and a bias-free plasma region can be generated on the upper surface of the target. By creating such plasma generation regions at both ends of the target,
In the thin film formed on the large-area substrate, it is possible to eliminate the occurrence of a thick film portion in the film thickness distribution, which has been a problem in the past, and to make the film thickness distribution uniform.

【0014】第2の本発明(請求項2に対応)は、上記
第1の発明において、磁石装置は単一の磁石ユニットを
含み、この磁石ユニットはその長手方向が磁石装置の運
動方向に交差するように配置される。磁石ユニットの個
数が少ないので、構造が簡素になる。
According to a second aspect of the present invention (corresponding to claim 2), in the first aspect of the invention, the magnet device includes a single magnet unit, and the longitudinal direction of the magnet unit intersects the movement direction of the magnet device. Arranged to do so. Since the number of magnet units is small, the structure is simple.

【0015】第3の本発明(請求項3に対応)は、上記
第2の発明において、磁石ユニットの下側には下部全面
を被う相対的に薄いヨークを設け、磁石装置の往復運動
工程の両端部に対応する箇所に、磁石ユニットの半分に
対応するヨークを設け、往復運動工程の両端部のいずれ
かに磁石ユニットが位置するとき、磁石ユニットの外側
の磁界が強められ、その他の運動工程では磁石ユニット
による磁界が等しい分布状態で形成される。これによっ
て、ターゲットの左右端部におけるプラズマ密度を増加
する。このように増加したプラズマ密度と、従来技術で
説明したシールドに起因するプラズマの減衰が均衡し、
結果的に、往復運動における磁石ユニットすなわち磁石
組立体の位置に依存することなく、ターゲットの表面全
面に渡って生成されるプラズマ密度を一定に保つことが
できる。これにより、基板端部で膜厚が減少する傾向を
なくすことが可能となる。
According to a third aspect of the present invention (corresponding to claim 3), in the second aspect of the invention, a relatively thin yoke that covers the entire lower surface is provided below the magnet unit, and a reciprocating step of the magnet device is performed. A yoke corresponding to half of the magnet unit is provided at a position corresponding to both ends of the magnet unit, and when the magnet unit is located at either end of the reciprocating motion process, the magnetic field outside the magnet unit is strengthened and other movements are performed. In the process, the magnetic fields generated by the magnet units are formed in the same distribution state. This increases the plasma density at the left and right ends of the target. The plasma density thus increased and the plasma attenuation caused by the shield described in the prior art are balanced,
As a result, the plasma density generated over the entire surface of the target can be kept constant without depending on the position of the magnet unit, that is, the magnet assembly in the reciprocating motion. This makes it possible to eliminate the tendency for the film thickness to decrease at the edge of the substrate.

【0016】第4の本発明(請求項4に対応)は、上記
第2の発明において、磁石装置の往復運動工程の両端部
に対応する箇所に、磁石ユニットの外側の磁界を強める
磁石を設けるようにした。
According to a fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 4), in the second aspect of the invention, magnets for strengthening a magnetic field outside the magnet unit are provided at positions corresponding to both ends of the reciprocating process of the magnet device. I did it.

【0017】第5の本発明(請求項5に対応)は、上記
第1の発明において、磁石装置は複数の磁石ユニットを
含み、これらの磁石ユニットは各々の長手方向が磁石装
置の運動方向に交差するように当該運動方向に並べて配
置される。このように磁石装置における磁石ユニットの
個数を増加させることによって、ターゲット上に形成さ
れるプラズマ領域の面積を拡大することができる。
According to a fifth aspect of the present invention (corresponding to claim 5), in the first aspect of the invention, the magnet device includes a plurality of magnet units, and each of the magnet units has a longitudinal direction in a direction of movement of the magnet device. They are arranged side by side in the movement direction so as to intersect. By thus increasing the number of magnet units in the magnet device, the area of the plasma region formed on the target can be increased.

【0018】第6の本発明(請求項6に対応)は、上記
第5の発明において、磁石装置の両最外側に位置する磁
石ユニットの周辺磁石の外側部の磁極幅を内側部の磁極
幅よりも大きくしかつ磁石ユニットの内側半分のみにヨ
ークを設けると共に、磁石装置の往復運動工程の両端部
に対応する箇所に、磁石ユニットの外側半分に対応する
ヨークを設け、往復運動工程の両端部のいずれかに磁石
装置が位置するとき、当該端部に位置する磁石ユニット
の外側の磁界が強められ、その他の運動工程ではすべて
の磁石ユニットによる磁界が等しい状態にあるように構
成される。
According to a sixth aspect of the present invention (corresponding to claim 6), in the fifth aspect, the magnetic pole width of the outer portion of the peripheral magnets of the magnet units located on the outermost sides of the magnet device is changed to the magnetic pole width of the inner portion. And a yoke is provided only on the inner half of the magnet unit, and yokes corresponding to the outer half of the magnet unit are provided at the positions corresponding to both ends of the reciprocating motion process of the magnet device. The magnetic field outside the magnet unit located at the end is strengthened when the magnet device is located at any one of the positions, and the magnetic fields by all the magnet units are configured to be in the same state in the other motion steps.

【0019】上記第6の本発明では、複数の磁石ユニッ
トで構成される磁石装置すなわち磁石組立体が往復運動
するようにしたものにおいて、最外側に配置される磁石
ユニットについては、中央に位置する磁石ユニットに比
較してターゲットの中央部付近を移動しているときには
他の磁石ユニットとほぼ等しい環状磁界をターゲット上
に発生させ、ターゲットの左右の端部付近では環状磁界
の外側部分の磁界を強めるようにした。これによって、
ターゲットの左右端部におけるプラズマ密度を増加す
る。このように増加したプラズマ密度と、従来技術で説
明したシールドに起因するプラズマの減衰が均衡し、結
果的に、往復運動における磁石ユニットすなわち磁石組
立体の位置に依存することなく、ターゲットの表面全面
に渡って生成されるプラズマ密度を一定に保つことがで
きる。これにより、基板端部で膜厚が減少する傾向をな
くすことが可能となる。
In the sixth aspect of the present invention, in the magnet device composed of a plurality of magnet units, that is, the magnet assembly is made to reciprocate, the outermost magnet unit is located at the center. When moving near the center of the target compared to the magnet unit, it generates an annular magnetic field on the target that is almost equal to other magnet units, and strengthens the magnetic field outside the annular magnetic field near the left and right ends of the target. I did it. by this,
Increase the plasma density at the left and right edges of the target. This increased plasma density balances the plasma attenuation due to the shield described in the prior art with the result that the entire surface of the target is independent of the position of the magnet unit or magnet assembly in the reciprocating motion. It is possible to keep the density of plasma generated over a constant range. This makes it possible to eliminate the tendency for the film thickness to decrease at the edge of the substrate.

