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JP5850713B2 - Magnetron sputtering apparatus and magnetron sputtering method - Google Patents
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Description

本発明は、スパッタリングに関し、特にマグネットを用いたマグネトロンスパッタリングの技術に関する。   The present invention relates to sputtering, and more particularly to a technique of magnetron sputtering using a magnet.

従来、マグネトロンスパッタリングとしては、種々のタイプのものが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
近年、例えば、アルミナ(Al23)等の絶縁性の材料を例えば酸素(O2)ガス雰囲気中で反応性スパッタリングによって成膜を行うプロセスが注目されている。
Conventionally, various types of magnetron sputtering are known (for example, see Patent Documents 1 and 2).
In recent years, for example, a process of forming an insulating material such as alumina (Al 2 O 3 ) by reactive sputtering in an oxygen (O 2 ) gas atmosphere has attracted attention.

しかし、このようなプロセスを行う場合には、種々の課題がある。すなわち、スパッタリングの際、放電電力を一定にした状態で、導入する酸素流量を徐々に増やしていくと、あるところで放電電圧が急激に減少し、その後低い値で安定する。   However, when performing such a process, there are various problems. That is, during sputtering, when the flow rate of oxygen to be introduced is gradually increased while the discharge power is kept constant, the discharge voltage suddenly decreases at a certain point and then stabilizes at a low value.

一方、導入する酸素の流量を徐々に減らしていくと、ある酸素流量の点で急激に電圧が上昇して高い値に戻り、その経路はヒステリシスとなる。
このような状態は、一般に、「金属モード」、「酸化モード」、その間を「遷移モード」と区別されて呼ばれている。
On the other hand, when the flow rate of oxygen to be introduced is gradually reduced, the voltage suddenly increases at a certain oxygen flow rate and returns to a high value, and the path becomes a hysteresis.
Such a state is generally referred to as “metal mode”, “oxidation mode”, and “transition mode” between them.

金属モードでの成膜は、成膜速度は速いが、アルミナの原子組成比Al:O=2:3よりAl元素比が多い金属が過剰となる膜が形成される。
一方、酸化モードでは、Alターゲット表面上も酸化されアルミのスパッタ量が落ちる。この酸化モードでは、結晶質のアルミナが形成されやすいが成膜速度はきわめて遅い。
Film formation in the metal mode has a high film formation speed, but a film in which the metal having an Al element ratio larger than the atomic composition ratio Al: O = 2: 3 of alumina is excessive is formed.
On the other hand, in the oxidation mode, the surface of the Al target is also oxidized and the amount of aluminum spatter is reduced. In this oxidation mode, crystalline alumina is easily formed, but the film formation rate is extremely low.

そのため、高い成膜速度と結晶質のアルミナの両方を得るため、遷移モードにて成膜することが試みられている。
遷移モードにおいて成膜を行う従来技術としては、導入する酸素ガスの量をPID制御によって制御することにより、放電電圧を一定に維持するものが知られている。
Therefore, in order to obtain both a high film formation rate and crystalline alumina, it has been attempted to form a film in a transition mode.
As a conventional technique for forming a film in the transition mode, a technique is known in which the discharge voltage is kept constant by controlling the amount of oxygen gas to be introduced by PID control.

しかし、酸化モードから遷移モードに移行する場合には、例えば、図6(a)のグラフA、Bで示すように、放電電圧の値が急激に低下するため、酸素ガスの導入による制御では応答性が追いつかず、酸素ガスの導入量が多すぎたり又は少なすぎることにより、放電電圧を所望の値に安定させることは困難である。   However, when shifting from the oxidation mode to the transition mode, for example, as shown by graphs A and B in FIG. 6A, the value of the discharge voltage rapidly decreases. Therefore, it is difficult to stabilize the discharge voltage to a desired value because the oxygen gas cannot catch up and the amount of oxygen gas introduced is too large or too small.

