JP6061408B2 - Naturatron sputtering system - Google Patents
Naturatron sputtering system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6061408B2 JP6061408B2 JP2015092902A JP2015092902A JP6061408B2 JP 6061408 B2 JP6061408 B2 JP 6061408B2 JP 2015092902 A JP2015092902 A JP 2015092902A JP 2015092902 A JP2015092902 A JP 2015092902A JP 6061408 B2 JP6061408 B2 JP 6061408B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- supplementary
- pair
- target
- main magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は、ナチュラトロンスパッタ装置に関し、特に、情報通信関連分野における光導波路デバイスや、ＳＡＷ（表面弾性波）フィルタ等への応用が期待される酸化物薄膜の作成に適したものである。 The present invention relates to a naturatron sputtering apparatus, and is particularly suitable for producing an oxide thin film expected to be applied to an optical waveguide device, a SAW (surface acoustic wave) filter or the like in the field of information communication.
従来、スパッタ現象を利用して基板の表面に薄膜を形成するスパッタ装置としては、高周波式、マグネトロン式、対向ターゲット式、（ミラートロン）等、種々の方式のスパッタ装置が提案されている。その中でも、ミラートロンスパッタ装置は、薄膜形成速度が極めて速いことから、近年、極めて有効なスパッタ装置として注目されるに至った。 Conventionally, as a sputtering apparatus for forming a thin film on the surface of a substrate using a sputtering phenomenon, various types of sputtering apparatuses such as a high-frequency type, a magnetron type, an opposed target type, and a (mirrortron) have been proposed. Among them, the Mirrortron sputtering apparatus has attracted attention as an extremely effective sputtering apparatus in recent years because it has a very fast thin film formation speed.
ミラートロンスパッタ装置として、一つのターゲットに対する総エロージョン量を増やして、該ターゲットの交換頻度を少なくすることを目的とする、特許文献１に記載のミラートロンスパッタ装置が知られている。特許文献１に記載のミラートロンスパッタ装置において、ターゲット間に形成される磁場空間は、磁束密度の高い周辺部と、磁束密度の低い中央部とを有する、カルデラ状の磁場分布となる。これにより、ターゲットは、略均一の深さを有する凹状にエロージョンされる。 As a mirrortron sputtering apparatus, there is known a mirrortron sputtering apparatus described in Patent Document 1 for the purpose of increasing the total erosion amount for one target and reducing the replacement frequency of the target. In the mirrortron sputtering apparatus described in Patent Document 1, the magnetic field space formed between the targets has a caldera-like magnetic field distribution having a peripheral part with a high magnetic flux density and a central part with a low magnetic flux density. As a result, the target is eroded into a concave shape having a substantially uniform depth.
特許文献１におけるミラートロンスパッタ装置では、ターゲットの交換頻度が少なくなることで、成膜時間効率の向上および成膜処理にかかるコストの低減に成功している。さらには、磁場空間において周辺部の磁束密度が高いことで、プラズマは、磁場空間内に閉じ込められる。これにより、プラズマが基板を叩くことを防止して、成膜中の膜表面に多数のダングリンボンドが発生することを防止している。 In the mirrortron sputtering apparatus in Patent Document 1, the frequency of replacement of the target is reduced, so that the film formation time efficiency is improved and the cost for the film formation process is successfully reduced. Furthermore, the plasma is confined in the magnetic field space due to the high magnetic flux density in the periphery in the magnetic field space. This prevents the plasma from hitting the substrate and prevents a number of dangling bonds from being generated on the film surface during film formation.
また、反応性スパッタの場合、反応性ガスは、磁場空間内に進入し難い。これにより、反応性ガスがターゲットと反応することに起因する、ターゲット表面への酸化物、窒化物等の誘電膜の形成を防止して、異常アーク放電の発生を抑制している。 In the case of reactive sputtering, the reactive gas hardly enters the magnetic field space. This prevents the formation of a dielectric film such as an oxide or nitride on the target surface caused by the reaction of the reactive gas with the target, thereby suppressing the occurrence of abnormal arc discharge.
特許文献１のミラートロンスパッタ装置における利点をより生かすことを目的として、より汎用性に富むスパッタ装置の提供が求められている。すなわち、特許文献１のミラートロンスパッタ装置において形成される磁場空間の特徴を維持しつつ、ターゲット材料の種類等に応じて、より適した磁場空間を形成するミラートロンスパッタ装置の提供が求められている。 For the purpose of making the best use of the advantages of the mirrortron sputtering apparatus of Patent Document 1, it is required to provide a sputtering apparatus with more versatility. That is, there is a need to provide a mirrortron sputtering apparatus that forms a more suitable magnetic field space according to the type of target material while maintaining the characteristics of the magnetic field space formed in the mirrortron sputtering apparatus of Patent Document 1. Yes.
本発明は、斯かる事情に鑑み、様々なニーズに応じた、汎用性の高いナチュラトロンスパッタ装置を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a highly versatile naturatron sputtering apparatus that meets various needs.