【0020】第7の本発明(請求項7に対応)は、上記
第5の発明において、同じ形態を有した複数の磁石ユニ
ットのすべてにその下側に下部全面を被う相対的に薄い
ヨークを設け、磁石装置の往復運動工程の両端部に対応
する箇所に、最外側に位置する磁石ユニットの外側半分
に対応するヨークを設け、往復運動工程の両端部のいず
れかに磁石装置が位置するとき、当該端部に位置する磁
石ユニットの外側の磁界が強められ、その他の運動工程
ではすべての磁石ユニットによる磁界が等しい状態にあ
るように構成される。この発明では複数の磁石ユニット
に同形のものが使用される。また複数の磁石ユニットが
同形であっても、薄いヨークを使用し、かつ磁石装置が
その往復運動の工程で両端に位置するとき、上記のよう
な構成に基づき磁力を強める部分を作るようにしたた
め、上記の第6の発明と同様な作用が生じる。
A seventh aspect of the present invention (corresponding to claim 7) is the relatively thin yoke according to the fifth aspect, wherein a plurality of magnet units having the same form are covered with the entire lower surface on the lower side. And a yoke corresponding to the outer half of the outermost magnet unit is provided at a position corresponding to both ends of the reciprocating process of the magnet device, and the magnet device is located at either end of the reciprocating process. At this time, the magnetic field outside the magnet unit located at the end is strengthened, and the magnetic fields by all the magnet units are in the same state in the other motion steps. In the present invention, the same shape is used for the plurality of magnet units. Also, even if a plurality of magnet units have the same shape, a thin yoke is used, and when the magnet device is located at both ends in the process of its reciprocating motion, a portion that strengthens the magnetic force is created based on the above configuration. The same operation as the sixth aspect of the invention described above occurs.

【0021】第8の本発明(請求項8に対応)は、上記
第5の発明において、磁石装置の往復運動工程の両端部
に対応する箇所に、磁石装置の外側に配置される磁石ユ
ニットによる外側の磁界を強める磁石を設けるように構
成される。複数の磁石ユニットは同一の構造または異な
る構造で形成される。
According to an eighth aspect of the present invention (corresponding to claim 8), in the fifth aspect of the invention, a magnet unit disposed outside the magnet device is provided at a position corresponding to both ends of the reciprocating process of the magnet device. It is configured to provide a magnet that enhances the outer magnetic field. The plurality of magnet units have the same structure or different structures.

【0022】上記第8の本発明でも、基本的に上記第6
の発明と同じ作用が生じる。磁石装置すなわち磁石組立
体が、ターゲットの左右の端部の位置に到達すると、端
部に配置された磁石によって最外側に配置された磁石ユ
ニットの外側部分と当該磁石によって外側の磁力線すな
わち磁界強度が強くなり、これによってターゲットの左
右の端部で生じるプラズマ密度が増加される。両端部以
外のターゲットの領域では、複数の磁石ユニットのすべ
ての磁界は実質的に等しくなるので、各部のプラズマ密
度は等しくなり、均一な膜厚分布の薄膜を大面積の基板
上に作製することができる。
In the eighth aspect of the present invention as well, basically the sixth aspect of the present invention is used.
The same effect as the invention of When the magnet device, that is, the magnet assembly, reaches the positions of the left and right end portions of the target, the outer magnetic field lines, that is, the magnetic field strength of the outer portion of the magnet unit arranged on the outermost side by the magnets arranged at the end portions and the magnets. It becomes stronger, which increases the plasma density generated at the left and right ends of the target. In the target area other than both ends, all the magnetic fields of the multiple magnet units are substantially equal, so the plasma densities of each part are equal, and a thin film with a uniform film thickness distribution should be formed on a large-area substrate. You can

【0023】第9の本発明(請求項9に対応)は、上記
第1の発明において、好ましくは磁性体が軟磁性体であ
る。軟磁性体の磁性体を用いることによって磁石ユニッ
トで生じる磁界を弱めることができる。
In a ninth aspect of the present invention (corresponding to claim 9), in the first aspect of the invention, the magnetic body is preferably a soft magnetic body. By using a soft magnetic material, the magnetic field generated in the magnet unit can be weakened.

【0024】第10の本発明(請求項10に対応)は、
上記第8の発明において、軟磁性体が厚みの異なる部分
を有するように形成される。厚みを異ならせることによ
って、磁界を弱める程度を調整することができる。
A tenth aspect of the present invention (corresponding to claim 10) is
In the eighth invention, the soft magnetic material is formed so as to have portions having different thicknesses. By varying the thickness, the degree of weakening the magnetic field can be adjusted.

【0025】第11の本発明(請求項11に対応)は、
上記第1の発明において、好ましくは磁性体が磁石であ
る。
The eleventh invention (corresponding to claim 11) is
In the first aspect of the present invention, the magnetic body is preferably a magnet.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の最良な実施の形
態を添付図面に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0027】図1および図2は本発明に係るマグネトロ
ンスパッタ用カソード電極の第1の実施形態の構成を示
す。図1は要部縦断面図、図2は図1中においてカソー
ド電極の部分を下側から見た図である。これらの図にお
いて、基板の表面を処理するための処理室を形成する真
空容器11の壁部12に開口部13が形成される。壁部
12は例えば下壁であり、そこに形成された矩形の上記
開口部13を利用してカソード電極が設置される。開口
部13に絶縁スペーサ14を介してカソード本体15が
取り付けられる。カソード本体15は、開口部13の縁
の全周に沿った矩形筒状の形態を有し、カソード本体1
5の処理室側(図1中上側)の開口端部にこれを覆うご
とく裏板16が取り付けられる。カソード本体15と裏
板16は、処理室を形成する真空容器11の壁部の一部
を形成し、カソード本体15と裏板16によって大気側
と真空容器11の内部とが隔てられる。
1 and 2 show the structure of a first embodiment of a cathode electrode for magnetron sputtering according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part, and FIG. 2 is a view of the cathode electrode portion in FIG. 1 as viewed from below. In these figures, an opening 13 is formed in a wall 12 of a vacuum container 11 which forms a processing chamber for processing the surface of a substrate. The wall portion 12 is, for example, a lower wall, and the cathode electrode is installed using the rectangular opening portion 13 formed therein. A cathode body 15 is attached to the opening 13 via an insulating spacer 14. The cathode body 15 has a rectangular tubular shape along the entire circumference of the edge of the opening 13, and
A back plate 16 is attached to the open end of the processing chamber 5 (on the upper side in FIG. 1) so as to cover the opening. The cathode body 15 and the back plate 16 form a part of a wall portion of the vacuum container 11 that forms a processing chamber, and the cathode body 15 and the back plate 16 separate the atmosphere side from the inside of the vacuum container 11.

【0028】裏板16の表面には所定材質のターゲット
17がインジウム等の低融点ろう材により接着される。
ターゲット17の周辺には、ターゲット以外の部分がエ
ッチングされるのを防止するためのシールド18が設け
られている。裏板16の大気側には裏板16とターゲッ
ト17を冷却するための水冷ジャケット19が設けられ
ている。この水冷ジャケット19の内部には裏板16の
全体を均一に冷却するために、全域にわたって水路19
aが設けられていて、水導入パイプ20から冷却水が導
入され、水排出パイプ21から使用後の冷却水が排出さ
れる。水冷ジャケット19の背後には、磁石部22およ
びヨーク23からなる磁石ユニット24が配置される。
磁石ユニット24における磁石部22の構造は従来の磁
石ユニットと同じである。すなわち、ほぼロッド形状を
有する中心磁石(例えば表面がS極)と、中心磁石の周
囲に配置されるほぼ矩形環状の周辺磁石(例えば表面が
N極)から構成される。磁石部22の長辺は図1におい
て紙面に直交している。図2に示すように、磁石ユニッ
ト24の長辺の長さは、破線で示されたターゲット17
の短辺の長さとほぼ等しく、かつ磁石ユニット24の短
辺はターゲット17の長辺に沿っている。
A target 17 of a predetermined material is adhered to the surface of the back plate 16 with a low melting point brazing material such as indium.
A shield 18 is provided around the target 17 to prevent portions other than the target from being etched. A water cooling jacket 19 for cooling the back plate 16 and the target 17 is provided on the atmosphere side of the back plate 16. In order to uniformly cool the entire back plate 16 inside the water cooling jacket 19, water channels 19 are formed over the entire area.
a is provided, cooling water is introduced from the water introduction pipe 20, and used cooling water is discharged from the water discharge pipe 21. Behind the water cooling jacket 19, a magnet unit 24 including a magnet portion 22 and a yoke 23 is arranged.
The structure of the magnet portion 22 in the magnet unit 24 is the same as that of the conventional magnet unit. That is, it is composed of a central magnet (for example, the surface has an S pole) having a substantially rod shape, and a substantially rectangular annular peripheral magnet (for example, the surface has an N pole) arranged around the central magnet. The long side of the magnet portion 22 is orthogonal to the paper surface of FIG. As shown in FIG. 2, the length of the long side of the magnet unit 24 is the length of the target 17 indicated by the broken line.
The length of the short side of the magnet unit 24 is substantially equal to that of the target unit 17, and the short side of the magnet unit 24 extends along the long side of the target 17.

