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JP3204527B2 - Planar magnetron sputtering equipment for ITO thin film formation - Google Patents
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JP3204527B2 - Planar magnetron sputtering equipment for ITO thin film formation - Google Patents

Planar magnetron sputtering equipment for ITO thin film formation

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JP3204527B2
JP3204527B2 JP05091892A JP5091892A JP3204527B2 JP 3204527 B2 JP3204527 B2 JP 3204527B2 JP 05091892 A JP05091892 A JP 05091892A JP 5091892 A JP5091892 A JP 5091892A JP 3204527 B2 JP3204527 B2 JP 3204527B2
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magnetic field
target
ito
central
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修 塚越
秀則 諏訪
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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、ターゲット前面にマグ
ネトロン放電プラズマを発生させ、ターゲット材料のス
パッタを起こさせて、基板面に薄膜を生成させるのに用
いられ得る非磁性材料ターゲット用プレーナマグネトロ
ンスパッタ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar magnetron sputter for a non-magnetic material target which can be used to generate a magnetron discharge plasma on the front surface of the target, sputter the target material and generate a thin film on the substrate surface. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、基板にITO(インジュウム・ス
ズ酸化物)等の薄膜を生成させる方法として永久磁石ま
たは電磁石によってポロイダル磁場を発生させ、磁石前
面に配置したターゲットの前面にマグネトロン放電プラ
ズマを発生させ、ターゲット材料のITO等をスパッタ
するプレーナマグネトロンスパッタ装置が広く工業的に
用いられてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a thin film of ITO (indium tin oxide) on a substrate, a poloidal magnetic field is generated by a permanent magnet or an electromagnet, and a magnetron discharge plasma is generated on a front surface of a target disposed on the front surface of the magnet. In addition, a planar magnetron sputtering apparatus that sputters ITO or the like as a target material has been widely used industrially.

【0003】添付図面の図16、図17及びに図18は従来の
非磁性ターゲット用プレーナマグネトロン・スパッタ装
置の一例を示し、図面において、1はカソードアッセン
ブリで、長円形状の水冷パッキングプレート2と、この
パッキングプレートの後側に配置された長円形状の磁石
3及び長円形状の磁石3の内側で中心軸線に沿って伸び
る直線状の磁石4と、パッキングプレート2の表側にイ
ンジュウム等でボンディングされる長円形状のターゲッ
ト5とを備えている。ターゲット5の周囲にはアースシ
ールド6が配置され、その上方にはチムニ7が設けら
れ、またターゲット5に対向して基板8が配置されてい
る。カソードアッセンブリ1とチムニ7との間には普通
浮遊電源から直流電力が供給され、前者は負、後者は正
の電極に接続される。アースシールド6は接地され、こ
れらの構成要素を収容する真空容器の壁及び基板8も接
地電位に保たれる。
FIGS. 16, 17 and 18 of the accompanying drawings show an example of a conventional planar magnetron sputtering apparatus for a non-magnetic target. In the drawings, reference numeral 1 denotes a cathode assembly, which has an elliptical water-cooled packing plate 2 and The elliptical magnet 3 disposed on the rear side of the packing plate and the linear magnet 4 extending along the central axis inside the elliptical magnet 3 are bonded to the front side of the packing plate 2 with indium or the like. And an elliptical target 5 to be formed. An earth shield 6 is arranged around the target 5, a chimney 7 is provided above the earth shield 6, and a substrate 8 is arranged to face the target 5. DC power is normally supplied from the floating power source between the cathode assembly 1 and the chimney 7, and the former is connected to the negative electrode and the latter is connected to the positive electrode. The earth shield 6 is grounded, and the wall of the vacuum vessel containing these components and the substrate 8 are also kept at the ground potential.

