JP5219748B2 - Sputtering equipment - Google Patents
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Description
本発明は、揺動可能な磁石構成体によるマグネトロンカソード電極を備えたスパッタ装置に関し、特に、マグネトロンカソード電極の磁石構成体に、発生磁界を局部的に弱くするシャントを設けたスパッタ装置に関する。 The present invention relates to a sputtering apparatus including a magnetron cathode electrode having a swingable magnet structure, and more particularly to a sputtering apparatus in which a magnet structure of a magnetron cathode electrode is provided with a shunt that locally weakens a generated magnetic field.
スパッタ装置には、電極間に印加する電圧や、電極構造等によって様々なものがある。その中に、マグネトロンスパッタ装置がある。マグネトロンスパッタ装置は、表面上にターゲットを配置するバッキングプレートの裏側に磁石構成体を配設してカソード電極を構成することにより、成膜速度を大きくして生産性を向上できるというメリットを有する。このようなマグネトロンスパッタ装置には、上記磁石構成体を固定するものと、揺動させるものとがある。 There are various sputtering apparatuses depending on the voltage applied between the electrodes and the electrode structure. Among them, there is a magnetron sputtering apparatus. The magnetron sputtering apparatus has an advantage that the deposition rate can be increased and the productivity can be improved by disposing the magnet structure on the back side of the backing plate on which the target is disposed on the surface to configure the cathode electrode. Such magnetron sputtering apparatuses include those that fix the above-mentioned magnet structure and those that swing.
また、スパッタ装置において成膜する場合、ターゲットの使用効率および寿命がランニングコストに直接影響する。そのため、マグネトロンスパッタ装置としては、ターゲットの使用効率および寿命を向上させることを目的として、磁石構成体を揺動させるタイプのものが主に使用される（例えば特許文献１参照）。
磁石構成体を固定する場合には、磁石構成体の長手方向の端部領域による磁界が生じるターゲットの上下部と、磁石構成体の中央領域による磁界が生じるターゲットの中央部とは、ほぼ同じ速度でスパッタリングされて掘れる。 When the magnet structure is fixed, the upper and lower portions of the target where the magnetic field is generated by the longitudinal end region of the magnet structure and the center of the target where the magnetic field is generated by the central region of the magnet structure are approximately the same speed. Sputter and dig.
しかし、ターゲットの使用効率や寿命を向上させるために、磁石構成体を揺動させると、マグネトロンスパッタ装置のプラズマエロージョントラックの性質上、磁石構成体の端部領域による磁界を受けるターゲットの上下部に、常にスパッタリングされる領域ができてしまい、このターゲット領域が他のターゲット領域よりも速く掘れてしまう。 However, in order to improve the usage efficiency and life of the target, if the magnet structure is swung, the upper and lower parts of the target that receive the magnetic field due to the end region of the magnet structure due to the nature of the plasma erosion track of the magnetron sputtering apparatus. A region that is always sputtered is created, and this target region is dug faster than other target regions.
磁石構成体を大きく揺動させれば、ターゲット上下部の掘れ速度を抑制できるが、装置サイズが大きくなってしまう、膜厚分布の劣化を生じて有効成膜領域が狭くなる等の不具合を生じる。 If the magnet structure is largely swung, the excavation speed of the upper and lower parts of the target can be suppressed, but the apparatus size increases, the film thickness distribution deteriorates and the effective film formation area becomes narrow. .
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、有効成膜領域および装置サイズを変更することなく、ターゲットの使用効率および寿命の改善を図ることができるスパッタ装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such conventional problems, and a sputtering apparatus capable of improving the use efficiency and life of a target without changing the effective film formation area and the apparatus size. It is intended to provide.