【0029】上記磁石ユニット24は磁石ベース25上
に固定される。磁石ベース25は、平行に配置された2
本のガイドレール26に拘束され、図1および図2の左
右方向に往復運動可能に設けられる。このように磁石ユ
ニット24は、その長手方向が往復運動方向にほぼ直交
するように配置される。磁石ユニット24を搭載した磁
石ベース25にはアーム27の先端が結合ピン28によ
って回転自在に結合され、アーム27の基端は、立設さ
れた支柱29の先部に回転自在に結合される。またアー
ム27の中間部は、他のアーム30によって回転円板3
1に接続される。アーム30の両端におけるアーム27
との結合ピン32、回転円板31との結合ピン33は回
転自在である。回転円板31はモータ34の駆動軸に取
り付けられる。モータ34の駆動軸の回転により回転円
板31が回転すると、アーム27が支柱29を支点とし
て扇形を描くように矢印35のごとく運動し、磁石ベー
ス25が左右に揺動される。回転円板31上には結合ピ
ン33を固定する孔36が複数設けられ、結合ピン33
の取付け位置を変えることにより磁石ベース25の揺動
距離を変えることができる。
The magnet unit 24 is fixed on the magnet base 25. The magnet bases 25 are arranged in parallel.
It is constrained by the guide rail 26 of the book and is provided so as to be capable of reciprocating in the left-right direction in FIGS. 1 and 2. In this way, the magnet unit 24 is arranged so that its longitudinal direction is substantially orthogonal to the reciprocating direction. A tip of an arm 27 is rotatably coupled to a magnet base 25 on which the magnet unit 24 is mounted by a coupling pin 28, and a base end of the arm 27 is rotatably coupled to a front end of an upright column 29. Further, the middle part of the arm 27 is rotated by the other arm 30 to rotate the rotating disk 3
Connected to 1. Arms 27 at both ends of arm 30
The connecting pin 32 with and the connecting pin 33 with the rotating disk 31 are rotatable. The rotating disk 31 is attached to the drive shaft of the motor 34. When the rotary disk 31 rotates due to the rotation of the drive shaft of the motor 34, the arm 27 moves in a fan-shaped manner with the support post 29 as a fulcrum as shown by an arrow 35, and the magnet base 25 is swung left and right. A plurality of holes 36 for fixing the coupling pins 33 are provided on the rotating disk 31.
The swinging distance of the magnet base 25 can be changed by changing the mounting position of.

【0030】裏板16の背面、すなわちカソード電極の
背面全体はカソードカバー37によって覆われる。モー
タ34はカソードカバー37に固定され、上記支柱29
はカソードカバー37の上に立設される。カソード本体
15、裏板16、ターゲット17、水冷ジャケット19
は電気的に結合され、かつ他の部分からは絶縁されてお
り、当該部分に外部電源38から電力が供給される。
The back surface of the back plate 16, that is, the entire back surface of the cathode electrode is covered with a cathode cover 37. The motor 34 is fixed to the cathode cover 37, and
Is erected on the cathode cover 37. Cathode body 15, back plate 16, target 17, water cooling jacket 19
Are electrically coupled to each other and insulated from other parts, and the parts are supplied with power from an external power supply 38.

【0031】本実施形態においては、さらに、水冷ジャ
ケット19の裏側に軟磁性の磁性体材料で構成した磁気
シャント39が設置されている。磁気シャント39は、
図3に示すように、軟磁性材料である例えばSUS 430
で形成された、形状の異なる3枚の薄板(厚さ0.1m
m)39a,39b,39cを重ねて構成される。水冷
ジャケット19の側から薄板39a〜39cの順序で配
置され、重ね合わされる。磁気シャント39は、図2に
示されるごとく水冷ジャケット19の右上と左下に取り
付けられている。2つの磁気シャント39は矩形の形状
を有するターゲット17の上で見ると、右上角部と左下
角部を結ぶ対角線上にてその両端の位置に配置される。
この取付け位置は、従来のスパッタ用カソード電極で生
じていた放電の偏りの位置、すなわち図12で示した基
板102上の膜厚分布における厚膜部107が形成され
る位置に対応している。
In this embodiment, a magnetic shunt 39 made of a soft magnetic material is provided on the back side of the water cooling jacket 19. The magnetic shunt 39 is
As shown in FIG. 3, a soft magnetic material such as SUS 430 is used.
3 thin plates with different shapes (thickness 0.1 m
m) Constructed by stacking 39a, 39b, 39c. The thin plates 39a to 39c are arranged in this order from the side of the water cooling jacket 19 and stacked. The magnetic shunts 39 are attached to the upper right and lower left of the water cooling jacket 19 as shown in FIG. When viewed above the target 17 having a rectangular shape, the two magnetic shunts 39 are arranged at positions at both ends of the diagonal line connecting the upper right corner and the lower left corner.
This mounting position corresponds to the position of the biased discharge that occurs in the conventional cathode electrode for sputtering, that is, the position where the thick film portion 107 is formed in the film thickness distribution on the substrate 102 shown in FIG.

【0032】薄板39a,39b,39cを重ね合わせ
て構成される磁気シャント39は、薄板の重ね合わせの
状態に応じて各部の厚みが異なる。すなわち各薄板が単
独で存在する部分の厚みは0.1mmであり、2枚の薄板
が重なる部分の厚みは0.2mmであり、3枚の薄板が重
なる部分の厚みは0.3mmとなる。3枚の薄板39a〜
39cが重ねられる部分は、すなわち磁気シャント39
の最も厚い部分はターゲット17の角部に対応してい
る。この角部は、基板上の膜厚分布では最も膜厚が厚く
なる箇所に対応する。
In the magnetic shunt 39 constructed by stacking the thin plates 39a, 39b, 39c, the thickness of each part differs depending on the stacked state of the thin plates. That is, the thickness of the portion where each thin plate exists independently is 0.1 mm, the thickness of the portion where the two thin plates overlap is 0.2 mm, and the thickness of the portion where the three thin plates overlap is 0.3 mm. Three thin plates 39a ~
The portion where 39c is overlapped is the magnetic shunt 39.
The thickest part of the arrow corresponds to the corner of the target 17. This corner corresponds to the location where the film thickness is thickest in the film thickness distribution on the substrate.