【0004】このような従来装置の動作においては、磁
石3、4は、図19及び図20に示すようにターゲット5の
前面にポロイダル磁場を発生し、チムニ7とターゲット
5との間の電位差によりターゲット5の前面に直交電磁
場が生ずる。ターゲット5の表面から宇宙線、自然放射
能による二次電子またはエキソ電子が放射されたとする
と、これらの電子は、ターゲット5の表面上の直交電磁
場により、これに垂直な方向に数回のサイクロイド軌道
を描きながら運動する。この間にキャリヤ・ガス(普通
アルゴンが用いられる)の分子と衝突してエネルギの一
部を失った電子は、電子に対するポテンシャルの高いタ
ーゲット5には戻れず、直交電磁場中をトロコイド軌道
を描きながら、レーストラック状のポロイダル磁場の中
をドリフトしてゆく。この間にキャリヤ・ガスと衝突し
てイオン化し、電子とイオンの対を発生させる(α作
用)。生じたイオンはカソードすなわちターゲット5へ
向って加速され、ターゲット5に衝突し、ターゲット材
料のスパッタと二次電子の放出が行われる(γ作用)。
放出された二次電子は以上に述べた最初ターゲットから
放出された電子と同様に振舞うことになる。このように
して、プラズマが成長すると、トロコイド運動しながら
ポロイダル磁場中をドリフトしてゆく電子が1cmドリフ
トしてゆく間のトロコイド軌道の延べ軌道長はターゲッ
ト5の表面近くに生ずるイオン・シースの遷移領域では
特に長くなり、通常数十cmから200cm に達する。ターゲ
ット5の前面にレーストラック状のプラズマが発生され
る。発生されたプラズマとターゲット5との間のシース
電圧によってキャリヤガスイオンがターゲットへ向って
加速され、それによりターゲット材料はスパッタされて
基板8上に薄膜が形成される。
In the operation of such a conventional device, the magnets 3 and 4 generate a poloidal magnetic field in front of the target 5 as shown in FIGS. 19 and 20, and the potential difference between the chimney 7 and the target 5 causes An orthogonal electromagnetic field is generated in front of the target 5. Assuming that the surface of the target 5 emits secondary electrons or exoelectrons due to cosmic rays, natural radioactivity, these electrons are generated by the orthogonal electromagnetic field on the surface of the target 5 several times in a direction perpendicular to the orbit. Exercise while drawing. During this time, electrons that have lost some of their energy by colliding with molecules of a carrier gas (usually argon is used) cannot return to the target 5 having a high potential for electrons, and draw a trochoidal orbit in an orthogonal electromagnetic field. It drifts in a racetrack-like poloidal magnetic field. During this time, it collides with the carrier gas and is ionized, generating a pair of electrons and ions (α action). The generated ions are accelerated toward the cathode, that is, the target 5, and collide with the target 5 to sputter the target material and emit secondary electrons (γ action).
The emitted secondary electrons behave similarly to the electrons emitted from the first target described above. In this way, when the plasma grows, the total orbit length of the trochoid trajectory during the 1 cm drift of the electrons drifting in the poloidal magnetic field while trochoidally moving is determined by the ion sheath transition generated near the surface of the target 5. The area is particularly long, usually tens of cm to 200 cm. A racetrack-like plasma is generated on the front surface of the target 5. Carrier gas ions are accelerated toward the target by the sheath voltage between the generated plasma and the target 5, whereby the target material is sputtered to form a thin film on the substrate 8.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のマグ
ネトロンスパッタ装置においては、トロコイド軌道を描
きながらE×Bドリフトをしてゆく電子は図5に示すよ
うに磁力線が上方に凸になるように湾曲し、シースまた
はシースの遷移領域における電場と直交しない場合に
は、電子が電場Eから受ける力−eEの磁力線方向の力
の成分により、湾曲している磁力線の頂点の方向へと曲
がってゆき、この部分(図21に符号Aで示す領域)にお
いて最も電子の濃度が高くなる。従ってイオンもこの領
域Aに集まりプラズマはこの部分が最もスパッタされ、
部分的にエロードされる。そのため、図21に示すよう
に、深いV字型のエロージョンの谷Bができ、その結果
全体のターゲット材料の10〜15%を使っただけで、ター
ゲットに穴があいて使用不能となり、高価なターゲット
の使用効率が非常に低かった。また従来の水平磁場 200
〜300 ガウスのカソードではITOをスパッタする時基
板にできた膜の電気伝導度をあまり高くできなかった。
本発明者らは非磁性ターゲットの場合、ターゲットの表
面から0.5mm 〜2mmの範囲内において磁場の垂直成分が
長円形磁石の直線状部分、コーナー部分、直線状部分と
コーナー部分との間の遷移部分の各断面において、負の
数百ガウス以上から立上ってゼロラインを切り、あまり
大きくない極大値を通って減少に転じ、再びゼロライン
を切って負の値となり、絶対値のあまり大きくない極小
値を通って三度正に転じ正の数百ガウスまで達するか、
正の数百から立下って、ゼロラインを切り、絶対値のあ
まり大きくない極小値を通って増加に転じ、再びゼロラ
インを切り正の値となり、あまり大きくない極大値を通
って減少に転じ三度ゼロラインを切って負の数百ガウス
に達するまでにすればよいことを発見した。そこで、本
発明は、従来のマグネトロンスパッタ装置に伴うこのよ
うな問題点を解決してターゲットの使用効率を大幅に向
上させることができしかも高い電気伝導度をもつ良質の
透明電導薄膜を形成できる非磁性材料ターゲット用プレ
ーナマグネトロンスパッタ装置を提供することを目的と
している。
By the way, in the conventional magnetron sputtering apparatus, electrons that drift E × B while drawing a trochoid trajectory are curved so that the lines of magnetic force become upward as shown in FIG. However, when the electric field is not orthogonal to the sheath or the electric field in the transition region of the sheath, the electron receives a force from the electric field E. In this portion (the region indicated by the symbol A in FIG. 21), the electron concentration becomes highest. Therefore, ions also gather in this region A, and the plasma is most sputtered in this part,
Partially eloaded. As a result, as shown in FIG. 21, a deep V-shaped erosion valley B is formed. As a result, only 10 to 15% of the entire target material is used, so that the target has holes and becomes unusable, resulting in high cost. The efficiency of using the target was very low. The conventional horizontal magnetic field 200
With a ~ 300 gauss cathode, the electrical conductivity of the film formed on the substrate could not be too high when sputtering ITO.
In the case of a non-magnetic target, the vertical component of the magnetic field within the range of 0.5 mm to 2 mm from the surface of the target has a linear portion, a corner portion, and a transition between the linear portion and the corner portion of the oval magnet. In each cross section of the part, rise from more than a few hundred gauss negative, cut the zero line, turn to decrease through the not too large local maximum value, cut again the zero line to become a negative value, the absolute value is too large Turns positive three times through no minimum and reaches a positive hundreds of gauss or
Falling from a few hundred positives, the zero line was cut, the absolute value changed through a not-so-large minimum, and then turned to increase. We have found that we need to cut the zero line three times to reach several hundred gauss negative. Accordingly, the present invention solves such problems associated with the conventional magnetron sputtering apparatus, and can greatly improve the use efficiency of the target and can form a high-quality transparent conductive thin film having high electrical conductivity. It is an object of the present invention to provide a planar magnetron sputtering apparatus for a magnetic material target.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、カソード上に取り付けられ、ス
パッタすべきITOターゲットと、カソードの後側に設
けられ、ITOターゲットの表面上にポロイダル磁場を
発生するポロイダル磁場発生手段とを有し、ITOター
ゲットの表面上にレーストラック状のプラズマを発生さ
せ、プラズマからITOターゲットへのイオンの照射に
よってITOターゲット材料をスパッタし、ITOター
ゲットの表面に対向して配置された基板上にITO薄膜
を形成するプレーナマグネトロンスパッタ装置におい
て、ポロイダル磁場発生手段が、ITOターゲットの長
手方向中央軸線に沿ってそれと平行に位置決めされた細
長い中央磁石と、この中央磁石の周囲を取り囲んで設け
られ、中央磁石の極性と反対の極性をもつ長円環状の外
側磁石と、中央磁石と外側磁石との間でこれらの磁石に
沿って位置決めされ、ITOターゲット近傍に形成され
る磁場の各断面内のITOターゲットに平行な面におけ
る垂直磁場成分が三度ゼロレベルを通る分布となるよう
に磁場を制御する少なくとも一つの補助磁石とから成
り、中央磁石に隣接して配置される補助磁石が中央磁石
の極性と反対の極性をもち、垂直磁場成分が最初及び三
回目にゼロラインを切る点における水平磁場成分が1000
ガウス以上の値を示すように構成したことを特徴として
いる。補助磁石は、中央磁石の極性と反対の極性をもつ
一つの長円環状の磁石から成ることができる。また補助
磁石は、中央磁石の極性と反対の極性をもつ一つの長円
環状の磁石とこの長円環状の磁石の外側でその直線部分
に沿って配置され、この長円環状の磁石の極性と反対の
極性をもつ直線状の磁石とから成り、長円環状の磁石及
び直線状の磁石が場所によって異なる断面形状をもつよ
うに構成することができる。代わりに、補助磁石は、互
いに異なる極性の二つの長円環状の磁石から成り、中央
磁石に隣接して配置された一方の長円環状の磁石が、中
央磁石の極性と反対の極性をもち、各長円環状の磁石が
場所によって異なる断面形状をもつように構成してもよ
い。本発明のITO薄膜形成用プレーナマグネトロンス
パッタ装置においては、好ましくは、長円形磁石の直線
状部分、コーナー部分、直線状部分とコーナー部分との
間の遷移部分の各断面において、ITOターゲット上及
びITOターゲット上1mmからターゲット内の磁場の垂
直成分は、ITOターゲットに平行な線上において正の
数百ガウス以上から立ち下がってゼロラインを切り、絶
対値の余り大きくない負の極小値を通って増加に転じ再
びゼロラインを切って正に転じ余り大きくない極大値を
通って減少に転じ三たびゼロラインを切って負に転じ負
の数百ガウス以上に達する磁場分布をもつようにされ得
る。代わりに、本発明のITO薄膜形成用プレーナマグ
ネトロンスパッタ装置においては、ITOターゲット上
及びITOターゲット上1mmからITOターゲット内の
磁場の垂直成分は、ITOターゲットに平行な線上にお
いて負の数百ガウス以上から立ち上がってゼロラインを
切り、余り大きくない正の極大値を通って減少に転じ再
びゼロラインを切って負に転じ絶対値の余り大きくない
極小値を通って正に転じ三たびゼロラインを切って正に
転じ正の数百ガウス以上に達する磁場分布を持つように
することもできる。
According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, an ITO target mounted on a cathode and to be sputtered, and provided on the back side of the cathode and having a And a poloidal magnetic field generating means for generating a poloidal magnetic field, generating a racetrack-shaped plasma on the surface of the ITO target, and irradiating the ITO target with ions from the plasma to sputter an ITO target material, thereby forming an ITO target material. In a planar magnetron sputtering apparatus for forming an ITO thin film on a substrate arranged opposite to a surface, a poloidal magnetic field generating means includes an elongated central magnet positioned along and parallel to a longitudinal central axis of the ITO target. Provided around the center magnet, the pole of the center magnet An annular outer magnet having the opposite polarity to the central magnet and the outer magnet, positioned along these magnets, and parallel to the ITO target in each cross section of the magnetic field formed near the ITO target. At least one auxiliary magnet for controlling the magnetic field so that the vertical magnetic field component in the plane passes through the zero level three times, and the auxiliary magnet disposed adjacent to the central magnet has a polarity opposite to that of the central magnet. And the horizontal magnetic field component at the point where the vertical magnetic field component first and third times crosses the zero line is 1000
It is characterized in that it is configured to show a value of Gauss or more. The auxiliary magnet may consist of one oval magnet having a polarity opposite to that of the central magnet. In addition, the auxiliary magnet is disposed along one straight line portion outside the long annular magnet having a polarity opposite to the polarity of the central magnet, and the polarity of this long annular magnet is A linear magnet having the opposite polarity may be used, and the elliptical magnet and the linear magnet may have different cross-sectional shapes depending on locations. Alternatively, the auxiliary magnet consists of two oval magnets of different polarities, one of the oval magnets arranged adjacent to the central magnet having a polarity opposite to that of the central magnet, Each of the long annular magnets may be configured to have a different cross-sectional shape depending on the location. In the planar magnetron sputtering apparatus for forming an ITO thin film according to the present invention, preferably, the cross section of the linear portion, the corner portion, and the transition portion between the linear portion and the corner portion of the oval magnet is formed on the ITO target and the ITO section. From 1 mm above the target, the vertical component of the magnetic field in the target falls from more than a few hundred gauss on a line parallel to the ITO target, cuts the zero line, and increases through the negative minimum, which is not too large in absolute value. It can be made to have a magnetic field distribution that again turns off the zero line, turns positive, turns through a not too large local maximum, turns off, turns off the zero line three times, turns negative, and reaches negative hundreds of gauss or more. Instead, in the planar magnetron sputtering apparatus for forming an ITO thin film of the present invention, the vertical component of the magnetic field in the ITO target from 1 mm on the ITO target and from 1 mm on the ITO target is from several hundred gauss or more negative on a line parallel to the ITO target. Stand up, cut the zero line, turn through the positive maximum that is not too large, turn down, turn off the zero line again, turn negative, turn through the minimum, which is not too high in absolute value, turn positive, cut the zero line three times It is also possible to have a magnetic field distribution that turns positive and reaches more than a few hundred gauss.