本発明に係るナチュラトロンスパッタ装置は、真空容器内に、間隔をおいて互いに対向配置された一対のターゲットと、前記一対のターゲットのそれぞれの背面側に配置され、前記一対のターゲット間に磁場空間を形成する一対の磁石とを有するスパッタ部を備え、前記一対のターゲット間の側方に、前記磁場空間に臨んで基板が配置されるナチュラトロンスパッタ装置において、前記一対の磁石は、前記一対のターゲットを介して異極が対向するように配置され、前記一対の磁石のそれぞれは、ターゲットの周縁に沿って、該ターゲットの背面と対向した筒形状の主磁石と、前記主磁石に包囲された補足磁石とを有し、 前記主磁石と前記補足磁石とは、前記ターゲットの背面側が同極となるように配置され、前記一対の磁石のうちの少なくともターゲットの背面側にＮ極を向けた一方の磁石は、補足磁石のＮ極からの磁力線を対向するターゲットに向けて走らせるべく、補足磁石のＮ極の端面が、主磁石のＳ極の端面よりもターゲット側に位置するように、主磁石と補足磁石とが、前記一対のターゲットの背面に対して接離する方向に相対移動可能に構成されていることを特徴とする。
A naturatron sputtering apparatus according to the present invention includes a pair of targets arranged opposite to each other in a vacuum container and a back surface of each of the pair of targets, and a magnetic field space between the pair of targets. And a pair of magnets, and a substrate disposed on the side between the pair of targets so as to face the magnetic field space, the pair of magnets includes the pair of magnets. Each of the pair of magnets is surrounded by the main magnet along the peripheral edge of the target and the cylindrical main magnet facing the back surface of the target. The main magnet and the supplementary magnet are arranged so that the back side of the target has the same polarity, and the number of the pair of magnets is small. In either case, one of the magnets with the N pole facing the back side of the target has the N pole end face of the main magnet facing the S pole of the main magnet so that the magnetic field lines from the N pole of the supplement magnet run toward the opposing target. The main magnet and the supplementary magnet are configured to be relatively movable in a direction in which the main magnet and the supplementary magnet are in contact with and away from the rear surfaces of the pair of targets so as to be positioned closer to the target side than the end surfaces .
また、本発明の一態様として、スパッタ部は、前記補足磁石を前記ターゲットの背面に対して進退可能に保持する補足磁石保持部を有していてもよい。Moreover, as an aspect of the present invention, the sputtering unit may include a supplementary magnet holding unit that holds the supplementary magnet so that the supplementary magnet can move forward and backward.
また、本発明の他態様として、前記主磁石は、角筒形状であってもよい。As another aspect of the present invention, the main magnet may have a rectangular tube shape.
また、本発明の別の態様として、前記主磁石は、長方形の角筒形状であり、前記補足磁石は、前記主磁石の長辺に対応する内周面と略平行に延びる一対の対向面を有する方形に形成され、且つ前記主磁石の内周面に囲まれた領域の中央部に配置されていてもよい。As another aspect of the present invention, the main magnet has a rectangular rectangular tube shape, and the supplementary magnet has a pair of opposing surfaces extending substantially parallel to an inner peripheral surface corresponding to a long side of the main magnet. It may be formed in a rectangular shape and disposed in a central portion of a region surrounded by the inner peripheral surface of the main magnet.
以上の如く、本発明に係るナチュラトロンスパッタ装置によれば、様々なニーズに応じた、汎用性の高いナチュラトロンスパッタ装置を提供できる。 As described above, according to the Naturatron sputtering apparatus according to the present invention, it is possible to provide a highly versatile Naturatron sputtering apparatus that meets various needs.
以下、本発明に係るナチュラトロンスパッタ装置の一実施形態について、図面を参酌しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るナチュラトロンスパッタ装置の概略構成図を示す。 Hereinafter, an embodiment of a Naturatron sputtering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a naturatron sputtering apparatus according to the present embodiment.