その一方で、マグネトロンスパッタリングでは、ターゲットの使用効率を向上させるため、ターゲットに対してマグネットを移動(揺動)させることが行われている。
この方法は、例えば図7に示すように、バッキングプレート102に取り付けられたターゲット101の近傍において、マグネット103をターゲット101の表面と平行な方向に往復移動させるものであるが、マグネット103がターゲット101の端部に位置するときに放電電圧が急激に上昇するため、図6(b)に示すように、マグネットを固定した場合と比較して放電電圧の変動が大きく(グラフC、Dで示す)、特に遷移モードにおいて放電電圧を一定にすることは非常に困難であるという問題がある。
On the other hand, in magnetron sputtering, in order to improve the use efficiency of the target, the magnet is moved (swinged) with respect to the target.
In this method, for example, as shown in FIG. 7, the magnet 103 is reciprocated in the direction parallel to the surface of the target 101 in the vicinity of the target 101 attached to the backing plate 102. As shown in FIG. 6B, the fluctuation of the discharge voltage is larger than that when the magnet is fixed (shown by graphs C and D). In particular, it is very difficult to make the discharge voltage constant in the transition mode.

特開平7−258842号公報JP-A-7-258842 特開2004−149852号公報JP 2004-149852 A

本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ターゲットに対して相対的に移動可能なマグネットを備えたマグネトロンスパッタリング装置において、放電電圧を安定させることができる技術を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional technology, and an object of the present invention is to provide a discharge voltage in a magnetron sputtering apparatus including a magnet that can move relative to a target. It is in providing the technique which can stabilize.

上記目的を達成するためになされた本発明は、グネトロンスパッタリング装置であって、ターゲットの両端部の近傍に配置された一対の電磁石と、前記ターゲットの近傍において前記一対の電磁石の間を移動するように構成された永久磁石と、前記ターゲットに放電用の電圧を印加し、かつ、当該放電電圧の値をフィードバックしてPID制御部に出力する放電用電源と、前記一対の電磁石に対する通電量を制御する電磁石制御用電源とを有し、前記PID制御部は、前記放電用電源から入力された当該放電電圧の値と目標とする放電電圧の値に基づいて前記一対の電磁石に対する通電量をPID制御するように構成されているものである
方、本発明は、上述したマグネトロンスパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う方法であって、当該スパッタリングの際、前記放電用電源から前記PID制御部に入力された放電電圧の値が目標とする放電電圧の値を超えないように、前記一対の電磁石に対する通電量を増加させるようにPID制御を行うステップを有するものである。
The present invention has been made in order to achieve the above object, moving a Ma grayed magnetron sputtering apparatus, a pair of electromagnets arranged in the vicinity of both end portions of the target, between the pair of electromagnets in the vicinity of said target A permanent magnet configured to perform discharge, a discharge power source that applies a discharge voltage to the target, feeds back the value of the discharge voltage, and outputs it to the PID control unit, and an energization amount to the pair of electromagnets An electromagnet control power source for controlling the power supply, and the PID control unit determines the energization amount for the pair of electromagnets based on the discharge voltage value input from the discharge power source and the target discharge voltage value. It is configured to perform PID control .
Hand, the present invention provides a method of performing sputtering using Ma grayed magnetron sputtering apparatus described above, during the sputtering, the value of the discharge voltage that is input to the PID controller from the discharge power supply, the target The step of performing PID control so as to increase the energization amount to the pair of electromagnets so as not to exceed the value of the discharge voltage.

本発明によれば、ターゲットに対して相対的に移動可能なマグネットを備えたマグネトロンスパッタリング装置において、放電電圧を安定させることができる。   According to the present invention, a discharge voltage can be stabilized in a magnetron sputtering apparatus including a magnet that can move relative to a target.