本発明のスパッタ装置は、表面上にターゲットを配置するバッキングプレートの裏面側に、磁石構成体を揺動可能に配設してカソード電極としたスパッタ装置において、前記磁石構成体は、一定幅の棒状の中心磁石と、前記中心磁石から離間して前記中心磁石を平面において囲むように配置された一定幅の略楕円形状の周囲磁石と、前記両磁石によって前記ターゲット表面に生じる磁界を局部的に弱くするシャントとを有し、前記シャントの一部または全体が、前記中心磁石をその長さ方向に前記周囲磁石まで延ばしたと仮想した場合に占有する領域内の一部もしくは全体に埋め込み配置されており、前記中心磁石の長さ方向をＹ方向と定義し、該長さ方向と直交する該中心磁石の幅方向をＸ方向と定義した場合に、前記Ｘ方向において、前記中心磁石の幅は前記周囲磁石の幅より広く構成され、前記磁石構成体は、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に揺動可能に配設されていることを特徴とするものである。 The sputtering apparatus of the present invention is a sputtering apparatus in which a magnet structure is swingably disposed on a back surface side of a backing plate on which a target is disposed on a front surface to form a cathode electrode. A rod-shaped central magnet, a substantially elliptical peripheral magnet having a constant width arranged so as to surround the central magnet in a plane and spaced from the central magnet, and a magnetic field generated on the target surface by the two magnets locally A shunt to be weakened, and a part or the whole of the shunt is embedded in a part or the whole in an area occupied when it is assumed that the central magnet extends in the length direction to the surrounding magnet. When the length direction of the central magnet is defined as the Y direction and the width direction of the central magnet orthogonal to the length direction is defined as the X direction, The width of the center magnet is constituted wider than the width of the peripheral magnet, said magnet arrangement is characterized in that it is pivotably disposed in the X direction and the Y direction.
本発明のスパッタ装置によれば、中心磁石をその長さ方向に前記周囲磁石まで延ばしたと仮想した場合に占有する領域内に、ターゲット表面に生じる磁界を局部的に弱くするシャントを設けることにより、ターゲットの掘れ速度が有効成膜領域よりも速い領域に生じる磁界を弱くすることができるので、有効成膜領域および装置サイズを変更することなく、ターゲットの使用効率および寿命の改善を図ることができるという効果がある。 According to the sputtering apparatus of the present invention, by providing a shunt that locally weakens the magnetic field generated on the target surface in an area occupied when the central magnet extends to the surrounding magnet in the length direction thereof, Since the magnetic field generated in the region where the target digging speed is faster than the effective film formation region can be weakened, the use efficiency and life of the target can be improved without changing the effective film formation region and the apparatus size. There is an effect.
以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１のスパッタ装置においての磁石構成体の構成例を説明する平面図である。図１の磁石構成体１０は、基板１上に、中心磁石２と、周囲磁石３と、シャント４とを配置したものである。
FIG. 1 is a plan view illustrating a configuration example of a magnet structure in the sputtering apparatus according to
この実施の形態１のスパッタ装置は、磁石構成体の揺動によってターゲットの掘れ速度が有効成膜領域よりも速くなる領域の磁界強度を局部的に減少させることにより、ターゲットの使用効率および寿命の改善を図ることを特徴とするものである。 The sputtering apparatus according to the first embodiment locally reduces the magnetic field strength in a region where the digging speed of the target is faster than the effective film formation region due to the swinging of the magnet structure, thereby reducing the use efficiency and life of the target. It is characterized by improving.