本実施形態に係るナチュラトロンスパッタ装置２は、真空容器１内に、スパッタ部１００を備える。スパッタ部１００は、一対のターゲットホルダ３ａ，３ｂ、および間隔をおいて対向配置される一対の板状のターゲット９を有する。たとえば、一対の板状のターゲット９は、一対のターゲットホルダ３ａ，３ｂによって、互いが平行になるようにナチュラトロンスパッタ装置２に支持されている。
The Naturatron sputtering
一対のターゲットホルダ３ａ，３ｂのそれぞれは、第一筒体４、第一フランジ５、第二フランジ６、第三フランジ７、および支持板８、補足磁石１１、主磁石１２、補足磁石保持部１３、および蓋部１７を含む。第一筒体４は、角筒状を有し、ナチュラトロンスパッタ装置２本体に固定される。第一フランジ５は、第一筒体４の一端側の開口部に固定される。第二フランジ６は、第一フランジ５に固定される。第三フランジ７は、第二フランジ６に固定される。支持板８は、第三フランジ７に固定され、方形状を有する。
Each of the pair of target holders 3a and 3b includes a first cylinder 4, a first flange 5, a second flange 6, a third flange 7, a support plate 8, a
また、第一筒体４の内側には、第二フランジ６および第三フランジ７の内面に一端が固定された第二筒体１０が配置されている。第二筒体１０は、第一筒体４と同心にして配置されている。第二筒体１０の内面には、一対のターゲット９間に磁場空間Ｈを形成するための磁石が配置されている。磁石は、補足磁石１１および主磁石１２を有する。補足磁石１１および主磁石１２は、一対のターゲット９の背面側に位置するように配置されている。
Further, a
なお、一対の主磁石１２ａ，１２ｂは、磁力線が一方のターゲットホルダ３ａから他方のターゲットホルダ３ｂに向かって走る、対向する部分が対極をなすように配置される。すなわち、一方のターゲットホルダ３ａの主磁石１２ａのＮ極は、他方のターゲットホルダ３ｂの主磁石１２ｂを向くように配置される。他方のターゲットホルダ３ｂの主磁石１２ｂのＳ極は、一方のターゲットホルダ３ａの主磁石１２ａを向くように配置される。
Note that the pair of
主磁石１２は、一対のターゲット９側に一方の開口部が向けられた筒形状を有する。補足磁石１１は、主磁石１２の筒形状の内部に配置される。補足磁石保持部１３ａ，１３ｂのそれぞれは、それぞれのターゲット９，９の背面側に、補足磁石１１ａ，１１ｂをそれぞれ保持する。補足磁石保持部１３ａ，１３ｂは、主磁石１２ａ，１２ｂにそれぞれ係止される。少なくとも一方の補足磁石保持部１３は、主磁石１２から一対のターゲット９への方向における、主磁石１２に対する補足磁石１１の位置を変更可能に、補足磁石１１を保持する。
The
たとえば、補足磁石保持部１３は、レール部３０とレール部３０を滑動する滑動部３１とを有する。レール部３０は、筒形状を有する主磁石１２の内接面に係止される。レール部３０は、筒形状である主磁石１２の両開口面の方向に向かって伸びている。レール部３０は、主磁石１２の両開口面に対して垂直な方向に伸びているのが好ましい。
For example, the supplementary
滑動部３１は、レール部３０を滑動可能にレール部３０に係止される。また、滑動部３１は、補足磁石１１を係止する。滑動部３１は、補足磁石１１の両磁極を結ぶ線に対して垂直となる面のいずれかの位置で補足磁石１１を係止する。
The sliding
滑動部３１は、一対のターゲット９方向にレール部３０を滑動することで、補足磁石１１を一対のターゲット９に近づける。滑動部３１は、一対のターゲット９と逆方向にレール部３０を滑動することで、補足磁石１１を９から遠ざける。滑動部３１が補足磁石１１をターゲット９に近づけることで、補足磁石１１間の磁束密度を高くすることができる。滑動部３１が補足磁石１１をターゲット９から遠ざけることで、補足磁石１１間の磁束密度を低くすることができる。
The sliding
主磁石１２の両端（両磁極）のうち、相手のターゲットホルダ３と反対側の端部（磁極）には、ブロック状のヨーク１４が接合されている。たとえば、ヨーク１４は、ステンレス製（磁性体）であってよい。ヨーク１４の存在により、主磁石１２の両端のうち、相手のターゲットホルダ３側の端部から回帰する磁力線は、ヨーク１４の両端のうち、主磁石１２との接合端と反対側に位置する端部に戻されることになる。これにより、該回帰磁力線の直線化が図られる。なお、ヨーク１４は、第二筒体１０にネジ止め可能となっている。ヨーク１４と主磁石１２とは、それぞれの端面に塗布された接着剤により接合されている。
Of both ends (both magnetic poles) of the
ターゲットホルダ３の一端部（相手のターゲットホルダ３側の端部）には、ターゲット９の表面を覆うようにシールドカバー１６が外装される。シールドカバー１６には、開口１６ａが形成されている。開口１６ａは、ターゲット９表面の所定領域のみを臨出するように、この所定領域に対応して形成されている。シールドカバー１６は、たとえばＳＵＳ３０６の板状態で構成され、アース電位（０Ｖ）とされる。
A shield cover 16 is sheathed at one end of the target holder 3 (the end on the
一対のターゲットホルダ３の側方には、板状の隔壁１８が配置されている。隔壁１８には、一対のターゲット９間の空間領域に臨む開口１８ａが形成されている。本実施形態においては、開口１８ａは方形状に形成されている。方形状は、一対のターゲット９の縦方向（図１の紙面の上下方向）の長さに対応する縦辺（図１の紙面の上下方向）と、一対のターゲット間の距離に対応する横辺（図１の紙面の平行方向）とを有する。開口１８ａの配置は、一対のターゲット９間の空間領域の横断面（隔壁１８と平行方向）と略一致する配置となる。
A plate-shaped
ガス供給パイプ１９，１９は、隔壁１８の外側であって、端縁近傍位置に配置される。ガス供給パイプ１９，１９は、酸素ガスや窒素ガス等の反応性ガスを供給する。ガス供給パイプ２０は、ガス供給パイプ１９と反対側におけるターゲット９，９間の側方位置に配置される。ガス供給パイプ２０は、ガス供給パイプ１９とは別の経路にして、アルゴンガス等の不活性ガスを供給する。
The
基板２２は、隔壁１８の外側であって、一対のターゲット９間の側方位置に、一対のターゲット９間に臨んで配置される。ガス供給パイプ１９は、ガス噴出し孔（図示しない）から基板２２側に向けて、ガス供給パイプ１９内の反応性ガスを吹き出す。なお、基板２２は、フィルム等であってもよい。
The
ガス供給パイプ１９は、反応性ガスの流量制御を可能とする。反応性ガスの流量制御が可能であることで、ガス供給パイプ１９は、スパッタ粒子の化合物の組成をかえることができる。たとえば、一対のターゲット９の材質がシリコン（Ｓｉ）である場合、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）のＸは、０から２まで変化させることができる。
The
本実施形態に係るナチュラトロンスパッタ装置２は、反応性ガスの活性度を高める施策として、ガス供給パイプ１９および基板２２に直流（ＤＣ）や高周波（ＲＦ）の電圧をそれぞれ印加できる。これにより、ナチュラトロンスパッタ装置２は、反応性ガスをイオン化させることができる。また、ナチュラトロンスパッタ装置２は、基板２２の表面付近に光や粒子ビームを照射して、反応性ガスを励起状態にすることができる。また、ナチュラトロンスパッタ装置２は、基板２２にバイアス電圧を印加して、反応性ガスをイオン化させる構成（図示しない）を採用することができる。