本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の実施の形態の内部構成を示す断面図Sectional drawing which shows the internal structure of embodiment of the magnetron sputtering apparatus which concerns on this invention (a):本発明におけるマグネットの例の外観構成を示す平面図(b):図2(a)のA−A線断面図(A): Plan view showing an external configuration of an example of a magnet in the present invention (b): AA line sectional view of FIG. 2 (a) (a)(b):本発明の原理を示す説明図(A) (b): Explanatory drawing showing the principle of the present invention (a):本発明におけるマグネットの他の例の外観構成を示す平面図(b):図4(a)のB−B線断面図(A): Plan view showing the external configuration of another example of the magnet in the present invention (b): BB sectional view of FIG. 4 (a) (a):本発明におけるマグネットの他の例の外観構成を示す平面図(b):図5(a)のC−C線断面図(A): Plan view showing an external configuration of another example of the magnet according to the present invention (b): CC sectional view taken on line in FIG. (a)(b):従来技術の課題を説明するための図(A) (b): The figure for demonstrating the subject of a prior art 従来技術の課題を説明するための図Diagram for explaining the problems of the prior art

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の実施の形態の内部構成を示す断面図である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing an internal configuration of an embodiment of a magnetron sputtering apparatus according to the present invention.

図1に示すように、本実施の形態のマグネトロンスパッタリング装置1は、真空排気系2及びガス導入管3に接続された真空槽4を有している。
真空槽4内の例えば上部には、基板ホルダー5に保持された基板6が配置されるようになっている。
そして、真空槽4内の例えば下部には、例えばアルミニウム(Al)、シリコン(Si)等の金属からなる複数のターゲット8が、それぞれバッキングプレート7上に載置されている。
As shown in FIG. 1, the magnetron sputtering apparatus 1 of the present embodiment has a vacuum chamber 4 connected to an evacuation system 2 and a gas introduction pipe 3.
A substrate 6 held by a substrate holder 5 is arranged, for example, in the upper part of the vacuum chamber 4.
A plurality of targets 8 made of a metal such as aluminum (Al) or silicon (Si) are placed on the backing plate 7, for example, in the lower part of the vacuum chamber 4.

本実施の形態の場合、各ターゲット8は、例えば真空槽4の外部に設けられた交流電源9に、それぞれバッキングプレート7を介して接続されている。
本実施の形態の構成は、所謂デュアルカソードと呼ばれるもので、二つのターゲット8に対して交流電圧(例えば30〜100kHz)を交互に印加するように構成されている。
In the case of the present embodiment, each target 8 is connected to an AC power source 9 provided outside the vacuum chamber 4 via a backing plate 7, for example.
The configuration of the present embodiment is a so-called dual cathode, and is configured to alternately apply an AC voltage (for example, 30 to 100 kHz) to the two targets 8.

交流電源(放電用電源)9には、PID制御部10が接続されている。
このPID制御部10は、後述するように、入力値の制御を出力値と目標値との偏差、その積分、および微分の3つの要素によって制御する機能を有し、電磁石用電源11に接続されている。
A PID control unit 10 is connected to the AC power source (discharge power source) 9.
As will be described later, the PID control unit 10 has a function of controlling the control of the input value by three elements of the deviation between the output value and the target value, its integration, and differentiation, and is connected to the electromagnet power supply 11. ing.

さらに、電磁石用電源11は、後述するように、電磁石を有するマグネット12にそれぞれ接続されている。そして、PID制御部10からの命令に基づいて電磁石用電源11からマグネット12の電磁石に対する通電量を増加又は減少させるように構成されている。   Furthermore, as will be described later, the electromagnet power supply 11 is connected to a magnet 12 having an electromagnet. And based on the command from the PID control part 10, it is comprised so that the energization amount with respect to the electromagnet of the magnet 12 from the power supply 11 for electromagnets may be increased or decreased.

マグネット12は、例えば真空槽4の外部において、各ターゲット8の近傍にそれぞれ配置されている。
ここで、マグネット12は、後述するように、図示しない駆動手段によって各ターゲット8の粒子放出面と平行に移動(揺動)する主マグネット13を有している。
For example, the magnets 12 are arranged in the vicinity of each target 8 outside the vacuum chamber 4.
Here, as will be described later, the magnet 12 has a main magnet 13 that moves (swings) in parallel with the particle emission surface of each target 8 by a driving means (not shown).

図2(a)は、本発明におけるマグネットの例の外観構成を示す平面図、図2(b)は、図2(a)のA−A線断面図である。
図2(a)(b)に示すように、本発明のマグネット12は、永久磁石からなる主マグネット13と、電磁石からなる補助マグネット14、15とを有している。
FIG. 2A is a plan view showing an external configuration of an example of a magnet according to the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the magnet 12 of the present invention has a main magnet 13 made of permanent magnets and auxiliary magnets 14 and 15 made of electromagnets.