［中心磁石２、周囲磁石３］
中心磁石２は、Ｙ方向を長手方向（長さ方向）とし、これと直交するＸ方向を幅方向とする一定幅Ｗ１の棒磁石である。また、周囲磁石３は、中心磁石２から離間して、この中心磁石２を平面において囲むように配置された、一定幅Ｗ２の略楕円形の磁石である。この周囲磁石３は、中心磁石２の長さ方向に沿って配置された長辺部３ａと、中心磁石２の長さ方向の端面２ａに向き合って配置された短辺部３ｂと、これら長辺部３ａおよび短辺部３ｂをつなぐ斜辺部３ｃとによって構成された環状の磁石（環磁石）である。
[
The
ここで、中心磁石２の幅Ｗ１は、例えば周囲磁石３の幅Ｗ２の２倍の寸法に設定される。また、例えば、中心磁石２はＳ極、周囲磁石３はＮ極である。
Here, the width W1 of the
［シャント４］
シャント４は、中心磁石２を、幅Ｗ１のまま、その長さ方向に周囲磁石３に当接するまで延ばしたと仮想したときにその仮想的に延ばした部分が占有する領域（以下、中心磁石仮想延設領域とも言う）ＦＥ０内に埋め込まれている（配置されている）。このシャント４は、その配置領域内において、両磁石によってターゲットに局部的に生じる磁界を弱くする働きをする。シャント４には、高透磁率の材料を使用することが望ましい。
[Shunt 4]
The
図１において、ＥはターゲットにおいてのＹ方向の有効成膜領域である。従って、シャント４を埋め込んだ領域ＦＥ０は、ターゲットにおいての有効成膜領域Ｅからはずれており、シャント４は、有効成膜領域Ｅからはずれたターゲート表面領域に生じる磁界を弱くする働きをすることとなる。
In FIG. 1, E is an effective film forming region in the Y direction on the target. Accordingly, the region FE0 in which the
図２は本発明の実施の形態１のスパッタ装置においてのカソード電極の構成例を説明する図である。図２において、（ａ）はバッキングプレートの表面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）においてのＨ−Ｈ間の断面図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of the cathode electrode in the sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention. 2A is a plan view seen from the surface side of the backing plate, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line H-H in FIG.
バッキングプレート２０の表面２０ａには、ターゲット３０が配置される。また、バッキングプレート２０の裏面２０ｂ側には、磁石構成体１０がＸ軸方向やＹ軸方向、もしくはＸ軸、Ｙ軸の両方向に揺動可能に配置されている。
A
ターゲット３０の組成物をスパッタリングすることにより成膜される半導体ウェハ等の被成膜基板４０は、バッキングプレート２０の表面２０ａ側に固定配置され、あるいはバッキングプレート２０の表面２０ａ側をＸ方向に通過する。
A
図３および図４は磁石構成体１０の作用および効果を説明する平面図である。マグネトロンスパッタでは、ターゲットの表面に磁界を発生させることにより、電子を拘束し、これによってラジカルイオンがターゲットに衝突する密度を増加させて、成膜速度の向上を図る。さらに、磁石構成体を揺動させることにより、上記磁界を生じるターゲット表面領域を広げることができる。
3 and 4 are plan views for explaining the operation and effect of the
磁石構成体をＸ方向に揺動させる場合において、磁石構成体の長手方向の中央領域では、中心磁石の中央部分と周囲磁石の長辺部分とによってＹ方向に強度が揃った均一な磁界が発生するので、この磁界によるターゲット表面領域のスパッタリングによる堀れ速度はほぼ同じになる。しかし、磁石構成体の長手方向の端部領域においては、発生する磁界が不均一となる。 When the magnet structure is swung in the X direction, a uniform magnetic field with a uniform intensity in the Y direction is generated in the central area in the longitudinal direction of the magnet structure by the central part of the central magnet and the long side part of the surrounding magnet. Therefore, the excavation speed by sputtering of the target surface region by this magnetic field is almost the same. However, the generated magnetic field is not uniform in the end region in the longitudinal direction of the magnet structure.