The
図２は、同実施形態の磁石の配置態様を示し、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は、（ａ）のＰ矢視図を示す。それぞれのターゲットホルダ３において、磁場発生手段は、５つの磁石を有する。５つの磁石は、４つの主磁石１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、１つの補足磁石１１とを含む。主磁石１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのそれぞれは、方形の各辺位置に配置される。これにより、主磁石１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、ターゲット９側に一方の開口部が向けられた筒形状を有する。より具体的には、磁石が方形の各辺位置に配置される角筒形状を有する。対向する一対の主磁石１２Ｃ、１２Ｄは、他の一対の主磁石１２Ａ、Ｂよりも縦方向に長く形成されている。これにより、方形は、対向する一対の主磁石１２Ｃ、１２Ｄを対向する他方の一対の主磁石１２Ａ、１２Ｂよりも長く形成することで長方形となる。すなわち、主磁石１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、側面視長方形状となっている。
FIG. 2 shows the arrangement of the magnets of the embodiment, FIG. 2 (a) is a side view, and FIG. 2 (b) is a P arrow view of (a). In each
補足磁石１１は、ターゲット９と主磁石１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄとで囲まれた角筒形状の内部に配置される。補足磁石１１は、長辺側の対向する一対の主磁石１２Ｃ、１２Ｄと略平行に長い方形を有し、対向する一対の主磁石１２Ａ、１２Ｂの中間位置に配置される。
磁場空間は、周辺部では磁束密度が高く、中央部では磁束密度が低い、カルデラ状の磁場分布を有する。主磁石１２と補足磁石１１は、カルデラ状の磁場分布を維持しつつ、協働して、周辺部での磁束密度に対する中央部での磁束密度を相対的に変化させる。
The magnetic field space has a caldera-like magnetic field distribution in which the magnetic flux density is high in the peripheral part and the magnetic flux density is low in the central part. The
主磁石１２ａ，１２ｂ間の中間面をＱとする。主磁石１２，・・・の中心軸線と中間面Ｑとが交わる点をＡとする。主磁石１２ａと１２ｂとを結ぶ線と中間面Ｑとが交わる点をＢとする。中間面Ｑ上の中心部付近、すなわちＡ点を含む周辺領域において、磁束密度は、最小となる。中間面Ｑ上の端部付近、すなわちＢ点の近傍領域において、磁束密度は、最大となる。
An intermediate surface between the
図３から図８は、同実施形態における中間面での位置と磁束密度との関係の一例を示す。Ｘ軸は、中間面Ｑ上における位置を示し、Ｙ軸は、磁束密度の高さを示す。 3 to 8 show an example of the relationship between the position on the intermediate surface and the magnetic flux density in the same embodiment. The X axis indicates the position on the intermediate plane Q, and the Y axis indicates the height of the magnetic flux density.
参考例として、主磁石１２と補足磁石１１とが一対のターゲット９に向かう方向に異極を向けている場合について説明する。図３から図５は、主磁石１２と補足磁石１１とが一対のターゲット９に向かう方向に異極を向けている場合を示す。たとえば、主磁石１２が一対のターゲット９に向かう方向にＮ極を向けている場合、図３から図５は、補足磁石１１が一対のターゲット９に向かう方向にＳ極を向けている場合を示す。すなわち、図３から図５は、主磁石１２および補足磁石１１が異極である場合を示す。
As a reference example, a case will be described in which the
図６から図８は、主磁石１２と補足磁石１１とが一対のターゲット９に向かう方向に同極を向けている場合を示す。たとえば、主磁石１２が一対のターゲット９に向かう方向にＮ極を向けている場合、図６から図８は、補足磁石１１がターゲット９に向かう方向にＮ極を向けている場合を示す。すなわち、図６から図８は、主磁石１２および補足磁石１１が同極である場合を示す。
FIGS. 6 to 8 show the case where the
図３では、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が弱い場合、図４では、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が中程度の場合、図５では、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が強い場合を示す。また、図４では、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が弱い場合、図５では、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が中程度の場合、図６では、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が強い場合を示す。 In FIG. 3, when the magnetic force acting between the supplementary magnets 11a and 11b is weak, in FIG. 4 the magnetic force acting between the supplementary magnets 11a and 11b is medium, and in FIG. Indicates a strong case. In FIG. 4, when the magnetic force acting between the supplementary magnets 11a and 11b is weak, in FIG. 5, the magnetic force acting between the supplementary magnets 11a and 11b is intermediate, and in FIG. 6, the magnetic force acting between the supplementary magnets 11a and 11b acts. The case where the magnetic force is strong is shown.