主マグネット13は、細長形状のもので、長方形形状のマグネットプレート16上に、N極の永久磁石からなるN極磁石17と、S極の永久磁石からなるS極磁石18が設けられて構成されている。
N極磁石17は、長方形の環状に形成されており、このN極磁石17に囲まれた位置に直線棒状のS極磁石18が配置されている。
The main magnet 13 has an elongated shape, and is configured such that an N-pole magnet 17 made of an N-pole permanent magnet and an S-pole magnet 18 made of an S-pole permanent magnet are provided on a rectangular magnet plate 16. ing.
The N-pole magnet 17 is formed in a rectangular ring shape, and a linear rod-shaped S-pole magnet 18 is disposed at a position surrounded by the N-pole magnet 17.

一方、補助マグネット14、15は、主マグネット13のN極磁石17と同等の長さを有する直線棒状のコア(磁芯)19を有している。このコア19は、磁性材料からなり、その周囲にコイル20が巻き付けられて補助マグネット14、15が構成されている。
ここで、コイル20は図示しない電磁石用電源に接続され、コア19のターゲット(図示せず)側の面がN極となるようにその巻付方向及び通電方向が定められている。
On the other hand, the auxiliary magnets 14 and 15 have a straight bar-shaped core (magnetic core) 19 having a length equivalent to that of the N-pole magnet 17 of the main magnet 13. The core 19 is made of a magnetic material, and a coil 20 is wound around the core 19 to form auxiliary magnets 14 and 15.
Here, the coil 20 is connected to a power source for an electromagnet (not shown), and the winding direction and the energization direction are determined so that the surface of the core 19 on the target (not shown) side becomes an N pole.

本実施の形態では、例えば図3(b)に示すように、ターゲット8の両端部に、上述した補助マグネット14、15がそれぞれ配置されている。
そして、図2(b)に示すように、例えば図示しない移動手段によって主マグネット13がターゲットの粒子放出面(図示せず)と平行な方向に補助マグネット14、15間を移動するように構成されている。
In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 3B, the auxiliary magnets 14 and 15 described above are arranged at both ends of the target 8.
Then, as shown in FIG. 2B, for example, the main magnet 13 is moved between the auxiliary magnets 14 and 15 in a direction parallel to the particle emission surface (not shown) of the target by a moving means (not shown). ing.

図3(a)(b)は、本発明の原理を示す説明図である。
以下、図1に示すマグネトロンスパッタリング装置1並びに図2(a)(b)に示すマグネット12を用いた場合を例にとって説明する。
3A and 3B are explanatory views showing the principle of the present invention.
Hereinafter, the case where the magnetron sputtering apparatus 1 shown in FIG. 1 and the magnet 12 shown in FIGS. 2A and 2B are used will be described as an example.

一般に、マグネトロンスパッタリングにおいては、図3(a)に示すように、ターゲット表面の磁場強度と放電電圧とは、ターゲット表面の磁場強度を大きくすると、これに伴い放電電圧が小さくなることが知られている。   In general, in magnetron sputtering, as shown in FIG. 3 (a), it is known that the magnetic field strength and the discharge voltage on the target surface increase with increasing the magnetic field strength on the target surface. Yes.

そこで、本発明においては、このような事実に基づき、スパッタリングの際の放電電圧が予め定めた目標値(V1)に近づくようにマグネット12を動作させるPID制御を行う。
具体的には、スパッタリングのプロセスを通して、交流電源9からPID制御部10(図1参照)に入力された放電電圧の値が目標値(V1)を超えた場合には、その目標値との偏差、積分、微分の3つの要素に応じて電磁石用電源11(図1参照)、各補助マグネット14、15に対する電圧を増加させるようにPID制御を行う。
Therefore, in the present invention, based on such a fact, PID control is performed to operate the magnet 12 so that the discharge voltage during sputtering approaches a predetermined target value (V 1 ).
Specifically, when the value of the discharge voltage input from the AC power supply 9 to the PID control unit 10 (see FIG. 1 ) exceeds the target value (V 1 ) through the sputtering process, PID control is performed so as to increase the voltage to the electromagnet power supply 11 (see FIG. 1) and the auxiliary magnets 14 and 15 according to the three elements of deviation, integration, and differentiation.