【0007】[0007]

【作用】本発明によるプレーナマグネトロンスパッタ装
置では、磁場発生手段が、ターゲットの長手方向中央軸
線に沿ってそれと平行に位置決めされた細長い中央磁石
と、この中央磁石の周囲を取り囲んで設けられ、中央磁
石の極性と反対の極性をもつ長円環状の外側磁石との間
に、これらの磁石に沿って少なくとも一つの補助磁石を
設けて、ターゲット上に形成されるポロイダル磁場の各
断面内のターゲットに平行な面における垂直磁場成分が
三度ゼロレベルを通る分布となるような磁場を形成して
いるので、ほとんどの場合、およそ垂直磁場が二度目に
ゼロレベルを切る点で水平磁場は極小となる。すなわち
ターゲット上1mm〜0.5mm の位置における垂直及び水平
磁場成分は長円形状磁石配置の湾曲部分や平行部分すな
わち直線状部分を含めた全ての部分において例えば図6
に示すような分布となる。
In the planar magnetron sputtering apparatus according to the present invention, the magnetic field generating means is provided along an elongated central axis of the target in parallel with the elongated central magnet, and is provided so as to surround the central magnet. At least one auxiliary magnet is provided along these magnets between the elliptical outer magnets having the opposite polarity to that of the magnets, and is parallel to the target in each section of the poloidal magnetic field formed on the target. Since the vertical magnetic field component on such a plane forms a magnetic field such that the vertical magnetic field component passes through the zero level three times, in most cases, the horizontal magnetic field is minimal at the point where the vertical magnetic field crosses the zero level for the second time. That is, the vertical and horizontal magnetic field components at a position of 1 mm to 0.5 mm on the target are, for example, as shown in FIG.
The distribution is as shown in FIG.

【0008】このような磁場分布ではE×Bドリフトす
る電子が電場Eから受ける力−eEの磁力線方向の力の
成分により、湾曲している磁力線の頂点の方向へと曲が
ってゆき、磁力線の二つの山の部分で最も電子の濃度が
高くなるが、一方E×Bドリフトをする電子は-gradB/B
に比例する力も受けるので二つの山の中間部にも幾分広
がってくるような力を受け、磁力線の二つの山とその間
を埋める広い帯状の部分で電子の濃度が最も高くなり、
この部分にイオンも集まってきて、このイオンがシース
電圧で加速されてターゲットを打ち、従って広いU字型
のエロージョンプロファイルが得られることになる。
In such a magnetic field distribution, due to the component of the force in the direction of the magnetic field line of the force −eE, the electron that undergoes E × B drifting from the electric field E is bent in the direction of the apex of the curved magnetic field line. The electron concentration is highest in the two peaks, while the electron with E × B drift is -gradB / B
As a result, the force that spreads somewhat in the middle of the two peaks is also received, and the electron concentration is highest in the two peaks of the magnetic field lines and the wide band that fills the gap between them.
Ions also collect in this part, and these ions are accelerated by the sheath voltage and strike the target, and thus a wide U-shaped erosion profile is obtained.

【0009】ところで、この場合、トロコイド軌道を描
く電子は、長円形のポロイダル磁場に沿って、E×Bド
リフトをしながら、回っているので、仮に長円形のポロ
イダル磁場の一部でも、上記のような磁場分布になって
いないとすると、その部分で電子の濃度が偏り、その部
分にイオンが集まってきて、ターゲットが局所的にエロ
ードされるばかりか、一部での電子の濃度の偏りが全体
に広がって、他の部分も局所的にエロードされるように
なるが、本発明による装置においては、長円形磁石の直
線状部分だけではなく、湾曲部分、湾曲部分と直線状部
分との間の遷移部分でもターゲット表面における磁場分
布が図6に示すようになっているので、ターゲット全体
にわたって、広いU字型のエロージョンプロファイルが
得られることになる。
By the way, in this case, since the electrons which trace the trochoid orbit are rotating along the elliptical poloidal magnetic field while performing the E × B drift, even if a part of the elliptical poloidal magnetic field is used as described above, If the magnetic field distribution is not such, the electron concentration is biased at that part, and ions are gathered at that part, not only the target is locally eloaded, but also the electron concentration bias at some part. In the device according to the invention, not only the linear part of the oblong magnet, but also the curved part, between the curved part and the linear part, although it spreads out so that the other parts are also locally unloaded. 6, the magnetic field distribution on the target surface is as shown in FIG. 6, so that a wide U-shaped erosion profile can be obtained over the entire target. .