【0033】本実施形態によれば、2つの磁気シャント
39を前述の位置に設けることにより、左右に往復運動
する磁石ユニット24が磁気シャント39の取付け位置
に到来すると、磁石ユニット24から発生する磁界を磁
気シャント39によって弱めることができる。そのた
め、磁石ユニット24によってターゲット表面上に生じ
るトンネル状磁界は弱くなる。磁石ユニット24の磁界
を弱める磁気シャント39の能力は、磁気シャント39
の各部の厚みに応じて決まる。すなわち、磁気シャント
39の厚みが大きい部分ほど磁界が弱められる程度は大
きい。
According to the present embodiment, by providing the two magnetic shunts 39 at the above-mentioned positions, when the magnet unit 24 reciprocating left and right reaches the mounting position of the magnetic shunt 39, the magnetic field generated from the magnet unit 24 is generated. Can be weakened by the magnetic shunt 39. Therefore, the tunnel-shaped magnetic field generated on the target surface by the magnet unit 24 becomes weak. The ability of the magnetic shunt 39 to weaken the magnetic field of the magnet unit 24 depends on the magnetic shunt 39.
It depends on the thickness of each part. That is, the greater the thickness of the magnetic shunt 39, the greater the degree to which the magnetic field is weakened.

【0034】電界をE(ベクトルである)、磁界をB
(ベクトルである)で表すと、マグネトロン放電におい
て電子はE×Bでドリフト運動をするが、このドリフト
運動の速度はE/Bと表される。従って、磁石ユニット
24による磁界Bを磁気シャント39によって減少させ
ると、電子ドリフト運動の速度が増加する。従って、磁
気シャント39が存在する領域では、電子の滞在時間が
短くなり、そのためイオン密度が減少し、プラズマ密度
が減少する。このため、もともと存在していた、当該場
所のプラズマ密度が上昇する傾向(放電の偏り現象)
を、磁気シャント39の作用により打ち消すことができ
る。これにより、ターゲット17の上面には偏りのない
環状のプラズマが生成され、これを往復運動させること
によりターゲット17のエッチングをより均一に行うこ
とができ、基板上に形成される薄膜の膜厚分布を均一な
ものにすることができる。
The electric field is E (which is a vector), and the magnetic field is B.
When expressed by (which is a vector), in the magnetron discharge, the electrons make a drift motion of E × B, and the speed of this drift motion is expressed as E / B. Therefore, when the magnetic field B generated by the magnet unit 24 is reduced by the magnetic shunt 39, the velocity of electron drift motion is increased. Therefore, in the region where the magnetic shunt 39 is present, the residence time of electrons is shortened, which reduces the ion density and the plasma density. For this reason, there is a tendency that the plasma density at the location, which originally existed, increases (discharging bias phenomenon).
Can be canceled by the action of the magnetic shunt 39. As a result, a uniform annular plasma is generated on the upper surface of the target 17, and the target 17 can be etched more uniformly by reciprocating the plasma, and the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate can be increased. Can be made uniform.

【0035】磁気シャント39の形状、配置位置、厚み
は、前述したものには限定されず、基板に形成される薄
膜の分布の不均一性の状態に応じて適宜に定めることが
できる。磁気シャント39の構成の仕方は、前述のよう
に3枚の薄板を重ね合わせる構成に限定されず、1枚状
の板材で形成したり、他の枚数の薄板を組み合わせて構
成することもできる。また磁気シャント39を形成する
磁性体材質としては、磁石ユニット24によるトンネル
状磁界を必要な程度に弱めることのできる材質であれ
ば、任意のものを使用することができる。例えば、磁石
を用いることもできる。
The shape, arrangement position, and thickness of the magnetic shunt 39 are not limited to those described above, and can be appropriately determined according to the state of nonuniformity of the distribution of the thin film formed on the substrate. The configuration of the magnetic shunt 39 is not limited to the configuration in which three thin plates are stacked as described above, and the magnetic shunt 39 may be formed of a single plate material or may be configured by combining other numbers of thin plates. Further, as the magnetic material forming the magnetic shunt 39, any material can be used as long as it can weaken the tunnel-shaped magnetic field generated by the magnet unit 24 to a required degree. For example, a magnet can be used.

【0036】なお上記実施形態では、ターゲットに対し
て往復運動をする磁石装置を単一の磁石ユニットを用い
て作るようにしたため、構造を簡単化することができ
る。
In the above embodiment, since the magnet device that reciprocates with respect to the target is made by using the single magnet unit, the structure can be simplified.

【0037】図4および図5は本発明に係るマグネトロ
ンスパッタ用カソード電極の第2実施形態の構成を示
す。図4は要部縦断面図、図5は複数の磁石ユニットか
らなる磁石装置の外観斜視図である。図4および図5に
おいて、図1で説明した要素と実質的に同一の要素には
同一の符号を付している。
FIGS. 4 and 5 show the structure of a second embodiment of the cathode electrode for magnetron sputtering according to the present invention. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a main part, and FIG. 5 is an external perspective view of a magnet device including a plurality of magnet units. 4 and 5, elements that are substantially the same as the elements described in FIG. 1 are given the same reference numerals.

【0038】第2実施形態においても、第1実施形態と
同様に、ターゲット上に生成される放電の偏りを打ち消
すことにより基板上に均一な膜厚分布を得るため、磁気
シャント39が設置されている。磁気シャント39の形
状、材質、構成、設置場所等は第1実施形態の場合と同
一である。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the magnetic shunt 39 is installed in order to obtain a uniform film thickness distribution on the substrate by canceling the bias of the discharge generated on the target. There is. The shape, material, configuration, installation location, etc. of the magnetic shunt 39 are the same as those in the first embodiment.

【0039】本実施形態では、さらに、磁石装置として
例えば4個の磁石ユニット51,52からなるものを備
える。4個の磁石ユニットは、大型の磁石ベース53の
上でそれらの長辺が互いに平行になるように配置・固定
される。その配置状態の一例は、上側から見た斜視図を
表す図5で明らかである。このように4つの磁石ユニッ
トは、その往復運動方向に各々の長手方向が直交するよ
うに並べて配置される。2個の磁石ユニット51は中央
部に配置され、2個の磁石ユニット52はそれらの両側
の外側に配置される。4個の磁石ユニットを用いて磁石
ベース53の上に形成される磁石装置の構成を磁石組立
体と呼ぶことにする。4個の磁石ユニットのうち中央に
位置する2つの磁石ユニット51の構成は、第1実施形
態の磁石ユニット24と同じである。すなわち、上面が
S極であるロッド形状の中心磁石51aと、中心磁石5
1aを囲むように配置され、上面がN極である矩形環状
の周辺磁石51bとからなり、下側には周辺磁石51b
の矩形形状に一致するように全面的に矩形ヨーク54が
配置される。磁石ユニット51はその平面形状において
左右対称の形状を有する。
In the present embodiment, the magnet device further comprises, for example, four magnet units 51, 52. The four magnet units are arranged and fixed on a large magnet base 53 such that their long sides are parallel to each other. An example of the arrangement state is apparent in FIG. 5, which is a perspective view seen from the upper side. In this way, the four magnet units are arranged side by side so that their longitudinal directions are orthogonal to the reciprocating direction. The two magnet units 51 are arranged in the central portion, and the two magnet units 52 are arranged outside of both sides thereof. A structure of a magnet device formed on the magnet base 53 using four magnet units will be referred to as a magnet assembly. The configuration of the two magnet units 51 located at the center among the four magnet units is the same as that of the magnet unit 24 of the first embodiment. That is, the rod-shaped central magnet 51a whose top surface is the S pole, and the central magnet 5
1a and a rectangular ring-shaped peripheral magnet 51b having an N pole on the upper surface, and a peripheral magnet 51b on the lower side.
The rectangular yoke 54 is arranged over the entire surface so as to match the rectangular shape of. The magnet unit 51 has a bilaterally symmetrical shape in its planar shape.