他方、交流電源9からPID制御部に入力された放電電圧の値が目標値(V1)を下回った場合には、その目標値との偏差、積分、微分の3つの要素に応じて電磁石用電源11から各補助マグネット14、15に対する電圧を減少させるようにPID制御を行う。
これらの場合、適切な比例ゲイン、積分ゲイン(又は積分時間)、微分ゲイン(又は微分時間)を決定するため、予め入出力の応答を測定しておく。
On the other hand, when the value of the discharge voltage input from the AC power source 9 to the PID control unit is lower than the target value (V 1 ), the electromagnet is used according to three elements: deviation from the target value, integration, and differentiation. PID control is performed so as to decrease the voltage from the power supply 11 to each auxiliary magnet 14 and 15.
In these cases, input / output responses are measured in advance in order to determine an appropriate proportional gain, integral gain (or integration time), and differential gain (or differentiation time).

実際上、本実施の形態のようなマグネット12を移動させながらスパッタリングを行う装置では、上述したように、マグネット12がターゲット8の両端部に位置するときに放電電圧が急激に上昇することから、図3(b)において、マグネット12がターゲット8の左端部8Lに位置するときにはマグネット12の左側の補助マグネット14に対する通電量を大きくし、マグネット12がターゲット8の右端部8Rに位置するときにはマグネット12の右側の補助マグネット15に対する通電量を大きくするように制御する。   In practice, in the apparatus that performs sputtering while moving the magnet 12 as in the present embodiment, as described above, the discharge voltage rapidly increases when the magnet 12 is positioned at both ends of the target 8. 3B, when the magnet 12 is positioned at the left end 8L of the target 8, the energization amount of the auxiliary magnet 14 on the left side of the magnet 12 is increased. When the magnet 12 is positioned at the right end 8R of the target 8, the magnet 12 Control is performed so that the energization amount to the right auxiliary magnet 15 is increased.

その結果、各補助マグネット14、15からの磁力14g、15gによってターゲット8の左端部8L及び右端部8Rにおいて、ターゲット8表面の磁場強度が大きくなり、図3(b)のグラフに示すように、放電電圧の上昇を抑制することができる(VMAX→V1)。 As a result, the magnetic field strength of the surface of the target 8 is increased at the left end portion 8L and the right end portion 8R of the target 8 by the magnetic forces 14g and 15g from the auxiliary magnets 14 and 15, as shown in the graph of FIG. An increase in discharge voltage can be suppressed (V MAX → V 1 ).

しかも、本発明によれば、電磁石に対する電流を制御するものであることから、従来技術のような酸素ガスの導入量を増加又は減少させる場合と比較して、制御の応答速度を格段に速くすることができる。
したがって、本発明によれば、放電電圧の変動が不安定な遷移モードにおいて放電電圧を安定させることができ、高い成膜速度で結晶質の例えばアルミナ等を成膜することができる。
Moreover, according to the present invention, since the current to the electromagnet is controlled, the response speed of the control is remarkably increased as compared with the case of increasing or decreasing the amount of oxygen gas introduced as in the prior art. be able to.
Therefore, according to the present invention, the discharge voltage can be stabilized in the transition mode in which the fluctuation of the discharge voltage is unstable, and crystalline material such as alumina can be formed at a high film formation rate.

図4(a)は、本発明におけるマグネットの他の例の外観構成を示す平面図、図4(b)は、図4(a)のB−B線断面図であり、以下上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
図4(a)(b)に示すように、本例のマグネット22は、電磁石のみからなるものである。
4A is a plan view showing an external configuration of another example of the magnet according to the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4A. Corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the magnet 22 of this example is composed only of an electromagnet.