一対のターゲット９間での磁束密度は、Ａ点を含む周辺領域において最小となる。一対のターゲット９間での磁束密度は、Ｂ点の近傍領域において最大となる。磁束密度の最大値Ｈは、主磁石１２および補足磁石１１を異極とする場合に比べ、主磁石１２および補足磁石１１を同極とする場合により高くなる。また、主磁石１２および補足磁石１１が異極である場合、磁束密度の最大値Ｈは、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が強いほど、低くなる。主磁石１２および補足磁石１１が同極である場合、磁束密度の最大値Ｈは、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が強いほど、高くなる。
The magnetic flux density between the pair of targets 9 is minimum in the peripheral region including the point A. The magnetic flux density between the pair of targets 9 is maximized in the region near the point B. The maximum value H of the magnetic flux density is higher when the
図３から図８のそれぞれにおける磁束密度の最大値Ｈを、それぞれＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ１’、Ｈ２’、Ｈ３’とすると、
Ｈ３＜Ｈ２＜Ｈ１＜Ｈ１’＜Ｈ２’＜Ｈ３’
となる。
When the maximum value H of the magnetic flux density in each of FIGS. 3 to 8 is H1, H2, H3, H1 ′, H2 ′, and H3 ′, respectively.
H3 <H2 <H1 <H1 ′ <H2 ′ <H3 ′
It becomes.
磁束密度の最大値と最小値との差Ｄは、主磁石１２および補足磁石１１を異極とする場合に比べ、主磁石１２および補足磁石１１を同極とする場合により小さくなる。また、主磁石１２および補足磁石１１が異極である場合、磁束密度の最大値と最小値との差Ｄは、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が強いほど、大きくなる。主磁石１２および補足磁石１１が同極である場合、磁束密度の最大値と最小値との差Ｄは、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が強いほど、小さくなる。
The difference D between the maximum value and the minimum value of the magnetic flux density is smaller when the
図３から図８のそれぞれにおける磁束密度の最大値と最小値との差Ｄを、それぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ１’、Ｄ２’、Ｄ３’とすると、
Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１＞Ｄ１’＞Ｄ２’＞Ｄ３’
となる。
When the difference D between the maximum value and the minimum value of the magnetic flux density in each of FIGS. 3 to 8 is D1, D2, D3, D1 ′, D2 ′, and D3 ′, respectively.
D3>D2>D1> D1 ′> D2 ′> D3 ′
It becomes.
磁束密度の２つの最大値間の距離Ｗは、主磁石１２および補足磁石１１を異極とする場合に比べ、主磁石１２および補足磁石１１を同極とする場合により広くなる。また、主磁石１２および補足磁石１１が異極である場合、磁束密度の２つの最大値間の距離Ｗは、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が強いほど、狭くなる。主磁石１２および補足磁石１１が同極である場合、磁束密度の２つの最大値間の距離Ｗは、補足磁石１１ａ，１１ｂ間に働く磁力が強いほど、広くなる。
The distance W between the two maximum values of the magnetic flux density becomes wider when the
図３から図８のそれぞれにおける磁束密度の２つの最大値間の距離Ｗを、それぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ１’、Ｗ２’、Ｗ３’とすると、
Ｗ３＜Ｗ２＜Ｗ１＜Ｗ１’＜Ｗ２’＜Ｗ３’
となる。
When the distance W between the two maximum values of the magnetic flux density in each of FIGS. 3 to 8 is W1, W2, W3, W1 ′, W2 ′, and W3 ′, respectively.
W3 <W2 <W1 <W1 '<W2'<W3'
It becomes.
以上より、本実施形態に係るナチュラトロンスパッタ装置によれば、主磁石と補足磁石とが協働して周辺部での磁束密度に対する中央部での磁束密度を相対的に変化させることにより、一つの装置で柔軟な磁場空間の変化を得ることができる。これにより、ターゲットの種類、反応性ガスの種類、基板の材質など、様々な状況や目的に応じた磁場空間を得ることができる。したがって、汎用性の高い、利用者のニーズに合うナチュラトロンスパッタ装置を得ることができる。 As described above, according to the Natura Tron sputtering apparatus according to the present embodiment, by relatively changing the magnetic flux density at the central portion with respect to the magnetic flux density at the peripheral portion and the main magnet and the supplemental magnet cooperate one A flexible change in the magnetic field space can be obtained with one device. Thereby, the magnetic field space according to various situations and purposes, such as the kind of target, the kind of reactive gas, and the material of a substrate, can be obtained. Therefore, a highly versatile Naturatron sputtering apparatus that meets the needs of the user can be obtained.
汎用性の高いナチュラトロンスパッタ装置を得ることができるので、状況にあわせて部品を交換する必要がない。すなわち、状況にあわせて、磁力の異なる主磁石への交換を必要としない。そのため、装置のメンテナンスや調整が容易であり、成膜処理にかかるコストの低減を図ることができる。 Since a highly versatile Naturatron sputtering system can be obtained, there is no need to replace parts according to the situation. That is, it is not necessary to replace the main magnet with a different magnetic force according to the situation. Therefore, the maintenance and adjustment of the apparatus are easy, and the cost for the film forming process can be reduced.