【0010】また、長円形磁石は三次元構造を持ってい
るので、その磁場分布は直線状部分でも断面形状が全く
同一の、無限に長い二次元磁石とは異なるが、湾曲部
分、湾曲部分と直線状部分との間の遷移部分はそれぞれ
同一の断面形状であっても、直線状部分の磁場分布とそ
れぞれ異なる磁場分布をもつことになる。従って、補助
磁石の断面形状を場所によって適切に変えて、補助磁石
の強さを場所によって適当に変えることによって長円形
磁石のあらゆる断面で、例えば図6に示すような磁場分
布を得ることができる。
Further, since the elliptical magnet has a three-dimensional structure, its magnetic field distribution is different from an infinitely long two-dimensional magnet having the same cross-sectional shape even in a linear portion, but has a curved portion and a curved portion. Even if the transition portions between the straight portions have the same cross-sectional shape, they have different magnetic field distributions from the magnetic field distribution of the straight portions. Therefore, by appropriately changing the cross-sectional shape of the auxiliary magnet depending on the location and appropriately changing the strength of the auxiliary magnet depending on the location, a magnetic field distribution as shown in FIG. .

【0011】[0011]

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1及び図2には本発明の一実施例によるプレーナ
マグネトロンスパッタ装置の要部の構成を概略的に示し
ている。これらの図面において、10はカソードアッセン
ブリであり、このカソードアッセンブリ10は、長円形状
のバッキングプレート11と、このバッキングプレート11
の後側に配置され、中心軸線に沿って伸びる直線状の中
央磁石12、この中央磁石12の周囲に実質的に一定の間隔
を開けて配置された長円環状の外側磁石13、中央磁石12
と外側磁石13との間に同心的に配列された長円環状の補
助磁石14、この長円環状の補助磁石14と外側磁石13との
間にこれら磁石の直線状部分に沿って平行に配列された
直線状の補助磁石15を備えており、中央磁石12はこの実
施例では極性Sであり、外側磁石13の極性はNであり、
長円環状の補助磁石14の極性はNであり、そして直線状
の補助磁石15の極性はSである。また中央磁石12及び外
側磁石13はほぼ同じ高さをもっているが、中央磁石12の
方が外側磁石13より断面幅を広くされている。そしてこ
れらの各磁石は共通の磁極板16上に立設されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 schematically show the configuration of a main part of a planar magnetron sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention. In these drawings, reference numeral 10 denotes a cathode assembly. The cathode assembly 10 includes an oval-shaped backing plate 11 and a backing plate 11.
, A central magnet 12 linearly extending along the central axis, an outer annular magnet 13, and a central magnet 12, which are arranged around the central magnet 12 at substantially constant intervals.
Oval auxiliary magnets 14 concentrically arranged between the outer magnet 13 and the outer magnet 13, and are arranged in parallel between the oval auxiliary magnet 14 and the outer magnet 13 along the linear portions of these magnets. The center magnet 12 is of polarity S in this embodiment, the polarity of the outer magnet 13 is N,
The polarity of the toroidal auxiliary magnet 14 is N, and the polarity of the linear auxiliary magnet 15 is S. Although the center magnet 12 and the outer magnet 13 have substantially the same height, the center magnet 12 has a larger cross-sectional width than the outer magnet 13. These magnets are erected on a common magnetic pole plate 16.

【0012】長円環状の補助磁石14及び直線状の補助磁
石15は中央磁石12及び外側磁石13より幅が狭く、高さも
低く形成されている。図3、図4及び図5に示すよう
に、長円環状の補助磁石14において、その直線状部分は
湾曲部分すなわちコーナー部分より低く、また直線状部
分と湾曲部分との間の遷移部分は直線状部分の高さより
高く湾曲部分の高さより低い階段状に形成されている。
従って、長円環状の補助磁石14の直線状部分、湾曲部分
及び遷移部分はそれぞれ互いに異なった一定の断面積を
もっている。直線状の補助磁石15は外側磁石13の直線状
部分に沿ってのびており、そして補助磁石14の遷移部分
に対応した直線状の補助磁石15の両端部分は他の部分よ
り低い階段状に形成されており、従って直線状の補助磁
石15の中央部分及び両端部分はそれぞれ一定でしかも互
いに異なる断面積をもっている。
The annular auxiliary magnet 14 and the linear auxiliary magnet 15 are formed narrower and lower in height than the central magnet 12 and the outer magnet 13. As shown in FIGS. 3, 4 and 5, in the elongated annular auxiliary magnet 14, the straight portion is lower than the curved portion, that is, the corner portion, and the transition portion between the straight portion and the curved portion is a straight line. It is formed stepwise higher than the height of the curved portion and lower than the height of the curved portion.
Therefore, the linear portion, the curved portion, and the transition portion of the elliptical auxiliary magnet 14 have constant cross-sectional areas different from each other. The linear auxiliary magnet 15 extends along the linear portion of the outer magnet 13, and both end portions of the linear auxiliary magnet 15 corresponding to the transition portion of the auxiliary magnet 14 are formed in a step shape lower than the other portions. Therefore, the central portion and both end portions of the linear auxiliary magnet 15 have a constant and mutually different cross-sectional area.

【0013】バッキングプレート11は図1に示したよう
に水冷ジャケット11a を備え、その上面にはターゲット
17がインジュウム等でボンディングされている。ターゲ
ット17の周囲にはアースシールド18が配置され、その上
方にはチムニ19が設けられ、また、ターゲット17に対向
して基板20が配置されている。カソードアッセンブリ10
とチムニ19との間には浮遊電源(図示してない)から直
流電力が供給され、前者は負、後者は正の電極に接続さ
れる。アースシールド18は接地され、これらの構成要素
を収容する真空容器(図示してない)の壁及び基板20も
接地電位に保たれる。
The backing plate 11 has a water-cooled jacket 11a as shown in FIG.
17 is bonded with indium or the like. An earth shield 18 is arranged around the target 17, a chimney 19 is provided above the earth shield 18, and a substrate 20 is arranged to face the target 17. Cathode assembly 10
DC power is supplied from a floating power supply (not shown) between the power supply and the chimney 19, the former being connected to the negative electrode and the latter being connected to the positive electrode. The earth shield 18 is grounded, and the walls of the vacuum vessel (not shown) containing these components and the substrate 20 are also kept at ground potential.