【0040】上記の磁石ユニット51に対して、外側に
位置する2個の磁石ユニット52はその形状および構成
が部分的に異なっている。すなわち磁石ユニット52で
は、中心磁石52aは同じ形態および極性(S極)の磁
極を有し、周辺磁石52bは平面形状において左右対称
ではなく外側に位置する長辺部52b-1の幅が内側に位
置する長辺部52b-2の幅よりも大きい形態を有し、か
つN極の磁極を有する。また下側に配置されるヨーク5
5は、その幅が周辺磁石52bの幅(短辺方向の長さ)
の約半分となっており、かつ周辺磁石52bの内側半分
と中心磁石52aとの間に配置されている。
The two magnet units 52 located outside the magnet unit 51 are partially different in shape and configuration. That is, in the magnet unit 52, the central magnet 52a has magnetic poles of the same shape and polarity (S pole), and the peripheral magnet 52b is not symmetrical in plan view, but the width of the long side portion 52b-1 located outside is inward. It has a shape larger than the width of the long side portion 52b-2 located and has a magnetic pole of N pole. Further, the yoke 5 arranged on the lower side
5 is the width of the peripheral magnet 52b (length in the short side direction)
Of the peripheral magnet 52b and the central magnet 52a.

【0041】磁石ユニット52では、上記のような形態
および構造とすることにより、外側の下部半分にヨーク
が存在しなくても、ターゲット表面上に均一な強度のト
ンネル状の磁界を生成することができる。なおトンネル
状磁界強度の均一性を確保する構成として、形状は同一
のまま、ヨークの存在しない側の磁石の磁化強度を増加
させることも可能である。本実施形態では、磁石組立体
を形成する4個の磁石ユニット51,52の各磁界強度
は、それぞれがほぼ同等になるように設定されている。
With the above-described form and structure, the magnet unit 52 can generate a tunnel-like magnetic field of uniform strength on the target surface even if no yoke is present in the outer lower half. it can. As a configuration for ensuring the uniformity of the tunnel-shaped magnetic field strength, it is possible to increase the magnetization strength of the magnet on the side where the yoke does not exist while maintaining the same shape. In this embodiment, the magnetic field strengths of the four magnet units 51 and 52 forming the magnet assembly are set to be substantially equal to each other.

【0042】磁石組立体の全体を往復運動させるための
機構は、第1実施形態の場合と異なる。4個の磁石ユニ
ットを搭載した磁石ベース53は、結合ピン56、アー
ム57、結合ピン58を介して回転円板31に接続され
る。回転円板31はモータ34の駆動軸に取り付けら
れ、モータ34の駆動軸の回転により回転し、磁石組立
体(磁石ユニット全体)が左右に揺動される。本実施形
態の揺動振幅は、第1実施形態の単一磁石ユニットの場
合より小さい。
The mechanism for reciprocating the entire magnet assembly is different from that of the first embodiment. The magnet base 53 on which the four magnet units are mounted is connected to the rotating disk 31 via the connecting pin 56, the arm 57, and the connecting pin 58. The rotating disk 31 is attached to the drive shaft of the motor 34, and is rotated by the rotation of the drive shaft of the motor 34, so that the magnet assembly (entire magnet unit) is swung left and right. The swing amplitude of this embodiment is smaller than that of the single magnet unit of the first embodiment.

【0043】本実施形態では、さらに、軟磁性材料で構
成された2個の固定ヨーク59が、支持部60を介して
カソード本体15に取り付けられる。この固定ヨーク5
9は、最外に位置する両側の磁石ユニット52が、ター
ゲット17の端部に最も近づいた瞬間に、磁石部の丁度
裏側に位置し、磁石部のヨークとして働くように配置さ
れる。ただしこの時、固定ヨーク59と磁石部との間に
は狭い間隙が存在するように設定されている。このよう
な構成にすることにより、外側の磁石ユニット52がタ
ーゲット17の左右端に近づいたとき、磁石ユニット5
2から発生する磁界強度が増加する。しかも、磁石ユニ
ット52から発生する磁界のうち、よりターゲット端部
に近い側の磁界強度がより増加する。これにより、ター
ゲット17の端部周辺のプラズマ密度を増加することが
できる。
In the present embodiment, further, two fixed yokes 59 made of a soft magnetic material are attached to the cathode body 15 via the support portion 60. This fixed yoke 5
The outermost magnet units 52 on both sides are located just behind the magnet unit at the moment when the magnet units 52 on the outermost sides are closest to the end of the target 17, and are arranged so as to act as a yoke of the magnet unit. However, at this time, a narrow gap is set between the fixed yoke 59 and the magnet portion. With such a configuration, when the outer magnet unit 52 approaches the left and right ends of the target 17, the magnet unit 5
2 increases the magnetic field intensity generated. Moreover, of the magnetic fields generated from the magnet unit 52, the magnetic field strength on the side closer to the target end portion is further increased. Thereby, the plasma density around the end of the target 17 can be increased.

【0044】一方、従来技術の問題点で述べたような、
トンネル状の磁力線に沿って形成されるプラズマがター
ゲット端部に存在するシールド18により減衰させられ
る現象は依然存在する。そのため、前述の構成に基づく
プラズマ密度が増加する要因と、シールド18に起因す
るプラズマ密度が減少する要因とが丁度釣り合うことに
なり、これにより揺動時の磁石ユニットの位置に依らず
に、プラズマ密度は一定となる。この結果、基板の端部
で膜厚が減少する傾向を防止することができ、均一な膜
厚分布を有する薄膜を基板上に形成することができる。
On the other hand, as described in the problems of the prior art,
The phenomenon in which the plasma formed along the tunnel-shaped magnetic field lines is attenuated by the shield 18 existing at the end of the target still exists. Therefore, the factor of increasing the plasma density based on the above-described configuration and the factor of decreasing the plasma density due to the shield 18 are just balanced, and the plasma is irrespective of the position of the magnet unit during rocking. The density is constant. As a result, it is possible to prevent the film thickness from decreasing at the edge of the substrate and form a thin film having a uniform film thickness distribution on the substrate.

【0045】また上記実施形態では、複数の磁石ユニッ
トを用いて磁石装置を構成したため、ターゲット面上の
広い領域にわたってプラズマが常に形成されるために、
スパッタ原子は基板に対して垂直に入射するものが圧倒
的に多くなり、そのために基板上に堆積される膜の構造
が緻密になり、良質な膜が形成されることになる。
Further, in the above embodiment, since the magnet device is constructed by using a plurality of magnet units, plasma is always formed over a wide area on the target surface.
The number of sputtered atoms that are perpendicularly incident on the substrate is overwhelmingly large, which makes the structure of the film deposited on the substrate dense and forms a good quality film.

【0046】図6および第7図は本発明に係るマグネト
ロンスパッタ用カソード電極の第3実施形態の構成を示
す。図6は要部縦断面図、図7は複数の磁石ユニットか
らなる磁石組立体および固定磁石の配置関係を示す外観
斜視図である。図6および図7において、前述の各図で
説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付
している。この第3実施形態は上記第2実施形態の変形
である。
FIGS. 6 and 7 show the structure of the third embodiment of the cathode electrode for magnetron sputtering according to the present invention. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a main part, and FIG. 7 is an external perspective view showing a positional relationship between a magnet assembly including a plurality of magnet units and a fixed magnet. In FIGS. 6 and 7, elements that are substantially the same as the elements described in the above figures are given the same reference numerals. The third embodiment is a modification of the second embodiment.