かかる構成によれば、主磁石および補足磁石を有する磁石は、ターゲット間に磁場空間を形成する。磁石は、周辺部の磁力線を密、中央部に向かうほど磁力線を疎とする磁場空間を形成する。磁場空間は、カルデラ状の磁場分布となる。すなわち、磁場空間は、磁束密度の高い周辺部と、磁束密度の低い中央部とを有する。主磁石および補足磁石は、協働して、周辺部の磁場の強度に対する中央部の磁場の強度を相対的に変化させる。すなわち、主磁石および補足磁石は、カルデラ状の磁場分布を維持しつつ、スパッタの目的に応じて、周辺部の磁場の強度に対する中央部の磁場の強度を相対的に変化させる。ターゲットは、スパッタされることで、略均一の深さを有する凹状にエロージョンされる。 According to this configuration, the magnet having the main magnet and the supplementary magnet forms a magnetic field space between the targets. The magnet forms a magnetic field space in which the magnetic lines of force in the periphery are dense and the magnetic lines of force are sparser toward the center. The magnetic field space has a caldera-like magnetic field distribution. That is, the magnetic field space has a peripheral part with a high magnetic flux density and a central part with a low magnetic flux density. The main magnet and the supplementary magnet cooperate to change the strength of the central magnetic field relative to the strength of the peripheral magnetic field. That is, the main magnet and the supplementary magnet change the strength of the magnetic field in the central portion relative to the strength of the magnetic field in the peripheral portion according to the purpose of sputtering while maintaining a caldera-like magnetic field distribution. The target is eroded into a concave shape having a substantially uniform depth by being sputtered.
かかる構成によれば、補足磁石保持部は、主磁石からターゲットへの方向における、主磁石の位置に対して保持する補足磁石の位置を変更する。補足磁石保持部は、補足磁石の位置を変更することで、補足磁石による磁場空間への影響を変化させる。すなわち、補足磁石保持部は、補足磁石の位置をターゲットから離すことで、補足磁石による磁場空間への影響を減じる。また、補足磁石保持部は、補足磁石の位置をターゲットに近づけることで、補足磁石による磁場空間への影響を増加させる。これにより、補足磁石保持部は、補足磁石の位置を変更することで、周辺部での磁束密度に対する中央部での磁束密度を相対的に変化させる。 According to such a configuration, the supplementary magnet holding unit changes the position of the supplementary magnet held with respect to the position of the main magnet in the direction from the main magnet to the target. The supplementary magnet holding unit changes the influence of the supplementary magnet on the magnetic field space by changing the position of the supplementary magnet. In other words, the supplementary magnet holding unit reduces the influence of the supplementary magnet on the magnetic field space by separating the position of the supplementary magnet from the target. The supplementary magnet holding unit increases the influence of the supplementary magnet on the magnetic field space by bringing the position of the supplementary magnet closer to the target. Thereby, a supplementary magnet holding | maintenance part changes the magnetic flux density in the center part relatively with respect to the magnetic flux density in a peripheral part by changing the position of a supplementary magnet.
かかる構成によれば、主磁石が筒形状を有することで、補足磁石は、主磁石の筒形状の内部に配置できる。補足磁石が主磁石の筒形状の内部に配置できるので、主磁石と補足磁石とは、一対のターゲットの背面からターゲット間に磁場空間を形成できる。主磁石と補足磁石とは、協働して磁場空間を形成する。 According to this structure, a supplementary magnet can be arrange | positioned inside the cylinder shape of a main magnet because a main magnet has a cylinder shape. Since the supplementary magnet can be disposed inside the cylindrical shape of the main magnet, the main magnet and the supplementary magnet can form a magnetic field space from the back of the pair of targets to the target. The main magnet and the supplementary magnet cooperate to form a magnetic field space.
かかる構成によれば、主磁石電流変化部は、少なくとも一方が電磁石である主磁石の電流値を変化させる。また、補足磁石電流変化部は、少なくとも一方が電磁石である補足磁石の電流値を変化させる。主磁石または補足磁石は、電流値の変化に応じて、磁場空間での磁束密度を変化させる。すなわち、主磁石または補足磁石は、磁場空間に対して、電流値が高くなることで高い磁束密度を磁場空間に提供し、電流値が低くなることで低い磁束密度を磁場空間に提供する。主磁石および補足磁石は、カルデラ状の磁場分布を維持しつつ、協働して周辺部での磁束密度に対する中央部での磁束密度を相対的に変化させる。 According to such a configuration, the main magnet current changing unit changes the current value of the main magnet, at least one of which is an electromagnet. The supplementary magnet current changing unit changes the current value of the supplementary magnet, at least one of which is an electromagnet. The main magnet or the supplementary magnet changes the magnetic flux density in the magnetic field space in accordance with the change in the current value. That is, the main magnet or the supplementary magnet provides a high magnetic flux density to the magnetic field space when the current value is high, and provides a low magnetic flux density to the magnetic field space when the current value is low. The main magnet and the supplementary magnet cooperate to change the magnetic flux density in the central portion relative to the magnetic flux density in the peripheral portion while maintaining a caldera-like magnetic field distribution.
また、補足磁石保持部が主磁石からターゲットへの方向における、主磁石の位置に対して保持する補足磁石の位置を変更する場合、補足磁石は、電流値の変化および位置の変化に応じて、磁場空間に影響を与える。すなわち、補足磁石は、電流値が高い程、磁場空間に対して高い磁束密度を提供するとともに、ターゲットへの距離が近い程、磁場空間に対して高い磁束密度を提供する。主磁石および補足磁石は、カルデラ状の磁場分布を維持しつつ、協働して周辺部での磁束密度に対する中央部での磁束密度を相対的に変化させる。 Further, when the position of the supplementary magnet held by the supplementary magnet holding unit with respect to the position of the main magnet in the direction from the main magnet to the target is changed, the supplementary magnet is changed according to the change in the current value and the change in the position. Affects magnetic field space. That is, the supplemental magnet provides a higher magnetic flux density to the magnetic field space as the current value is higher, and provides a higher magnetic flux density to the magnetic field space as the distance to the target is closer. The main magnet and the supplementary magnet cooperate to change the magnetic flux density in the central portion relative to the magnetic flux density in the peripheral portion while maintaining a caldera-like magnetic field distribution.