【0014】このように構成した図示装置の動作につい
て説明する。中央磁石12、外側磁石13、長円環状の補助
磁石14及び直線状の補助磁石15の各々が図示のように着
磁されると、各磁石の直線状部分、湾曲部分及びこれら
部分間の遷移部分の全体にわたってターゲット17の面上
約0.5mm 〜1mmのレベルに図6に示すような垂直磁場H
v 及び水平磁場Hh が形成される。すなわち、垂直磁場
Hv の分布は、負の数百ガウス以上から立ち上がってゼ
ロラインを切り余り大きくない極大値を通って減少に転
じ再びゼロラインを切って負に転じ、絶対値の余り大き
くない極小値を通って正に転じ、三度ゼロラインを切っ
て正に転じ正の数百ガウス以上に達している。このよう
に形成された磁場は、図面から認められるように垂直磁
場Hv がほぼ二度目にゼロを切る位置で水平磁場Hh は
最小となる。
The operation of the illustrated apparatus configured as described above will be described. When each of the center magnet 12, the outer magnet 13, the elliptical auxiliary magnet 14, and the linear auxiliary magnet 15 is magnetized as shown, the linear portion, the curved portion, and the transition between these portions of each magnet. The vertical magnetic field H as shown in FIG. 6 is set at a level of about 0.5 mm to 1 mm above the surface of the target 17 over the entire portion.
v and a horizontal magnetic field Hh are formed. In other words, the distribution of the vertical magnetic field Hv rises from a negative value of several hundred gauss or higher, crosses the zero line, passes through a maximum value that is not too large, turns to decrease, cuts the zero line again, turns negative, and returns a minimum value in which the absolute value is not too large. It turns positive through the value, crosses the zero line three times and turns positive, reaching more than a few hundred gauss positive. In the magnetic field thus formed, the horizontal magnetic field Hh is minimized at a position where the vertical magnetic field Hv crosses the zero almost the second time as can be seen from the drawing.

【0015】磁力線の形態を模式的に描くと図7のよう
になる。このような磁場分布ではE×Bドリフトする電
子が電場Eから受ける力−eEの磁力線方向の力の成分
により、湾曲している磁力線の頂点の方向へと曲がって
ゆき、磁力線の二つの山の部分で最も電子の濃度が高く
なる。一方E×Bドリフトをする電子は−gradB/Bに比
例する力も受けるので、二つの山の中間部にも幾分広が
ってくるような力を受けることになる。磁力線の二つの
山とその間を埋める広い帯状の部分で電子の濃度が最も
高くなり、この部分にイオンも集まってきて、シース電
圧で加速されてターゲット17を打ち、従って、広いU字
型のエロージョンプロファイルが得られることになる。
このように磁石の直線状部分、湾曲部分及びこれら部分
間の遷移部分でも磁場分布が図6に示すような磁場分布
となっているので、ターゲットの全周にわたってU字型
のプロファイルが得られ、非常に高いターゲット使用効
率を得ることができる。
FIG. 7 schematically shows the form of the lines of magnetic force. In such a magnetic field distribution, the E × B drifted electron is bent in the direction of the vertex of the curved magnetic field line by the force component in the magnetic field line direction of the force −eE received from the electric field E, and the two peaks of the magnetic field line are formed. The part has the highest electron concentration. On the other hand, an electron that drifts by E × B also receives a force proportional to −gradB / B, and thus receives a force that spreads somewhat also between the two peaks. The concentration of electrons is highest at the two peaks of the magnetic field lines and the wide band that fills the gap, and the ions also gather at this point, and are accelerated by the sheath voltage to strike the target 17, and thus have a wide U-shaped erosion. A profile will be obtained.
As described above, since the magnetic field distribution also has the magnetic field distribution as shown in FIG. 6 in the linear portion, the curved portion, and the transition portion between these portions of the magnet, a U-shaped profile is obtained over the entire circumference of the target, Very high target use efficiency can be obtained.

【0016】図8には変形実施例を示し、図1〜図7に
示す実施例と対応した部分は同じ符号で示している。図
8に示す実施例ではバッキングプレート11の下側に中央
磁石12及び外側磁石13の上端を受ける溝21を備えてい
る。各磁石の上側の極性は、中央磁石12がN極、外側磁
石13がS極、長円環状の補助磁石14がS極、そして直線
状の補助磁石15がN極となるように配列されている。こ
の場合の磁場は、図示したような分布となり、すなわ
ち、垂直磁場成分Hv は数百ガウスから立ち下がってゼ
ロラインを切り、絶対値の余り大きくない負の極小値を
通って増加に転じ再びゼロラインを切って正に転じ余り
大きくない極大値を通って減少に転じ三たびゼロライン
を切って負に転じ負の数百ガウス以上に達する。磁力線
は図7と同様であるが向きが逆になっている。
FIG. 8 shows a modified embodiment, and portions corresponding to the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals. In the embodiment shown in FIG. 8, a groove 21 for receiving upper ends of the center magnet 12 and the outer magnet 13 is provided below the backing plate 11. The upper polarity of each magnet is arranged such that the central magnet 12 has an N pole, the outer magnet 13 has an S pole, the annular auxiliary magnet 14 has an S pole, and the linear auxiliary magnet 15 has an N pole. I have. In this case, the magnetic field has a distribution as shown in the drawing, that is, the vertical magnetic field component Hv falls from several hundred gauss, cuts off the zero line, increases through a negative minimum value that is not too large in absolute value, turns to increase, and returns to zero again. It cuts the line, turns positive, passes through a not-so-large maximum, turns to decrease, and cuts the zero line three times, turns negative, reaching more than a few hundred gauss negative. The lines of magnetic force are the same as in FIG. 7, but the directions are reversed.

【0017】図8に示す構成で実際にターゲット上に形
成される磁場の垂直成分Hv 及び水平成分Hh を測定し
た例を図9〜図13に示し、これらの図面において横軸に
は中心軸線から外方への横方向の距離(mm)を示し、右
縦軸に水平磁場成分(Oe )を示し、左縦軸に垂直磁場
成分(Oe )を示し、そして三角点は垂直成分Hv をま
た丸点は水平成分Hh をそれぞれ表している。図9は図
中に略示したようにターゲットの中心Oから右横方向x
における磁場分布を示す。図10は磁石組立体の直線状部
分と湾曲部分との間の遷移部分に対応した位置における
磁場分布を示す。図11は湾曲部分と遷移部分向との境界
部分に対応した位置における磁場分布を示す。図12は中
心軸線から45°における湾曲部分に対応した位置におけ
る磁場分布を示す。図13は中心軸線上における湾曲部分
に対応した位置における磁場分布を示す。これらの図面
に示すグラフから認められるように、ターゲット上の各
部位において磁場の垂直成分Hv はゼロレベルを三度横
切っており、また水平成分Hh は垂直磁場成分が最初と
最後(三回目)にゼロレベルを切る位置において1000エ
ルステッド以上の値を示している。
FIGS. 9 to 13 show examples in which the vertical component Hv and the horizontal component Hh of the magnetic field actually formed on the target in the configuration shown in FIG. 8 are shown in FIGS. The outward horizontal distance (mm) is shown, the right vertical axis shows the horizontal magnetic field component (Oe), the left vertical axis shows the vertical magnetic field component (Oe), and the triangular points show the vertical component Hv again. Points represent the horizontal component Hh. FIG. 9 is a diagram showing a right lateral direction x from the center O of the target as schematically shown in FIG.
Shows the magnetic field distribution at. FIG. 10 shows a magnetic field distribution at a position corresponding to a transition portion between a straight portion and a curved portion of the magnet assembly. FIG. 11 shows a magnetic field distribution at a position corresponding to the boundary between the curved portion and the transition portion. FIG. 12 shows a magnetic field distribution at a position corresponding to a curved portion at 45 ° from the central axis. FIG. 13 shows a magnetic field distribution at a position corresponding to a curved portion on the central axis. As can be seen from the graphs shown in these figures, the vertical component Hv of the magnetic field at each portion on the target crosses the zero level three times, and the horizontal component Hh shows that the vertical magnetic field component is first and last (third). It shows a value of 1000 Oe or more at the position where the level crosses zero.