【0047】本実施形態では、左右対称形状を有する同
一形状の4個の磁石ユニット61を並べて配置する。磁
石ユニット61は実質的に磁石ユニット51と同じ構造
を有する。また永久磁石材料で形成された2個の固定磁
石62が、支持部60を介してカソード本体15に取り
付けられる。これらの磁石ユニット61および固定磁石
62の形状・相対的位置は図7により明らかにされる。
ここでは、外側に位置する磁石ユニットの位置がターゲ
ット17の端部に最も近づいた瞬間でも、固定磁石62
と磁石ユニット61の間に狭い間隙が存在するように設
定される。また固定磁石62の極性は、磁石ユニット6
1の周辺磁石の極性と同一にしている。なお本実施形態
においても、第1実施形態および第2実施形態と同様に
膜厚分布の非対称性を補正するための磁気シャント39
を設置している。
In the present embodiment, four magnet units 61 of the same shape having a symmetrical shape are arranged side by side. The magnet unit 61 has substantially the same structure as the magnet unit 51. Further, two fixed magnets 62 formed of a permanent magnet material are attached to the cathode body 15 via the support portion 60. The shapes and relative positions of the magnet unit 61 and the fixed magnet 62 are clarified by FIG.
Here, even when the position of the magnet unit located outside is closest to the end of the target 17, the fixed magnet 62
It is set so that a narrow gap exists between the magnet unit 61 and the magnet unit 61. The polarity of the fixed magnet 62 is the same as that of the magnet unit 6
It has the same polarity as that of the No. 1 peripheral magnet. Note that, also in the present embodiment, the magnetic shunt 39 for correcting the asymmetry of the film thickness distribution as in the first and second embodiments.
Is installed.

【0048】上記の構成を採用することにより、外側の
磁石ユニット61と固定磁石62との間の距離が大きい
期間中は、固定磁石62のみではターゲット17の表面
上にトンネル状磁界を形成することができないので、マ
グネトロン放電は4個の磁石ユニット61のみで形成さ
れる。一方、外側の磁石ユニット61の位置がターゲッ
ト17の端部に近づくにつれて、実効的に外側の磁石ユ
ニット61の周辺磁石の幅が増加することになるため、
ターゲット端部における磁界強度が増加する。これによ
り、第2実施形態の場合と同様に、トンネル状の磁力線
に沿って形成されるプラズマがターゲット端部に存在す
るシールド18によって減衰させられる現象を補うこと
ができる。従って、基板端部で膜厚が減少する傾向を防
止することができ、均一な膜厚分布を有する薄膜を基板
上に形成することができる。実際に、本実施形態による
マグネトロンスパッタ用カソード電極を用いて作成した
薄膜の膜厚分布を図8に示す。従来の問題点であった、
分布の非対称性、基板左右端部での膜厚の減少といった
欠点が解消され、膜厚分布の均一性は約±5%となって
いる。
By adopting the above configuration, the tunnel-shaped magnetic field can be formed on the surface of the target 17 only by the fixed magnet 62 during the period when the distance between the outer magnet unit 61 and the fixed magnet 62 is large. Therefore, the magnetron discharge is formed only by the four magnet units 61. On the other hand, as the position of the outer magnet unit 61 approaches the end of the target 17, the width of the peripheral magnets of the outer magnet unit 61 effectively increases.
The magnetic field strength at the end of the target increases. As a result, similarly to the case of the second embodiment, it is possible to compensate for the phenomenon in which the plasma formed along the tunnel-shaped magnetic lines of force is attenuated by the shield 18 existing at the end of the target. Therefore, it is possible to prevent the film thickness from decreasing at the edge portion of the substrate and form a thin film having a uniform film thickness distribution on the substrate. FIG. 8 shows a film thickness distribution of a thin film actually formed by using the cathode electrode for magnetron sputtering according to the present embodiment. It was a conventional problem,
The disadvantages such as the asymmetric distribution and the reduction of the film thickness at the left and right edges of the substrate are solved, and the uniformity of the film thickness distribution is about ± 5%.

【0049】なお上記第3実施形態では、左右対称形状
を有する同一形状の4個の磁石ユニット61を用いた
が、図5に示したように形状の異なる4つの磁石ユニッ
トを用いることもできる。
In the third embodiment described above, four magnet units 61 of the same shape having a bilaterally symmetrical shape are used, but four magnet units having different shapes as shown in FIG. 5 can also be used.

【0050】図9は本発明に係るマグネトロンスパッタ
用カソード電極の第4実施形態を示し、磁石装置が同じ
形態の複数の磁石ユニットを備えるという点で図6およ
び図7で説明した実施形態と同じであり、往復運動工程
の両端位置に固定ヨークを備える点で図4で説明した実
施形態と同じである。図9において、図4、図6、図7
で示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、すべ
て同じ形態を有する4個の磁石ユニット61が、前述の
磁石ベース53よりも大きな厚みを有する磁石ベース7
1の上に、同じ形態を有する相対的に薄いヨーク72を
介して配置される。4つの磁石ユニット61は、各々同
形であっていずれもその下面の全面を覆うヨーク72の
上に配置されている。その他の構成は図4で説明した構
成と実質的に同じである。本実施形態の構成によれば、
モータ34を動作し往復運動機構によって磁石組立体の
全体を往復運動させ、磁石ベース71のいずれかの端部
が固定ヨーク59に対し最も接近した状態になるとき、
最外に位置する磁石ユニット61によって発生する磁界
強度が固定ヨーク59の影響を受けて増加する。しか
も、磁石ユニット61から発生する磁界のうち、よりタ
ーゲット端部に近い側の磁界強度がより増加する。これ
によりターゲット17の端部周辺のプラズマ密度を増加
できる。
FIG. 9 shows a fourth embodiment of the cathode electrode for magnetron sputtering according to the present invention, which is the same as the embodiment described in FIGS. 6 and 7 in that the magnet device includes a plurality of magnet units of the same form. This is the same as the embodiment described in FIG. 4 in that fixed yokes are provided at both ends of the reciprocating process. 9, FIG. 6, FIG.
Elements that are substantially the same as the elements indicated by are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, the four magnet units 61, all having the same form, have the magnet base 7 having a larger thickness than the magnet base 53 described above.
1 is arranged via a relatively thin yoke 72 having the same form. Each of the four magnet units 61 has the same shape and is arranged on a yoke 72 that covers the entire lower surface thereof. The other configuration is substantially the same as the configuration described in FIG. According to the configuration of this embodiment,
When the motor 34 is operated to reciprocate the entire magnet assembly by the reciprocating mechanism so that either end of the magnet base 71 comes closest to the fixed yoke 59,
The strength of the magnetic field generated by the outermost magnet unit 61 increases under the influence of the fixed yoke 59. Moreover, of the magnetic fields generated from the magnet unit 61, the magnetic field strength on the side closer to the target end portion increases. Thereby, the plasma density around the edge of the target 17 can be increased.

【0051】図10は本発明に係るマグネトロンスパッ
タ用カソード電極の第5実施形態を示し、図1の実施形
態の構成を配慮しつつ、図9の実施形態を変形したもの
である。図10において、図1および図9で示した要素
と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細
な説明を省略する。本実施形態では、1個の磁石ユニッ
ト24が、相対的に大きな厚みを有する磁石ベース81
の上に相対的に薄いヨーク72を介して配置される。そ
の他の構成は図1および図9で説明した実施形態の構成
と実質的に同じである。本実施形態の構成によれば、モ
ータ34を動作し、往復運動機構によって磁石ユニット
24を往復運動させ、磁石ユニット24がいずれかの固
定ヨーク59に最接近状態にあるとき、磁石ユニット2
4とヨーク72の各々の一部が固定ヨーク59と重な
り、従って、磁石ユニット24によって発生する磁界強
度が固定ヨーク59の影響を受けて増加する。すなわ
ち、ターゲット端部に近い側の磁界強度がより増加す
る。これによりターゲット17の端部周辺のプラズマ密
度を増加できる。この実施形態では、単一の磁石ユニッ
ト24を用いて構成するために簡単な構造で作ることが
できる。
FIG. 10 shows a fifth embodiment of a cathode electrode for magnetron sputtering according to the present invention, which is a modification of the embodiment of FIG. 9 in consideration of the configuration of the embodiment of FIG. 10, elements that are substantially the same as the elements shown in FIGS. 1 and 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, one magnet unit 24 includes a magnet base 81 having a relatively large thickness.
Is disposed on the above via a relatively thin yoke 72. Other configurations are substantially the same as the configurations of the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 9. According to the configuration of this embodiment, the motor unit 34 is operated, the reciprocating mechanism reciprocates the magnet unit 24, and when the magnet unit 24 is in the closest state to any of the fixed yokes 59, the magnet unit 2
4 and a part of each of the yokes 72 overlap the fixed yoke 59, so that the magnetic field strength generated by the magnet unit 24 increases under the influence of the fixed yoke 59. That is, the magnetic field strength on the side closer to the target end portion is further increased. Thereby, the plasma density around the edge of the target 17 can be increased. In this embodiment, it can be made with a simple structure for construction with a single magnet unit 24.