なお、本発明に係るナチュラトロンスパッタ装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。さらに、下記の各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。 The Naturatron sputtering apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Furthermore, it is needless to say that configurations, methods, and the like according to various modifications described below may be arbitrarily selected and employed in the configurations, methods, and the like according to the above-described embodiments.
主磁石１２ａ，１２ｂの少なくとも一方は、電磁石であってもよい。この場合、ナチュラトロンスパッタ装置２は、主磁石１２として採用された電磁石に流す電流を変化させる主磁石電流変化部を有する。また、補足磁石１１ａ，１１ｂの少なくとも一方は、電磁石であってもよい。この場合、ナチュラトロンスパッタ装置２は、補足磁石１１として採用された電磁石に流す電流を変化させる補足磁石電流変化部を有する。
At least one of the
主磁石電流変化部は、主磁石１２に流れる電流値を変化させることで、主磁石の位置を変えることなく一対のターゲット９間の磁場空間を変化させる。また、補足磁石電流変化部は、補足磁石１１に流れる電流値を変化させることで、補足磁石１１の位置を変えることなく一対のターゲット９間の磁場空間を変化させる。補足磁石保持部１３が補足磁石１１の位置を変更しない場合、補足磁石電流変化部は、補足磁石１１に流れる電流値を変化させることで磁場空間を調整してもよい。
The main magnet current changing unit changes the magnetic field space between the pair of targets 9 without changing the position of the main magnet by changing the value of the current flowing through the
主磁石電流変化部と補足磁石電流変化部とは、一つの電流変化部であってもよい。一つの電流変化部は、主磁石の電流値を変化させる機能と、補足磁石の電流値を変化させる機能とを有する。また、主磁石および補足磁石の少なくとも一方は、永久磁石と電磁石とを組み合わせて構成されてもよい。 The main magnet current changing unit and the supplementary magnet current changing unit may be one current changing unit. One current change unit has a function of changing the current value of the main magnet, and a function of changing the current value of the supplemental magnet. Further, at least one of the main magnet and the supplementary magnet may be configured by combining a permanent magnet and an electromagnet.
このような変形例により、一対のターゲット９間に形成する磁場空間を柔軟に変化させることができる。また、補足磁石１１を電磁石とすることにより、補足磁石１１の位置の変更と組み合わせて、補足磁石１１ａ，１１ｂ間の磁束密度をより繊細に変更することができる。さらには、主磁石１２および補足磁石１１を電磁石とすることで、永久磁石を利用する場合に比べ、ターゲット９，９間に発生する磁束密度をより高くすることを期待できる。それにより、より多くの状況に応じた、汎用性の高いナチュラトロンスパッタ装置を提供することができる。
With such a modification, the magnetic field space formed between the pair of targets 9 can be flexibly changed. Further, by using the
また、スパッタ部１００は、第二筒体１０のターゲット９と反対側の開口に蓋をする蓋部１７をさらに備えてもよい。蓋部１７は、スリット（図示しない）を有する。スリットは、補足磁石保持部１３に変わり、補足磁石１１の位置を変更可能に保持する。すなわち、スリットは、挿通された補足磁石１１を保持する。補足磁石１１は、一対のターゲット９方向またはその逆方向へとスリットを摺動することで、補足磁石の１１の位置は変更される。これにより、第二筒体１０内のスペースを考慮して、補足磁石保持部１３を設置せずとも、補足磁石１１の位置を変更可能に設置できる。
The
また、ナチュラトロンスパッタ装置２は、複数のスパッタ部を真空容器１内に並列に備えても良い。複数のスパッタ部は、少なくとも一つのスパッタ部１００を有してよい。この場合、基板２２は、複数のスパッタ部のそれぞれを搬送される。基板２２は、複数のスパッタ部のそれぞれが有するターゲットの材料を積層する。
Further, the
これにより、基板２２は、搬送されることで複数の材料を積層できるので、成膜処理の自動化を図ることができ、生産効率を上げることができる。また、１つの真空容器１内に複数種類のスパッタ部を組み合わせて利用できるので、複数のナチュラトロンスパッタ装置を並列する場合に比べ、メンテナンスが容易となる。結果として、成膜処理にかかるコストを抑えることができる。
Thereby, since the
なお、主磁石１２は、円筒形であってもよい。補足磁石１１は、円筒形の主磁石１２の内部に配置されてもよい。これにより、ターゲット９の形が円形である場合であっても、適切に主磁石１２および補足磁石１１を配置でき、様々なニーズに応じた、汎用性の高いナチュラトロンスパッタ装置を提供できる。
The
１ 真空容器
２ ナチュラトロンスパッタ装置
３ ターゲットホルダ
４ 第一筒体
５ 第一フランジ
６ 第二フランジ
７ 第三フランジ
８ 支持板
９ ターゲット
１０ 第二筒体
１１ 補足磁石
１２ 主磁石
１３ 補足磁石保持部
１４ ヨーク
１６ シールドカバー
１６ａ 開口
１７ 蓋部
１８ 隔壁
１８ａ 開口
１９ ガス供給パイプ
２０ ガス供給パイプ
２２ 基板
３０ レール部
３１ 滑動部
１００ スパッタ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記一対の磁石は、前記一対のターゲットを介して異極が対向するように配置され、
前記一対の磁石のそれぞれは、ターゲットの周縁に沿って、該ターゲットの背面と対向した筒形状の主磁石と、前記主磁石に包囲された補足磁石とを有し、
前記主磁石と前記補足磁石とは、前記ターゲットの背面側が同極となるように配置され、
前記一対の磁石のうちの少なくともターゲットの背面側にＮ極を向けた一方の磁石は、補足磁石のＮ極からの磁力線を対向するターゲットに向けて走らせるべく、補足磁石のＮ極の端面が、主磁石のＳ極の端面よりもターゲット側に位置するように、主磁石と補足磁石とが、前記一対のターゲットの背面に対して接離する方向に相対移動可能に構成されていることを特徴とするナチュラトロンスパッタ装置。 Sputtering having a pair of targets disposed opposite to each other in a vacuum container, and a pair of magnets disposed on the back side of each of the pair of targets and forming a magnetic field space between the pair of targets In a Naturatron sputtering apparatus in which a substrate is arranged facing the magnetic field space on the side between the pair of targets,
The pair of magnets are arranged so that different poles face each other through the pair of targets,
Each of the pair of magnets has a cylindrical main magnet facing the back surface of the target along the periphery of the target, and a supplementary magnet surrounded by the main magnet,
The main magnet and the supplementary magnet are arranged so that the back side of the target has the same polarity ,
One of the pair of magnets having the north pole facing at least the back side of the target has an end face of the north pole of the supplementary magnet so that the magnetic field lines from the north pole of the supplementary magnet run toward the opposing target. The main magnet and the supplementary magnet are configured to be relatively movable in a direction in which they are in contact with and away from the back surfaces of the pair of targets so as to be positioned closer to the target side than the end face of the S pole of the main magnet. A featured Naturatron sputtering system.