【0018】図14は本発明の別の実施例における磁石組
立体の構成を示し、この実施例は二つの補助磁石が共に
長円環状に構成されている点において図1〜図7に示す
実施例における構成と相違している。すなわち、直線状
の中央磁石22の周囲に一定の間隔をおいて長円環状の外
側磁石23が配列され、中央磁石22と長円環状の外側磁石
23との間には二つの長円環状の補助磁石24、25が配置さ
れている。これらの補助磁石24、25は図1〜図7に示す
実施例における長円環状の補助磁石14と同様に構成され
得る。また各磁石の極性は中央磁石22から長円環状の外
側磁石23へ向って順にN極、S極、N極及びS極、また
は逆にS極、N極、S極及びN極となるようにされ得
る。前者の極性配列では図8に示すように発生される磁
場の垂直成分は、数百ガウスから立ち下がってゼロライ
ンを切り、絶対値の余り大きくない負の極小値を通って
増加に転じ再びゼロラインを切って正に転じ余り大きく
ない極大値を通って減少に転じ三たびゼロラインを切っ
て負に転じ負の数百ガウス以上に達するような分布な
り、また後者の極性配列では図6に示すように磁場の垂
直成分は、負の数百ガウス以上から立ち上がってゼロラ
インを切り余り大きくない極大値を通って減少に転じ再
びゼロラインを切って負に転じ、絶対値の余り大きくな
い極小値を通って正に転じ、三度ゼロラインを切って正
に転じ正の数百ガウス以上に達するような分布となる。
FIG. 14 shows the structure of a magnet assembly according to another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 in that both auxiliary magnets are formed in an oblong ring. It is different from the configuration in the example. That is, the annular outer magnets 23 are arranged at regular intervals around the linear central magnet 22, and the central magnet 22 and the annular outer magnet 23 are arranged.
Two auxiliary annular magnets 24 and 25 are disposed between the auxiliary magnets 23 and 23. These auxiliary magnets 24 and 25 can be configured similarly to the elongated annular auxiliary magnet 14 in the embodiment shown in FIGS. The polarities of the magnets are such that they are N-pole, S-pole, N-pole and S-pole in order from the center magnet 22 to the outer annular magnet 23, or conversely S-pole, N-pole, S-pole and N-pole. Can be In the former polarity arrangement, as shown in FIG. 8, the vertical component of the generated magnetic field falls from a few hundred gauss, cuts off the zero line, turns to an increase through a negative minimum value that is not so large in absolute value, and turns to zero again. After turning off the line, turning positive, passing through a not-too-large maximum, turning to decrease, turning off the zero line three times, turning negative, and reaching a negative hundreds of gauss or more. As shown in the figure, the vertical component of the magnetic field rises from more than a few hundred gauss negative, crosses the zero line, passes through a maximal value that is not too large, turns to decrease, crosses the zero line again, turns negative, and a minimal value that does not have a large absolute value. The distribution turns positive through the value, crosses the zero line three times, and turns positive to reach more than a few hundred gauss.

【0019】図15には本発明のさらに別の実施例を示
し、この場合には一つの補助磁石が設けられている。す
なわち、図15において、直線状の中央磁石26と長円環状
の外側磁石27との間には一つの長円環状の補助磁石28が
同心状に配置され、この補助磁石28はその全周において
高さは一様であるが、幅が異なっている。補助磁石28の
直線状部分は一様な幅をもち、湾曲部分は直線状部分よ
り幅の広い一様な幅をもち、また直線状部分と湾曲部分
との間の遷移部分は直線状部分より広く湾曲部分より狭
い幅をもっている。この場合も各磁石の極性は、中央磁
石26をN極性にすると外側磁石27はS極性、補助磁石28
もS極性にされ、逆に中央磁石26をS極性にすると、外
側磁石27及び補助磁石28はN極性される。そしてターゲ
ット上に発生される磁場は前者の場合には図8に示すよ
うになり、また後者の場合には図6に示すようになる。
なお補助磁石28の各部部分の寸法特に横幅の比率は、中
央磁石26及び外側磁石28の形状、相互の位置、発生され
る磁場の強さ等に応じてターゲット上に形成される磁場
の垂直成分の分布が中央磁石26から外側磁石27に至る横
断面において三度ゼロレベルを横切るように設定され
る。
FIG. 15 shows still another embodiment of the present invention, in which one auxiliary magnet is provided. That is, in FIG. 15, one elongated annular auxiliary magnet 28 is concentrically arranged between the linear center magnet 26 and the elongated annular outer magnet 27, and this auxiliary magnet 28 The height is uniform but the width is different. The linear portion of the auxiliary magnet 28 has a uniform width, the curved portion has a uniform width that is wider than the linear portion, and the transition between the linear portion and the curved portion is smaller than the linear portion. Wide and narrower than the curved part. Also in this case, the polarity of each magnet is such that when the center magnet 26 is set to N polarity, the outer magnet 27 is set to S polarity, and the auxiliary magnet 28
When the center magnet 26 is set to S polarity, the outer magnet 27 and the auxiliary magnet 28 are set to N polarity. The magnetic field generated on the target is as shown in FIG. 8 in the former case, and as shown in FIG. 6 in the latter case.
The dimensions of the respective parts of the auxiliary magnet 28, especially the ratio of the width, are determined by the vertical component of the magnetic field formed on the target according to the shapes of the central magnet 26 and the outer magnet 28, their mutual positions, the strength of the generated magnetic field, and the like. Is set to cross the zero level three times in the cross section from the center magnet 26 to the outer magnet 27.