まず、図３（ａ）のように、略長方形の周囲磁石１０３であると、磁石構成体の長手方向の端部領域において、特に、周囲磁石１０３の長手方向および短手方向の端部に相当する領域ＦＥ１０１，ＦＥ１０２の磁界強度が、上記中央領域の磁界、および中心磁石１０２を長手方向に周囲磁石の内面まで延設したと仮想したときに占有する領域ＦＥ１００の磁界よりも弱くなる。これにより、Ｙ方向の有効成膜領域が狭くなる。
First, as shown in FIG. 3A, the substantially rectangular surrounding
このため、図３（ｂ）のように、従来の技術では、両端部をＴ字型にした中心磁石１０２ａを配置して、領域ＦＥ１０１，ＦＥ１０２の磁界が弱くなるのを回避している。しかし、このような構成では、磁石構成体の端部領域において発生する磁界が、磁石構成体の中央領域において発生する磁界よりも、Ｘ方向に膨らんだ（Ｘ方向に凸部を有する）ものになってしまう。
For this reason, as shown in FIG. 3B, in the conventional technique, a
これに対し、図４（ａ）のように、周囲磁石３に斜辺部３ｃを設けて、周囲磁石３を略楕円形にした磁石構成体１１では、中心磁石２の端部をＴ字型にしなくとも、周囲磁石３の長手方向および短手方向の端部に相当する領域ＦＥ１，ＦＥ２の磁界強度が、磁石構成体１０の中央領域の磁界、および中心磁石２を長手方向に周囲磁石３の内面まで延設したと仮想したときに占有する領域ＦＥ０の磁界よりも弱くなるという不具合を回避できる。また、磁石構成体１１の端部において発生する磁界がＸ方向に凸部を有するという不具合を回避できる。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, in the
しかしながら、磁石構成体１１をＸ軸方向やＹ軸方向、もしくはＸ軸、Ｙ軸の両方向に揺動させることを考えると、磁石構成体１１の揺動の内、Ｙ方向の上下部では、これら上下部の間の中間部と比較すると、プラズマの滞在時間が長くなる。従って、上記上下部のターゲット表面領域では、上記中間部のターゲット表面領域よりも、スパッタリングされる時間が長くなり、深く掘られてしまうことになる。
However, considering that the
そこで、図４（ｂ）のように、磁石構成体１０では、中心磁石仮想延設領域ＦＥ０にシャント４を設けて、この領域ＦＥ０がターゲット表面に発生させる磁界を弱くしている。これにより、この領域ＦＥ０によるターゲット表面領域の掘れ量を低減することができる。
Therefore, as shown in FIG. 4B, in the
シャント４を設けた磁石構成体１０を揺動し、ターゲット３０の掘り切り試験をすると、磁石構成体１０の端部領域による磁界を受けるターゲット領域の掘れ速度は、磁石構成体１０の中央領域による磁界を受けるターゲット領域の掘れ速度の１．５倍ほどになり、シャント４を設けていない磁石構成体１１よりも、磁石構成体の端部領域による磁界が生じるターゲット領域の掘れ速度を２５％ほど減少できる。
When the
この実施の形態１の磁石構成体１０では、有効成膜領域でない位置にシャント４を設けるので、ターゲット３０の掘れ速度が有効成膜領域よりも速い領域に生じる磁界を弱くすることができる。これにより、有効成膜領域および装置サイズを変更することなく、また被成膜基板の成膜特性に影響することもなく、ターゲット３０の使用効率および寿命の改善を図ることができる。
In the
また、この実施の形態１の磁石構成体１０は、磁石構成体１１の領域ＦＥ０にシャント４を埋め込むという容易な変更により実現できるため、従来のスパッタ装置にも簡単に適用できる。
Further, since the
さらに、磁石構成体１１の領域ＦＥ０に、とりはずし可能にシャント４を埋め込んで、磁石構成体１０とすることも容易である。これにより、磁石構成体を揺動させて成膜する場合（揺動型とする場合）には、シャント４を設けて成膜し、磁石構成体を固定して成膜する場合（固定型とする場合）には、シャント４をとりはずして成膜ことが容易に可能となる。このように、固定型の磁石構成体と揺動型の磁石構成体とを兼用化することができるので、装置のコストダウンが可能である。
Furthermore, it is also easy to embed the
なお、図５のように、基板１０１上に、両端部をＴ字型とした中心磁石１０２ａと、略長方形の周囲磁石１０３とを配置し、中心磁石１０２ａのＴ字型部と周囲磁石１０３の短辺部の間にシャント１０４を設けた磁石構成体１００においても、磁石構成体の端部領域において発生する磁界が、磁石構成体の中央領域において発生する磁界よりも、Ｘ方向に膨らんだ（Ｘ方向に凸部を有する）ものになってしまう現象は解消されない。図５において、特性Ｄは、シャント１０４を設けた場合に、ターゲット表面において垂直磁界成分が０（水平磁界成分が最大）となる位置を描いたものである。このため、図５の磁石構成体１００を揺動させると、磁界の上記Ｘ方向の凸部によって、バッキングプレートがスパッタリングされてしまう。これを回避するには、揺動幅を狭くする必要がある。
As shown in FIG. 5, a
また、磁石構成体の長手方向の端部に蓋シャントを設けることにより、磁場強度を減少させることもできるが、この場合には、ターゲット表面から磁石構成体表面までの距離が長くなってしまい、ターゲット表面全域で磁場が弱くなるので、ＬＶＳ（Low Voltage Sputter）法の適用が困難になる。 Further, by providing a lid shunt at the longitudinal end of the magnet structure, the magnetic field strength can also be reduced, but in this case, the distance from the target surface to the magnet structure surface becomes long, Since the magnetic field weakens over the entire target surface, it is difficult to apply the LVS (Low Voltage Sputter) method.