このマグネット22は、細長形状のもので、例えば図示しない移動手段によって駆動される支持板21上に、第1及び第2の電磁石25、26が取り付けられ、これによりマグネット22が一体となってターゲットの粒子放出面(図示せず)と平行な方向に移動するように構成されている。   The magnet 22 has an elongated shape. For example, first and second electromagnets 25 and 26 are mounted on a support plate 21 driven by a moving means (not shown), whereby the magnet 22 is integrated with the target. It is configured to move in a direction parallel to the particle emission surface (not shown).

第1の電磁石25は、長方形の環状に形成されたコア27を有し、このコア27の外側側面及び内側側面にコイル28が巻き付けられて構成されている。
ここで、第1の電磁石25のコイル28は図示しない電磁石用電源に接続され、コア27のターゲット側の面27aがN極となるようにその巻付方向及び通電方向が定められている。
The first electromagnet 25 has a core 27 formed in a rectangular ring shape, and a coil 28 is wound around the outer side surface and the inner side surface of the core 27.
Here, the coil 28 of the first electromagnet 25 is connected to an electromagnet power supply (not shown), and the winding direction and the energization direction are determined so that the surface 27a on the target side of the core 27 has an N pole.

一方、第2の電磁石26は、第1の電磁石25によって囲まれた位置に配置された直線棒状のコア29を有し、このコア29の側面にコイル30が巻き付けられて構成されている。
ここで、コイル30は図示しない電磁石用電源に接続され、コア29のターゲット側の面29aがS極となるようにその巻付方向及び通電方向が定められている。
このような構成を有する本例のマグネット22を用いた場合であっても、上記例と同様に、放電電圧を安定させることができる。
On the other hand, the second electromagnet 26 has a straight bar-shaped core 29 disposed at a position surrounded by the first electromagnet 25, and a coil 30 is wound around the side surface of the core 29.
Here, the coil 30 is connected to an electromagnet power source (not shown), and its winding direction and energization direction are determined so that the target-side surface 29a of the core 29 has an S pole.
Even when the magnet 22 of this example having such a configuration is used, the discharge voltage can be stabilized as in the above example.

図5(a)は、本発明におけるマグネットの他の例の外観構成を示す平面図、図5(b)は、図5(a)のC−C線断面図であり、以下上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
図5(a)(b)に示すように、本例のマグネット32は、電磁石のみからなるものである。
FIG. 5A is a plan view showing an external configuration of another example of the magnet according to the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 5A. Corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the magnet 32 of this example is composed only of an electromagnet.

このマグネット32は、細長形状のもので、例えば図示しない移動手段によって駆動される支持板21上に、多数の電磁石からなる第1及び第2の電磁石群33、34が取り付けられ、これによりマグネット32が一体となってターゲットの粒子放出面(図示せず)と平行な方向に移動するように構成されている。   The magnet 32 has an elongated shape. For example, a first electromagnet group 33 and a second electromagnet group 34 made of a large number of electromagnets are mounted on a support plate 21 driven by a moving means (not shown). Are integrally moved in a direction parallel to a particle emission surface (not shown) of the target.

第1の電磁石群33は、それぞれ例えば角柱状に形成されたコア35の側面にコイル36が巻き付けられた複数の第1の電磁石37を有し、これら複数の第1の電磁石37が支持板21の縁部上に環状に配列されている。   The first electromagnet group 33 includes a plurality of first electromagnets 37 each having a coil 36 wound around a side surface of a core 35 formed in, for example, a prismatic shape, and the plurality of first electromagnets 37 are supported by the support plate 21. Are arranged in an annular shape on the edge of the.

ここで、第1の電磁石37のコイル36は図示しない電磁石用電源にそれぞれ接続され、コア35のターゲット側の面35aがN極となるようにその巻付方向及び通電方向が定められている。
一方、第2の電磁石群34は、第1の電磁石37と同様に、それぞれ例えば角柱状に形成されたコア38の側面にコイル39が巻き付けられた複数の第2の電磁石40を有し、これら複数の第2の電磁石40が、第1の電磁石群33によって囲まれた位置に直線状の配置されている。
Here, the coils 36 of the first electromagnet 37 are respectively connected to an electromagnet power source (not shown), and the winding direction and the energization direction are determined so that the surface 35a on the target side of the core 35 has an N pole.
On the other hand, similarly to the first electromagnet 37, the second electromagnet group 34 includes a plurality of second electromagnets 40 each having a coil 39 wound around a side surface of a core 38 formed in a prismatic shape, for example. A plurality of second electromagnets 40 are linearly arranged at positions surrounded by the first electromagnet group 33.