【0020】ところで、図示実施例はターゲットとして
長方形や長円形のものを使用する場合に適用した例であ
るが、本発明の概念は矩形や円形のターゲットを使用す
る場合にも応用でき、その場合には当然中央磁石を中心
として外側磁石及びそれらの間に配置される一つまたは
二つの補助磁石は多角形または円形状に配列される多角
形または円形の磁石として構成することができる。
Although the illustrated embodiment is an example in which a rectangular or oval target is used as a target, the concept of the present invention can also be applied to a case in which a rectangular or circular target is used. Of course, the outer magnet around the center magnet and the one or two auxiliary magnets arranged between them can be configured as polygonal or circular magnets arranged in a polygonal or circular shape.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明おいて
は、中央磁石と長円環状の外側磁石との間にこれらの磁
石に沿って場所によって断面積の異なる一つまたは二つ
の補助磁石を設け、磁石組立体の直線状部分、湾曲部分
及びこれら部分の間の遷移部分の全ての部分すなわち全
周のあらゆる横断面において、ターゲットの上方0.5 〜
1mmの平行面内における垂直磁場分布が三度ゼロとなる
ように構成しているので、ターゲット上のすべての場所
で幅の広いプラズマを発生させることができ、広いU字
型のエロージョンプロファイルを生じ、非常に高いター
ゲットの使用効率を得ることができるようになる。実
際、従来の15%から50%以上へと使用効率を高めること
ができ、その結果、高価なターゲットの材料コストを下
げることができる。
As described above, according to the present invention, one or two auxiliary magnets having different cross-sectional areas depending on places are provided between the central magnet and the outer annular magnet along the magnets. 0.5 to above the target in all sections, i.e., all cross sections of the straight sections, curved sections and transitions between these sections of the magnet assembly.
Since the vertical magnetic field distribution in the parallel plane of 1 mm is set to be zero three times, a wide plasma can be generated everywhere on the target, and a wide U-shaped erosion profile is generated. , Very high target use efficiency can be obtained. In fact, the usage efficiency can be increased from 15% to 50% or more, and as a result, the material cost of expensive targets can be reduced.

【0022】また、本発明においては、垂直磁場成分が
最初及び三回目にゼロラインを切る点における水平磁場
成分が1000ガウス以上の値を示すように構成しているの
で、ITO(インジュウム・錫・酸化物)ターゲットを
用いてITO薄膜を形成た場合に、放電電極を250 ボル
ト以下の低電圧に下げることができ、それにより、ター
ゲット表面で発生し、放電電圧で基板へと加速される酸
素負イオン(O- )のITOターゲットに入射するエネ
ルギを低くでき、その結果、生成された薄膜へのダメー
ジを減らし、従来の3倍以上の高い電気伝導度の良質の
透明電導薄膜を形成することができるようになる。
In the present invention, since the horizontal magnetic field component at the point where the vertical magnetic field component crosses the zero line for the first time and the third time shows a value of 1000 gauss or more, ITO (indium tin tin) is used. Oxide) When an ITO thin film is formed using a target, the discharge electrode can be lowered to a low voltage of 250 volts or less, whereby the oxygen negative electrode generated on the target surface and accelerated to the substrate by the discharge voltage is discharged. It is possible to reduce the energy of ions (O-) incident on the ITO target, thereby reducing the damage to the formed thin film and forming a high-quality transparent conductive thin film having a higher electrical conductivity three times or more than that of the conventional thin film. become able to.

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

【図1】 本発明の一実施例を示す、図2の線A−Aに
沿った要部の概略線断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an essential part taken along line AA in FIG. 2, showing one embodiment of the present invention.

【図2】 図1の装置のターゲット表面上から見た概略
平面図。
FIG. 2 is a schematic plan view of the apparatus of FIG. 1 as viewed from above a target surface.

【図3】 図1及び図2における磁石組立体の一部を示
す概略斜視図。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a part of the magnet assembly in FIGS. 1 and 2;

【図4】 図3の線B−Bに沿った線断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 3;

【図5】 図3の線C−Cに沿った線断面図。FIG. 5 is a sectional view taken along line CC in FIG. 3;

【図6】 図1の装置のターゲット表面上に形成される
磁場を概略的に示す概略線図。
FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a magnetic field formed on a target surface of the apparatus of FIG. 1;

【図7】 図1の装置のターゲット表面上における磁力
線を概略的に示す概略線図。
FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing lines of magnetic force on a target surface of the apparatus of FIG. 1;

【図8】 本発明の変形実施例を示す概略線断面図。FIG. 8 is a schematic sectional view showing a modified embodiment of the present invention.

【図9】 図8の実施例による装置を用いて実際に測定
した直線状部分における磁場の分布を示すグラフ。
9 is a graph showing the distribution of a magnetic field in a linear portion actually measured using the apparatus according to the embodiment of FIG.

【図10】図8の実施例による装置を用いて実際に測定
した遷移部分における磁場の分布を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing a magnetic field distribution in a transition portion actually measured using the apparatus according to the embodiment of FIG. 8;

【図11】図8の実施例による装置を用いて実際に測定
した遷移部分と湾曲部分との境界部位における磁場の分
布を示すグラフ。
11 is a graph showing the distribution of a magnetic field at a boundary between a transition portion and a curved portion actually measured using the apparatus according to the embodiment of FIG. 8;

【図12】図8の実施例による装置を用いて実際に測定
した中央軸線に対して45°における湾曲部分との境界部
位における磁場の分布を示すグラフ。
FIG. 12 is a graph showing the distribution of a magnetic field at a boundary portion with a curved portion at 45 ° with respect to a center axis actually measured using the apparatus according to the embodiment of FIG. 8;

【図13】図8の実施例による装置を用いて実際に測定
した中央軸線上における湾曲部分との境界部位における
磁場の分布を示すグラフ。
FIG. 13 is a graph showing the distribution of a magnetic field at a boundary portion with a curved portion on a central axis actually measured using the apparatus according to the embodiment of FIG. 8;

【図14】本発明の別の実施例を示す概略平面図。FIG. 14 is a schematic plan view showing another embodiment of the present invention.

【図15】本発明のさらに別の実施例を示す概略平面
図。
FIG. 15 is a schematic plan view showing still another embodiment of the present invention.

【図16】従来のプレーナマグネトロンスパッタ装置の
一例を示す概略線断面図。
FIG. 16 is a schematic sectional view showing an example of a conventional planar magnetron sputtering apparatus.

【図17】図16の装置のターゲット上ら見た概略平面
図。
17 is a schematic plan view of the apparatus of FIG. 16 as viewed from above a target.

【図18】図16の装置の概略斜視図。FIG. 18 is a schematic perspective view of the device of FIG.

【図19】ターゲット上に形成されるポロイダル磁場及
びその中における電子の動きを示す図。
FIG. 19 is a diagram showing a poloidal magnetic field formed on a target and movement of electrons in the poloidal magnetic field.

【図20】ターゲット上における直交電磁場内における
電子の運動を説明する図。
FIG. 20 is a view for explaining movement of electrons in an orthogonal electromagnetic field on a target.