以上のように、実施の形態１によれば、中心磁石１をその長さ方向に周囲磁石２まで延ばしたと仮想した場合に占有する領域ＦＥ０内に、ターゲット３０表面に生じる磁界を局部的に弱くするシャント４を設けることにより、ターゲット３０の掘れ速度が有効成膜領域よりも速い領域に生じる磁界を弱くすることができるので、有効成膜領域および装置サイズを変更することなく、ターゲット３０の使用効率および寿命の改善を図ることができる。
As described above, according to the first embodiment, the magnetic field generated on the surface of the
なお、上記実施の形態１の磁石構成体１０を、Ｘ方向のみならずＹ方向にも揺動する場合にあっても、磁石構成体がＹ方向に長手方向を有する限り、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
Even when the
また、上記実施の形態１の磁石構成体１０は、複数のカソード電極を有するマグネトロンスパッタ装置にも適用可能であることは言うまでもない。
Needless to say, the
実施の形態２
図６は本発明の実施の形態１のスパッタ装置においての磁石構成体の構成例を説明する平面図である。なお、図６において、図１と同様のものには同じ符号を付してある。図６の磁石構成体６０は、基板１上に、中心磁石６と、周囲磁石７と、シャント８とを配置したものである。
FIG. 6 is a plan view illustrating a configuration example of a magnet structure in the sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those in FIG. A
［中心磁石６］
中心磁石６は、Ｙ方向を長手方向とする一定幅Ｗ１の棒磁石である。この中心磁石６の端面６ａの両角に面取り部６ｂを設けたものである。つまり、中心磁石６は、上記実施の形態１の中心磁石２（図１参照）において、長さ方向の端面角部を面取りしたものである。
[Center magnet 6]
The
［周囲磁石７］
周囲磁石７は、中心磁石６から離間して、この中心磁石６を平面において囲むように配置された、一定幅Ｗ２の略楕円形の磁石である。この周囲磁石７は、中心磁石６の長さ方向に沿って配置された長辺部７ａと、２つの長辺部７ａをつなぐ円弧部７ｂとによって構成された環状の磁石（環磁石）である。つまり、周囲磁石７は、上記実施の形態１の周囲磁石３（図１参照）において、短辺部３ｂおよび斜辺部３ｃを円弧部７ｂとしたものである。
[Ambient magnet 7]
The surrounding
［シャント８］
シャント８は、中心磁石６を、幅Ｗ１のまま、その長さ方向に周囲磁石３の円弧部３ａに当接するまで延ばしたと仮想したときにその仮想的に延ばした部分が占有する領域ＦＥ０内に埋め込まれている（配置されている）。つまり、シャント８は、上記実施の形態１のシャント４において、中心磁石６の面取り部６ｂにより空いた領域内にもシャントを埋め込んだものである。
[Shunt 8]
The
この実施の形態２のように、端面６ａに面取り部６ｂを有する中心磁石６と、円弧部７ｂを有する周囲磁石７の間の領域ＦＥ０に、シャント８を配置した構成としても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。なお、上記実施の形態１の中心磁石２と実施の形態２の半円部を有する周囲磁石７の組合せ、あるいは実施の形態２の面取り部を有する中心磁石６と上記実施の形態１の短辺部および斜辺部を有する周囲磁石３の組合せも可能である。
As in the second embodiment, the above-described embodiment may be configured such that the
実施例１
図７はターゲット表面に生じる磁界をシミュレーションした本発明の実施例１の特性図である。この実施例１は、上記実施の形態２の磁石構成体６０を用いたカソード電極について、ターゲットの表面に生じる磁界においての垂直磁界成分０の位置をシミュレーションしたものである。
Example 1
FIG. 7 is a characteristic diagram of the first embodiment of the present invention in which the magnetic field generated on the target surface is simulated. In Example 1, the position of the vertical magnetic field component 0 in the magnetic field generated on the surface of the target is simulated for the cathode electrode using the
図７において、中心磁石６は、幅寸法が３６ｍｍ、厚さ寸法が３４ｍｍの端面６ａを面取り加工したＳ極棒磁石とした。周囲磁石７は、幅寸法が１８ｍｍ、厚さ寸法が３４ｍｍのＮ極環磁石とし、円弧部７ｂの外周半径を５０ｍｍとした。シャント８は、厚さ寸法を３４ｍｍとし、中心磁石仮想延設領域ＦＥ０に隙間なく配置した。
In FIG. 7, the
中心磁石６および周囲磁石７は、残留磁束密度が１．２５Ｔ、保持力が９４７ｋＡ／ｍのネオジム系材料からなる磁石とした。また、シャント８は、例えば、ＳＵＳ４３０やＳＳ４００のような材料とした。
The
図７において、特性Ａ１は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が３３ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ａ１において、頂点位置ａ１においての水平磁界強度はシャントがない場合の約８０％に減少した。また、頂点位置ａ１から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２５．５ｍｍである。
In FIG. 7, characteristic A1 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is zero when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 33 mm. In this characteristic A1, the horizontal magnetic field strength at the apex position a1 was reduced to about 80% of the case where there was no shunt. The distance from the vertex position a1 to the position directly above the