ここで、第2の電磁石のコイル39は図示しない電磁石用電源に接続され、コア38のターゲット側の面38aがS極となるようにその巻付方向及び通電方向が定められている。
このような構成を有する本例のマグネット32を用いた場合には、上述した効果に加え、第1及び第2の電磁石37、40の通電量をそれぞれ制御することができるため、ターゲットの表面の磁場強度を小さな領域単位で制御することができ、放電電圧の分布をより均一に抑制することができるという効果がある。
Here, the coil 39 of the second electromagnet is connected to an unillustrated electromagnet power source, and its winding direction and energization direction are determined so that the surface 38a on the target side of the core 38 becomes the S pole.
When the magnet 32 of this example having such a configuration is used, in addition to the above-described effects, the energization amounts of the first and second electromagnets 37 and 40 can be controlled, respectively. The magnetic field strength can be controlled in units of small regions, and there is an effect that the discharge voltage distribution can be suppressed more uniformly.

なお、本発明は上記実施の形態に限られることはなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施の形態では、静止したターゲットに対してマグネットを移動する方式の磁気形成手段を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、回転可能な筒状のターゲット内に上述した電磁石を有するマグネットを配置する所謂シリンドリカル方式の磁気形成手段にも適用することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the above-described embodiment, the magnetic forming means of the system that moves the magnet with respect to the stationary target has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the above-described electromagnet is provided in a rotatable cylindrical target. The present invention can also be applied to a so-called cylindrical magnetic forming means in which a magnet having a magnet is disposed.

1…マグネトロンスパッタリング装置
8…ターゲット
9…交流電源(放電用電源)
10…PID制御部
11…電磁石用電源
12…マグネット
13…主マグネット
14、15…補助マグネット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetron sputtering apparatus 8 ... Target 9 ... AC power supply (power supply for discharge)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... PID control part 11 ... Electromagnet power supply 12 ... Magnet 13 ... Main magnets 14, 15 ... Auxiliary magnet

Claims (2)

グネトロンスパッタリング装置であって、
ターゲットの両端部の近傍に配置された一対の電磁石と、
前記ターゲットの近傍において前記一対の電磁石の間を移動するように構成された永久磁石と、
前記ターゲットに放電用の電圧を印加し、かつ、当該放電電圧の値をフィードバックしてPID制御部に出力する放電用電源と、
前記一対の電磁石に対する通電量を制御する電磁石制御用電源とを有し、
前記PID制御部は、前記放電用電源から入力された当該放電電圧の値と目標とする放電電圧の値に基づいて前記一対の電磁石に対する通電量をPID制御するように構成されているマグネトロンスパッタリング装置。
It is between grayed magnetron sputtering apparatus,
A pair of electromagnets disposed near both ends of the target;
A permanent magnet configured to move between the pair of electromagnets in the vicinity of the target;
A discharge power supply for applying a discharge voltage to the target and feeding back the value of the discharge voltage to the PID control unit;
An electromagnet control power source for controlling an energization amount for the pair of electromagnets;
The PID control unit is configured to PID-control the energization amount to the pair of electromagnets based on the discharge voltage value input from the discharge power supply and the target discharge voltage value. .
請求項1記載のマグネトロンスパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う方法であって、
当該スパッタリングの際、前記放電用電源から前記PID制御部に入力された放電電圧の値が目標とする放電電圧の値を超えないように、前記一対の電磁石に対する通電量を増加させるようにPID制御を行うステップを有するマグネトロンスパッタリング方法。
A method of performing sputtering using a magnetron sputtering apparatus according to claim 1,
During the sputtering, PID control is performed so as to increase the energization amount of the pair of electromagnets so that the value of the discharge voltage input from the discharge power supply to the PID control unit does not exceed the target value of the discharge voltage. A magnetron sputtering method comprising the steps of:
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