【0052】また、図1または図10に示すように、磁
石装置が単一の磁石ユニットを備える構成において、往
復運動する磁石装置の両端の位置に、図6および図7に
示すような磁石62を設ける構成を採用することもでき
る。
Further, as shown in FIG. 1 or FIG. 10, in the structure in which the magnet device is provided with a single magnet unit, the magnets 62 as shown in FIGS. 6 and 7 are provided at both ends of the reciprocating magnet device. It is also possible to adopt a configuration in which is provided.

【0053】上記の各実施形態において、ターゲットの
下側に配置される磁石ユニットを含む磁石装置における
磁石ユニットの個数は任意であり、単一または2以上で
あっても構わない。各磁石ユニットの構成、およびその
周囲の構成は、各実施形態で説明したように、その目的
に応じて決定される。また磁性体を用いて構成される磁
気シャントの取付け位置は水冷ジャケットの箇所に限定
されない。各実施形態で説明された作用を果たす位置に
存在するのであれば、任意の箇所に取り付けることがで
きる。
In each of the above-described embodiments, the number of magnet units in the magnet device including the magnet unit arranged below the target is arbitrary and may be one or two or more. The configuration of each magnet unit and the configuration around it are determined according to the purpose, as described in each embodiment. Further, the mounting position of the magnetic shunt configured by using the magnetic material is not limited to the position of the water cooling jacket. It can be attached at any position as long as it exists in a position that achieves the operation described in each embodiment.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、大型液晶表示装置に使用される大きな面積の矩形
基板上に薄膜を作製するマグネトロンスパッタリング装
置のカソード電極において、ターゲットに関し対角線上
の位置に磁性体(磁気シャント)を設けることによっ
て、当該ターゲットの下側で往復運動するように設けら
れた磁石装置で、これに含まれる磁石ユニットで形成さ
れるターゲット表面の端部での磁界を最適な状態に調整
するように構成したため、ターゲット上で発生する放電
の偏りを補正してプラズマ密度をターゲット表面の全面
にわたって均一化し、大型矩形基板上の膜厚分布の均一
性を確保することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in a cathode electrode of a magnetron sputtering apparatus for forming a thin film on a rectangular substrate having a large area used for a large-sized liquid crystal display apparatus, a target electrode is diagonally aligned. By providing a magnetic body (magnetic shunt) at the position of the target, the magnetic device is provided so as to reciprocate below the target, and the magnetic field at the end of the target surface formed by the magnet unit included in the magnetic device. Since it was configured to adjust to the optimum state, it is necessary to correct the bias of the discharge generated on the target and make the plasma density uniform over the entire surface of the target, and to ensure the uniformity of the film thickness distribution on the large rectangular substrate. You can

【0055】またターゲットの端部に磁石装置が到来し
たとき最外側の磁石ユニットで生じる磁界の強度を高め
る構成を設けるようにしたため、ターゲットの端部近傍
に配置されるシールド部材に起因してターゲット端部で
生じるプラズマ密度の減衰を防止し、大型の矩形基板上
に形成される薄膜の膜厚分布の均一性をさらに確保でき
る。
Further, since the structure for increasing the strength of the magnetic field generated in the outermost magnet unit when the magnet device arrives at the end of the target is provided, the target is caused by the shield member arranged near the end of the target. It is possible to prevent the plasma density from being attenuated at the edges and further ensure the uniformity of the film thickness distribution of the thin film formed on the large rectangular substrate.

【0056】磁石装置が単一の磁石ユニットを備えるも
のでは全体的に構造を簡素化でき、複数の磁石ユニット
を備えて構成されるものでは、プラズマがターゲット面
上の広い領域にわたって常に形成され、基板に垂直に入
射するスパッタ原子が多くなるため、膜の構造が緻密に
なり良質な膜を基板上に作ることができる。
When the magnet device has a single magnet unit, the structure can be simplified as a whole, and when the magnet device is composed of a plurality of magnet units, plasma is always formed over a large area on the target surface. Since the number of sputtered atoms that are vertically incident on the substrate is increased, the film structure becomes dense and a good quality film can be formed on the substrate.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るマグネトロンスパ
ッタ用カソード電極の縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a cathode electrode for magnetron sputtering according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中、下側からカソード電極を見た図であ
る。
FIG. 2 is a view of the cathode electrode viewed from the lower side in FIG.

【図3】磁気シャントの構成を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of a magnetic shunt.

【図4】本発明の第2実施形態に係るマグネトロンスパ
ッタ用カソード電極の縦断面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional view of a cathode electrode for magnetron sputtering according to a second embodiment of the present invention.

【図5】第2実施形態の磁石組立体を示す外観斜視図で
ある。
FIG. 5 is an external perspective view showing a magnet assembly according to a second embodiment.

【図6】本発明の第3実施形態に係るマグネトロンスパ
ッタ用カソード電極の縦断面図である。
FIG. 6 is a vertical sectional view of a cathode electrode for magnetron sputtering according to a third embodiment of the present invention.

【図7】第3実施形態の磁石組立体および固定磁石を示
す外観斜視図である。
FIG. 7 is an external perspective view showing a magnet assembly and a fixed magnet of a third embodiment.

【図8】第3実施形態によるマグネトロンスパッタ用カ
ソード電極によって基板上に作製した薄膜の膜厚分布を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a film thickness distribution of a thin film formed on a substrate by a magnetron sputtering cathode electrode according to a third embodiment.

【図9】本発明の第4実施形態に係るマグネトロンスパ
ッタ用カソード電極の縦断面図である。
FIG. 9 is a vertical sectional view of a cathode electrode for magnetron sputtering according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5実施形態に係るマグネトロンス
パッタ用カソード電極の縦断面図である。
FIG. 10 is a vertical sectional view of a cathode electrode for magnetron sputtering according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】従来の大面積基板用マグネトロンスパッタリ
ング装置の要部構造を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a main structure of a conventional magnetron sputtering apparatus for a large area substrate.

【図12】図11に示した従来のスパッタリング装置に
よって基板上に作製した薄膜の膜厚分布を示す図であ
る。
12 is a diagram showing a film thickness distribution of a thin film formed on a substrate by the conventional sputtering device shown in FIG.