また、特性Ｂ１は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が２１ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ｂ１において、頂点位置ｂ１においての水平磁界強度はシャントがない場合の約８０％に減少した。また、頂点位置ｂ１から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２２．５ｍｍである。
The characteristic B1 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is 0 when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 21 mm. In this characteristic B1, the horizontal magnetic field strength at the apex position b1 was reduced to about 80% of the case without the shunt. The distance from the vertex position b1 to the position directly above the
同様に、特性Ｃ１は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が１５ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ｃ１において、頂点位置ｃ１においての水平磁界強度はシャントがない場合の約８０％に減少した。また、頂点位置ｃ１から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２１．８ｍｍである。
Similarly, the characteristic C1 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is 0 when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 15 mm. In this characteristic C1, the horizontal magnetic field strength at the apex position c1 was reduced to about 80% of the case without the shunt. The distance from the vertex position c1 to the position directly above the
実施例２
図８はターゲット表面に生じる磁界をシミュレーションした本発明の実施例２の特性図である。この実施例２のシミュレーション設定は、上記実施例１のシミュレーション設定において、シャント８の厚さ寸法を１７ｍｍに変更したものである。
Example 2
FIG. 8 is a characteristic diagram of Example 2 of the present invention in which the magnetic field generated on the target surface is simulated. The simulation setting of the second embodiment is obtained by changing the thickness dimension of the
図８において、特性Ａ２は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が３３ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ａ２において、頂点位置ａ２においての水平磁界強度はシャントがない場合の約９５％に減少した。また、頂点位置ａ２から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２８．５ｍｍである。
In FIG. 8, the characteristic A2 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is zero when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 33 mm. In this characteristic A2, the horizontal magnetic field strength at the apex position a2 was reduced to about 95% when there was no shunt. The distance from the vertex position a2 to the position directly above the
また、特性Ｂ２は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が２１ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ｂ２において、頂点位置ｂ２においての水平磁界強度はシャントがない場合の約９５％に減少した。また、頂点位置ｂ２から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２５．５ｍｍである。
Characteristic B2 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is zero when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 21 mm. In this characteristic B2, the horizontal magnetic field strength at the apex position b2 was reduced to about 95% when there was no shunt. The distance from the vertex position b2 to the position directly above the
同様に、特性Ｃ２は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が１５ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ｃ２において、頂点位置ｃ２においての水平磁界強度はシャントがない場合の約９５％に減少した。また、頂点位置ｃ２から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２４．５ｍｍである。