【図21】図16の装置におけるターゲットのスパッタ状
態を示す図。
FIG. 21 is a view showing a sputtering state of a target in the apparatus shown in FIG. 16;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 カソードアッセンブリ 11 長円形状のバッキングプレート 12 直線状の中央磁石 13 長円環状の外側磁石 14 長円環状の補助磁石 15 直線状の補助磁石 16 磁極板 17 ターゲット 18 アースシールド 19 チムニ 20 基板 10 Cathode assembly 11 Oval backing plate 12 Linear central magnet 13 Oval outer magnet 14 Oval auxiliary magnet 15 Linear auxiliary magnet 16 Magnetic pole plate 17 Target 18 Earth shield 19 Chimney 20 Substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/203,21/363 C23C 14/35 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21 / 203,21 / 363 C23C 14/35

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】カソード上に取り付けられ、スパッタすべ
きITOターゲットと、カソードの後側に設けられ、I
TOターゲットの表面上にポロイダル磁場を発生するポ
ロイダル磁場発生手段とを有し、ITOターゲットの表
面上にレーストラック状のプラズマを発生させ、プラズ
マからITOターゲットへのイオンの照射によってIT
Oターゲット材料をスパッタし、ITOターゲットの表
面に対向して配置された基板上にITO薄膜を形成する
プレーナマグネトロンスパッタ装置において、ポロイダ
ル磁場発生手段が、ITOターゲットの長手方向中央軸
線に沿ってそれと平行に位置決めされた細長い中央磁石
と、この中央磁石の周囲を取り囲んで設けられ、中央磁
石の極性と反対の極性をもつ長円環状の外側磁石と、中
央磁石と外側磁石との間でこれらの磁石に沿って位置決
めされ、ITOターゲット近傍に形成される磁場の各断
面内のITOターゲットに平行な面における垂直磁場成
分が三度ゼロレベルを通る分布となるように磁場を制御
する少なくとも一つの補助磁石とから成り、中央磁石に
隣接して配置される補助磁石が中央磁石の極性と反対の
極性をもち、垂直磁場成分が最初及び三回目にゼロライ
ンを切る点における水平磁場成分が1000ガウス以上の値
を示すように構成したことを特徴とするITO薄膜形成
用プレーナマグネトロンスパッタ装置。
1. An ITO target mounted on a cathode and to be sputtered, and an
A poloidal magnetic field generating means for generating a poloidal magnetic field on the surface of the TO target; generating a racetrack-like plasma on the surface of the ITO target;
In a planar magnetron sputtering apparatus which sputters an O target material and forms an ITO thin film on a substrate arranged opposite to the surface of the ITO target, a poloidal magnetic field generating means is parallel to the ITO target along the longitudinal central axis. An elongated central magnet positioned around the central magnet, an annular outer magnet surrounding the central magnet and having a polarity opposite to that of the central magnet, and a magnet between the central magnet and the outer magnet. At least one auxiliary magnet that controls the magnetic field so that the vertical magnetic field component in a plane parallel to the ITO target in each cross section of the magnetic field formed in the vicinity of the ITO target is distributed three times through the zero level. The auxiliary magnet disposed adjacent to the central magnet has a polarity opposite to that of the central magnet, Field components the first and third time planar magnetron sputtering apparatus for ITO film formation in which the horizontal magnetic field component is characterized by being configured to indicate a value of at least 1000 gauss at the point off the zero line.
【請求項2】補助磁石が、中央磁石の極性と反対の極性
をもつ一つの長円環状の磁石から成り、この長円環状の
磁石が場所によって異なる断面形状をもつ請求項1に記
載のITO薄膜形成用プレーナマグネトロンスパッタ装
置。
2. The ITO according to claim 1, wherein the auxiliary magnet is formed of one elongated annular magnet having a polarity opposite to that of the central magnet, and the elongated annular magnet has a different cross-sectional shape depending on a location. Planar magnetron sputtering equipment for thin film formation.
【請求項3】補助磁石が、中央磁石の極性と反対の極性
をもつ一つの長円環状の磁石、とこの長円環状の磁石の
外側でその直線部分に沿って配置され、この長円環状の
磁石の極性と反対の極性をもつ直線状の磁石とから成
り、長円環状の磁石及び直線状の磁石が場所によって異
なる断面形状をもつ請求項1に記載のITO薄膜形成用
プレーナマグネトロンスパッタ装置。
3. A magnet according to claim 1, wherein the auxiliary magnet is arranged along a straight part outside the elliptical magnet, the elliptical magnet having a polarity opposite to the polarity of the central magnet. 2. A planar magnetron sputtering apparatus for forming an ITO thin film according to claim 1, wherein said magnet comprises a linear magnet having a polarity opposite to that of said magnet, and said elliptical magnet and said linear magnet have different cross-sectional shapes depending on locations. .
【請求項4】補助磁石が、互いに異なる極性の二つの長
円環状の磁石から成り、中央磁石に隣接して配置された
一方の長円環状の磁石が、中央磁石の極性と反対の極性
をもち、各長円環状の補助磁石が場所によって異なる断
面形状をもつ請求項1に記載のITO薄膜形成用プレー
ナマグネトロンスパッタ装置。
4. The auxiliary magnet comprises two elongated annular magnets having polarities different from each other, and one of the elongated annular magnets disposed adjacent to the central magnet has a polarity opposite to that of the central magnet. The planar magnetron sputtering apparatus for forming an ITO thin film according to claim 1, wherein each of the annular auxiliary magnets has a different cross-sectional shape depending on a location.
【請求項5】ITOターゲット上及びITOターゲット
上1mmからITOターゲット内の磁場の垂直成分が、I
TOターゲットに平行な線上において正の数百ガウス以
上から立ち下がってゼロラインを切り、絶対値の余り大
きくない負の極小値を通って増加に転じ再びゼロライン
を切って正に転じ余り大きくない極大値を通って減少に
転じ三たびゼロラインを切って負に転じ負の数百ガウス
以上に達する磁場分布をもつように中央磁石、外側磁石
及び補助磁石を構成した請求項1〜4のいずれか一項に
記載のITO薄膜形成用プレーナマグネトロンスパッタ
装置。
5. The vertical component of the magnetic field in the ITO target from 1 mm above the ITO target and from the 1 mm above the ITO target is I
On the line parallel to the TO target, fall from more than a few hundred gauss positive, cut the zero line, pass through the negative minimum value that is not too large in absolute value, turn to increase, turn off the zero line again, turn positive, and not too large 5. The magnet according to claim 1, wherein the central magnet, the outer magnet and the auxiliary magnet are configured to have a magnetic field distribution which passes through the local maximum value, turns to decrease, cuts the zero line three times, turns negative, and reaches more than a few hundred gauss. The planar magnetron sputtering apparatus for forming an ITO thin film according to claim 1.
【請求項6】ITOターゲット上及びITOターゲット
上1mmからITOターゲット内の磁場の垂直成分が、I
TOターゲットに平行な線上において負の数百ガウス以
上から立ち上がってゼロラインを切り、余り大きくない
正の極大値を通って減少に転じ再びゼロラインを切って
負に転じ絶対値の余り大きくない極小値を通って正に転
じ三たびゼロラインを切って正に転じ正の数百ガウス以
上に達する磁場分布をもつように中央磁石、外側磁石及
び補助磁石を構成した請求項1〜4のいずれか一項に記
載のITO薄膜形成用プレーナマグネトロンスパッタ装
置。
6. The vertical component of the magnetic field in the ITO target from 1 mm above the ITO target and from the 1 mm above the ITO target is I
On the line parallel to the TO target, rise from more than a few hundred negative gauss, cut the zero line, pass through the not too large positive maximum, turn to decrease, turn off the zero line again, turn negative, and turn the absolute value into the not too small minimum The central magnet, the outer magnet, and the auxiliary magnet are configured to have a magnetic field distribution which turns positive through a value, cuts a zero line three times, turns positive, and reaches more than a few hundred gauss. A planar magnetron sputtering apparatus for forming an ITO thin film according to claim 1.
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