【符号の説明】 11 真空容器 15 カソード本体 16 裏板 17 ターゲット 18 シールド 19 水冷ジャケット 22 磁石部 23 ヨーク 25 磁石ユニット 39 磁気シャント 51,52 磁気ユニット 51a,52a 中心磁石 51b,52b 周辺磁石 54,55 ヨーク 61 磁石ユニット 62 固定磁石[Explanation of reference numerals] 11 vacuum container 15 cathode body 16 back plate 17 target 18 shield 19 water cooling jacket 22 magnet part 23 yoke 25 magnet unit 39 magnetic shunt 51, 52 magnetic unit 51a, 52a central magnet 51b, 52b peripheral magnets 54, 55 Yoke 61 Magnet unit 62 Fixed magnet

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ターゲットと、中心磁石と周辺磁石から
なり前記ターゲット上にトンネル状磁力線を形成する磁
石ユニットを含む磁石装置と、前記磁石装置を周期的に
往復運動する駆動装置とを備えたマグネトロンスパッタ
用カソード電極において、 前記磁石装置の往復運動工程の両端部の対角線上に位置
する箇所に、前記磁石装置による磁界を調整し前記ター
ゲット上に生じる放電を均等化する磁性体を配置するこ
とを特徴とするマグネトロンスパッタ用カソード電極。
1. A magnetron comprising a target, a magnet device including a magnet unit including a central magnet and a peripheral magnet for forming tunnel-like magnetic force lines on the target, and a drive device for periodically reciprocating the magnet device. In the cathode electrode for sputtering, a magnetic body that adjusts the magnetic field by the magnet device and equalizes the discharge generated on the target is disposed at a position diagonally located at both ends of the reciprocating process of the magnet device. A characteristic cathode electrode for magnetron sputtering.
【請求項2】 前記磁石装置は単一の前記磁石ユニット
を含み、この磁石ユニットはその長手方向が前記磁石装
置の運動方向に交差するように配置されることを特徴と
する請求項1記載のマグネトロンスパッタ用カソード電
極。
2. The magnet device according to claim 1, wherein the magnet device includes a single magnet unit, and the magnet unit is arranged such that a longitudinal direction thereof intersects a movement direction of the magnet device. Cathode electrode for magnetron sputtering.
【請求項3】 前記磁石ユニットの下側には下部全面を
被う相対的に薄いヨークを設け、前記磁石装置の往復運
動工程の前記両端部に対応する箇所に、前記磁石ユニッ
トの半分に対応するヨークを設け、前記往復運動工程の
前記両端部のいずれかに前記磁石ユニットが位置すると
き、前記磁石ユニットの外側の磁界が強められ、その他
の運動工程では前記磁石ユニットによる磁界が等しい分
布状態で形成されることを特徴とする請求項2記載のマ
グネトロンスパッタ用カソード電極。
3. A relatively thin yoke is provided on the lower side of the magnet unit so as to cover the entire lower surface of the magnet unit, and a half of the magnet unit is provided at a position corresponding to both ends of the reciprocating process of the magnet device. And a magnetic field outside the magnet unit is strengthened when the magnet unit is located at either of the both ends of the reciprocating motion step, and the magnetic field by the magnet unit is equal in other motion steps. The cathode electrode for magnetron sputtering according to claim 2, which is formed by:
【請求項4】 前記磁石装置の往復運動工程の前記両端
部に対応する箇所に、前記磁石ユニットの外側の磁界を
強める磁石を設けたことを特徴とする請求項2記載のマ
グネトロンスパッタ用カソード電極。
4. The cathode electrode for magnetron sputtering according to claim 2, wherein magnets for strengthening a magnetic field outside the magnet unit are provided at positions corresponding to the both ends of the reciprocating process of the magnet device. .
【請求項5】 前記磁石装置は複数の前記磁石ユニット
を含み、これらの磁石ユニットは各々の長手方向が前記
磁石装置の運動方向に交差するように当該運動方向に並
べて配置されることを特徴とする請求項1記載のマグネ
トロンスパッタ用カソード電極。
5. The magnet device includes a plurality of the magnet units, and the magnet units are arranged side by side in the movement direction such that their longitudinal directions intersect the movement direction of the magnet device. The cathode electrode for magnetron sputtering according to claim 1.
【請求項6】 前記磁石装置の両最外側に位置する前記
磁石ユニットの前記周辺磁石の外側部の磁極幅を内側部
の磁極幅よりも大きくしかつ前記磁石ユニットの内側半
分のみにヨークを設けると共に、前記磁石装置の往復運
動工程の前記両端部に対応する箇所に、前記磁石ユニッ
トの外側半分に対応するヨークを設け、前記往復運動工
程の前記両端部のいずれかに前記磁石装置が位置すると
き、当該端部に位置する前記磁石ユニットの外側の磁界
が強められ、その他の運動工程ではすべての前記磁石ユ
ニットによる磁界が等しい状態にあることを特徴とする
請求項5記載のマグネトロンスパッタ用カソード電極。
6. The magnetic pole width of the outer portion of the peripheral magnets of the magnet units located on both outermost sides of the magnet device is larger than the magnetic pole width of the inner portion, and a yoke is provided only on the inner half of the magnet unit. At the same time, a yoke corresponding to the outer half of the magnet unit is provided at a position corresponding to the both ends of the reciprocating process of the magnet device, and the magnet device is located at either of the both ends of the reciprocating process. At this time, the magnetic field outside the magnet unit located at the end is strengthened, and the magnetic fields by all the magnet units are in the same state in the other motion steps, and the cathode for magnetron sputtering according to claim 5. electrode.
【請求項7】 前記複数の磁石ユニットのすべてにその
下側に下部全面を被う相対的に薄いヨークを設け、前記
磁石装置の往復運動工程の前記両端部に対応する箇所
に、最外側に位置する前記磁石ユニットの外側半分に対
応するヨークを設け、前記往復運動工程の前記両端部の
いずれかに前記磁石装置が位置するとき、当該端部に位
置する前記磁石ユニットの外側の磁界が強められ、その
他の運動工程ではすべての前記磁石ユニットによる磁界
が等しい状態にあることを特徴とする請求項5記載のマ
グネトロンスパッタ用カソード電極。
7. A relatively thin yoke that covers the entire lower surface is provided on the lower side of all of the plurality of magnet units, and the outermost portion is provided at a position corresponding to both ends of the reciprocating process of the magnet device. A yoke corresponding to the outer half of the located magnet unit is provided, and when the magnet device is located at either of the both ends of the reciprocating process, the magnetic field outside the magnet unit located at the end is strengthened. The cathode electrode for magnetron sputtering according to claim 5, wherein the magnetic fields of all the magnet units are in the same state in the other motion steps.
【請求項8】 前記磁石装置の往復運動工程の前記両端
部に対応する箇所に、前記磁石装置の外側に配置される
磁石ユニットによる外側の磁界を強める磁石を設けたこ
とを特徴とする請求項5記載のマグネトロンスパッタ用
カソード電極。
8. A magnet for strengthening an outer magnetic field by a magnet unit arranged outside the magnet device is provided at a position corresponding to the both ends of the reciprocating process of the magnet device. 5. The cathode electrode for magnetron sputtering according to item 5.
【請求項9】 前記磁性体は軟磁性体であることを特徴
とする請求項1記載のマグネトロンスパッタ用カソード
電極。
9. The cathode electrode for magnetron sputtering according to claim 1, wherein the magnetic material is a soft magnetic material.
【請求項10】 前記軟磁性体は厚みの異なる部分を有
することを特徴とする請求項9記載のマグネトロンスパ
ッタ用カソード電極。
10. The cathode electrode for magnetron sputtering according to claim 9, wherein the soft magnetic material has portions having different thicknesses.
【請求項11】 前記磁性体は磁石であることを特徴と
する請求項1記載のマグネトロンスパッタ用カソード電
極。
11. The cathode electrode for magnetron sputtering according to claim 1, wherein the magnetic body is a magnet.
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