Similarly, the characteristic C2 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is 0 when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 15 mm. In this characteristic C2, the horizontal magnetic field strength at the apex position c2 was reduced to about 95% when there was no shunt. The distance from the vertex position c2 to the position directly above the
比較例１
図９はターゲット表面に生じる磁界をシミュレーションした比較例の特性図である。この比較例のシミュレーション設定は、上記実施例１のシミュレーション設定において、シャント８を設けないように変更したものである。
Comparative Example 1
FIG. 9 is a characteristic diagram of a comparative example in which a magnetic field generated on the target surface is simulated. The simulation setting of this comparative example is changed so that the
図９において、特性Ａ３は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が３３ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ａ３において、頂点位置ａ３から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２９．５ｍｍである。
In FIG. 9, the characteristic A3 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is 0 when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 33 mm. In this characteristic A3, the distance from the vertex position a3 to the position immediately above the
また、特性Ｂ３は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が２１ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ｂ３において、頂点位置ｂ３から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２６．３ｍｍである。
Characteristic B3 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is 0 when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 21 mm. In this characteristic B3, the distance from the vertex position b3 to the position directly above the
同様に、特性Ｃ３は、磁石構成体表面からターゲット表面までの距離が１５ｍｍの場合において、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の位置をシミュレーションにより描いたものである。この特性Ｃ３において、頂点位置ｃ３から周囲磁石７の端点７ｃ直上位置までの距離は２５．２ｍｍである。
Similarly, the characteristic C3 is a simulation drawing of the position on the target surface where the vertical magnetic field component is 0 when the distance from the surface of the magnet structure to the target surface is 15 mm. In this characteristic C3, the distance from the vertex position c3 to the position immediately above the
シャントを設けない比較例よりも、中心磁石仮想延設領域にシャント８を設けた実施例１および２のほうが、ターゲット表面においての上記中心磁石仮想延設領域の直上領域においての水平方向磁界が弱くなっており、この現象は、シャント８の厚さ寸法が実施例２の２倍である実施例１において、より顕著である。従って、シャント８を設けることにより、中心磁石仮想延設領域の直上のターゲット領域においての掘れ量を低減できるので、ターゲットライフを長くできる。
In Examples 1 and 2 in which the
また、シャントを設けない比較例よりも、中心磁石仮想延設領域にシャント８を設けた実施例１および２のほうが、垂直磁界成分が０となるターゲット表面上の頂点位置が、周囲磁石７の端点直上位置側に延びており、この現象は、シャント８の厚さ寸法が実施例２の２倍である実施例１において、より顕著である。従って、シャント８を設けることにより、有効成膜領域をＹ方向に広げることができる。
Further, in the first and second embodiments in which the
さらに、実施例１、実施例２、比較例のいずれにおいても、長手方向端部領域に発生する磁界は長手方向中央領域に発生する磁界よりもＸ方向に突出することはないので、長手方向端部領域の磁界が長手方向中央領域よりもＸ方向に突出することに起因する、バッキングプレートのスパッタリング、アースシールドが存在すればプラズマの不安定化により揺動幅を狭くしなければならないという不具合を生じることはない。 Furthermore, in any of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the magnetic field generated in the longitudinal end region does not protrude in the X direction more than the magnetic field generated in the longitudinal central region. If the magnetic field in the partial area protrudes in the X direction from the central area in the longitudinal direction, if there is a backing plate sputtering or earth shield, the oscillation width must be narrowed due to destabilization of the plasma. It does not occur.
なお、以上の実施例１、実施例２、および比較例では、上記実施の形態２の磁石構成体を使用したが、実施例１、実施例２、比較例のそれぞれにおいて、上記実施の形態１の磁石構成体を使用しても、上記と同様のシミュレーション結果を得ることができる。
In addition, in the above-mentioned Example 1, Example 2, and the comparative example, although the magnet structure of the said
なお、上記実施の形態１において、図１０のように、上記の中心磁石仮想延設領域に加え、この中心磁石仮想延設領域と、中心磁石２の２つの長辺端部を通って周囲磁石３まで延ばした直線（中心磁石２の端面を周囲磁石３まで延ばした直線）とによって囲まれた領域にも、シャント４を埋め込み配置することも可能である。
In the first embodiment, as shown in FIG. 10, in addition to the center magnet virtual extension region, the center magnet virtual extension region and the peripheral magnet pass through the two long side end portions of the
同様に、上記実施の形態２において、図１１のように、上記の中心磁石仮想延設領域に加え、この中心磁石仮想延設領域と、中心磁石６の２つの長辺端部を通って周囲磁石３まで延ばした直線とによって囲まれた領域にも、シャント８を埋め込み配置することも可能である。
Similarly, in the second embodiment, as shown in FIG. 11, in addition to the central magnet virtual extension region, the central magnet virtual extension region and the
１ 基板、 ２ 中心磁石、 ２ａ 端面、 ３ 周囲磁石、 ３ａ 長辺部、 ３ｂ 短辺部、 ３ｃ 斜辺部、 ４ シャント、 ６ 中心磁石、 ６ａ 端面、 ７ 周囲磁石、 ７ａ 長辺部、 ７ｂ 円弧部、 ７ｃ 端点、 ８ シャント、 １０ 磁石構成体、 ２０ バッキングプレート、 ２０ａ バッキングプレート表面、 ２０ｂ バッキングプレート裏面、 ３０ ターゲット、 ４０ 被成膜基板、 ６０ 磁石構成体。
1 substrate, 2 center magnet, 2a end face, 3 surrounding magnet, 3a long side, 3b short side, 3c oblique side, 4 shunt, 6 center magnet, 6a end face, 7 surrounding magnet, 7a long side,
Claims (4)
前記磁石構成体は、
一定幅の棒状の中心磁石と、
前記中心磁石から離間して前記中心磁石を平面において囲むように配置された一定幅の略楕円形状の周囲磁石と、
前記両磁石によって前記ターゲット表面に生じる磁界を局部的に弱くするシャントと
を有し、
前記シャントの一部または全体が、前記中心磁石をその長さ方向に前記周囲磁石まで延ばしたと仮想した場合に占有する領域内の一部もしくは全体に埋め込み配置されており、
前記中心磁石の長さ方向をＹ方向と定義し、該長さ方向と直交する該中心磁石の幅方向をＸ方向と定義した場合に、
前記Ｘ方向において、前記中心磁石の幅は前記周囲磁石の幅より広く構成され、
前記磁石構成体は、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に揺動可能に配設されていることを特徴とするスパッタ装置。 In the sputtering apparatus in which the magnet structure is swingably disposed on the back surface side of the backing plate on which the target is disposed on the surface, and used as a cathode electrode.
The magnet structure is
A rod-shaped center magnet of a certain width;
A substantially elliptical peripheral magnet having a constant width and arranged to surround the central magnet in a plane apart from the central magnet;
A shunt that locally weakens the magnetic field generated on the target surface by the two magnets,
A part or the whole of the shunt is embedded in a part or the whole in an area occupied when it is assumed that the central magnet extends in the length direction to the surrounding magnet ,
When the length direction of the central magnet is defined as the Y direction and the width direction of the central magnet perpendicular to the length direction is defined as the X direction,
In the X direction, the width of the central magnet is wider than the width of the surrounding magnets,
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the magnet structure is disposed so as to be swingable in the X direction and the Y direction .
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