The main magnet has a rectangular rectangular tube shape, and the supplementary magnet is formed in a rectangular shape having a pair of opposing surfaces extending substantially parallel to an inner peripheral surface corresponding to a long side of the main magnet, and the main magnet The naturatron sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 3 , which is disposed in a central portion of a region surrounded by an inner peripheral surface of the inner surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015092902A JP6061408B2 (en) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Naturatron sputtering system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015092902A JP6061408B2 (en) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Naturatron sputtering system |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012517057A Division JPWO2011148488A1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Naturatron sputtering system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015172249A JP2015172249A (en) | 2015-10-01 |
| JP6061408B2 true JP6061408B2 (en) | 2017-01-18 |
Family
ID=54259720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015092902A Expired - Fee Related JP6061408B2 (en) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Naturatron sputtering system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6061408B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62285253A (en) * | 1986-06-02 | 1987-12-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of photomagnetic recording medium |
| JP5555848B2 (en) * | 2008-05-15 | 2014-07-23 | 国立大学法人山口大学 | Sputtering apparatus for thin film production and thin film production method |
| JP5186297B2 (en) * | 2008-07-07 | 2013-04-17 | 株式会社アルバック | Sputtering equipment |
-
2015
- 2015-04-30 JP JP2015092902A patent/JP6061408B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015172249A (en) | 2015-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220181129A1 (en) | Magnetron plasma apparatus | |
| KR20140043714A (en) | Plasma cvd apparatus, plasma cvd method, reactive sputtering apparatus, and reactive sputtering method | |
| TW201142061A (en) | A target assembly for a magnetron sputtering apparatus, a magnetron sputtering apparatus and a method of using the magnetron sputtering apparatus | |
| JP2001226770A (en) | Mirrortron sputtering system | |
| JP6061408B2 (en) | Naturatron sputtering system | |
| JP2010248576A (en) | Magnetron sputtering apparatus | |
| JP2009191340A (en) | Film-forming apparatus and film-forming method | |
| JP2021001382A (en) | Cathode unit for magnetron sputtering apparatus | |
| US9607813B2 (en) | Magnetic field generation apparatus and sputtering apparatus | |
| CN101646799B (en) | Magnetron source for deposition on large substrates | |
| JP4614936B2 (en) | Composite type sputtering apparatus and composite type sputtering method | |
| JP4795174B2 (en) | Sputtering equipment | |
| WO2011148488A1 (en) | Naturatron sputtering device | |
| JP6985570B1 (en) | Ion gun and vacuum processing equipment | |
| JP2001348663A (en) | Sputtering system | |
| JP6962528B2 (en) | Magnetron Sputtering Cathode and Magnetron Sputtering Equipment Using It | |
| JP4854569B2 (en) | Mirrortron sputtering equipment | |
| JP2007291477A (en) | Sputtering apparatus | |
| KR100963413B1 (en) | Magnetron sputtering apparatus | |
| US10280503B2 (en) | Magnetic-field-generating apparatus for magnetron sputtering | |
| KR102188988B1 (en) | Plasma electrode, plasma processing electrode, cvd electrode, plasma cvd device, and method for manufacturing substrate with thin film | |
| CA2871419C (en) | Arc evaporation source | |
| JP5124317B2 (en) | Sheet plasma deposition apparatus and sheet plasma adjustment method | |
| JP7018702B2 (en) | Film forming equipment and film forming method | |
| JP2006169610A (en) | Sputtering system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20150727 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20150727 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150827 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150827 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160328 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20160526 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161118 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161209 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6061408 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R154 | Certificate of patent or utility model (reissue) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R154 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |