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JP7699222B2 - Sputtering Equipment - Google Patents
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Description

本発明は、スパッタリング装置に関し、特に、マグネトロンカソードを有する成膜に用いて好適な技術に関する。
本願は、2021年11月26日に日本に出願された特願2021-192171号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly to a technique suitable for use in deposition using a magnetron cathode.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-192171, filed in Japan on November 26, 2021, the contents of which are incorporated herein by reference.

マグネトロンカソードを有する成膜装置においては、ターゲットの利用効率を向上すること等を目的として、マグネットをターゲットに対して移動させる方式が知られている。In a film forming apparatus having a magnetron cathode, a method is known in which the magnet is moved relative to the target in order to improve the utilization efficiency of the target, etc.

また、特許文献1に開示された技術のように、成膜法により形成された膜の均一性の向上等の目的のために、マグネットの移動に加え、カソード及びターゲットを被成膜基板に対して揺動させることも知られている。 It is also known that, in addition to moving the magnet, the cathode and target can be oscillated relative to the substrate on which the film is to be formed, in order to improve the uniformity of the film formed by the film formation method, as in the technology disclosed in Patent Document 1.

また、特許文献2に開示された技術のように、発生したパーティクルがスパッタ処理室内における成膜に悪影響を及ぼすことを防止する目的等で、マグネット及びカソードを揺動させることが知られている。 It is also known that, as in the technology disclosed in Patent Document 2, the magnet and cathode are oscillated for the purpose of preventing the generated particles from adversely affecting the film formation in the sputtering processing chamber.

さらに、マグネット及びカソードに対して被成膜基板を揺動させる技術として、本出願人らは、特許文献3のような技術を公開している。Furthermore, the applicants have disclosed a technology such as that disclosed in Patent Document 3, which is a technology for oscillating a substrate on which a film is to be formed relative to a magnet and a cathode.

日本国特開2009-41115号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-41115 日本国特開2012-158835号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-158835 日本国特許第6579726号公報Japanese Patent No. 6579726

しかしながら、上記のようにターゲットに対してマグネットを走査(揺動)させる技術であっても、非エロージョン領域が発生する。マグネットの揺動領域の縁部に近接する成膜領域の周縁部付近においては、非エロージョン領域は、パーティクル発生原因となる場合がある。このような非エロージョン領域の発生を解消したいという要求があった。特に、非エロージョン領域の発生よりも、非エロージョン領域とエローション領域との境界がぼやけた場合に、これがリデポジション膜(再付着膜、ターゲットに着膜したスパッタ膜)の再スパッタ発生等、問題となるパーティクル発生の原因となることがわかった。
また、ターゲットに対してマグネットを走査(揺動)させる技術において非エロージョン領域が発生すると、マグネットの揺動領域に近接する成膜領域の周縁部付近においては、膜厚の減少、膜厚分布や膜質分布にムラができてしまう。このような問題が、依然として解消されていない。さらに、基板の大型化によってこのような不具合に対する改善要求が大きくなっていた。
However, even with the above-mentioned technique of scanning (oscillating) the magnet relative to the target, non-erosion regions occur. In the vicinity of the periphery of the deposition region close to the edge of the magnet oscillation region, the non-erosion regions may cause particle generation. There has been a demand to eliminate the occurrence of such non-erosion regions. In particular, it has been found that, rather than the occurrence of non-erosion regions, when the boundary between the non-erosion region and the erosion region becomes blurred, this can cause problematic particle generation, such as re-sputtering of the redeposition film (re-attached film, sputtered film deposited on the target).
In addition, when a non-erosion region occurs in the technology of scanning (oscillating) a magnet with respect to a target, the film thickness decreases and the film quality distribution becomes uneven near the peripheral portion of the film formation region close to the magnet oscillation region. Such problems have not yet been solved. Furthermore, the demand for improvement of such defects has increased as the substrate size has become larger.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成とする。
1.非エロージョン発生領域周りのぼやけた領域の発生を抑制して、パーティクル発生原因を減らすこと。
2.形成されたプラズマ分布を安定させ、マグネットの揺動位置にかかわらずに膜厚分布・膜厚特性分布の均一性を向上すること。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
1. Suppression of the generation of blurred areas around non-erosion areas, reducing the source of particle generation.
2. To stabilize the distribution of the formed plasma and improve the uniformity of the film thickness distribution and film thickness characteristic distribution regardless of the magnet's swing position.

本願発明者らは、鋭意研究の結果、非エロージョン領域によるパーティクル発生の抑制、及び、膜厚分布、膜質特性分布のばらつきの抑制に成功した。 As a result of extensive research, the inventors of the present application have succeeded in suppressing particle generation in non-erosion regions, as well as suppressing variations in film thickness distribution and film quality characteristic distribution.

スパッタリング中は、印加された電力によりマグネットから磁界(磁場、磁力線)が発生している。このとき、スパッタリングに寄与するプラズマまたは電子は、マグネットから発生する磁力線に沿って移動している。マグネットによる磁力線のうち、プラズマ発生に寄与する磁力線は、ターゲットと平行に面一として配置されるマグネットの両極のうち、N極からターゲットに向かい円弧を形成しながらS極に到達する。このとき、マグネットによる磁力線は、N極から、ターゲットを裏面側から表面側に向けて厚さ方向に貫通し、プラズマ発生空間で円弧状に形成され、ターゲットを表面側から裏面側に向けて厚さ方向に貫通してS極へと戻る。During sputtering, a magnetic field (magnetic field, magnetic lines of force) is generated from the magnet due to the applied power. At this time, the plasma or electrons that contribute to sputtering move along the magnetic lines of force generated by the magnet. Of the magnetic lines of force from the magnet, those that contribute to plasma generation form an arc from the N pole toward the target and reach the S pole of the magnet, which is placed flush and parallel to the target. At this time, the magnetic lines of force from the magnet penetrate the target in the thickness direction from the back side to the front side from the N pole, form an arc in the plasma generation space, penetrate the target in the thickness direction from the front side to the back side, and return to the S pole.

ターゲットの端部周辺にはアノード等のグランド電位の部分が配置されている。この状態で、マグネットを走査(揺動)させてマグネットが揺動端付近に位置した場合には、マグネットがこのアノードに近接した位置となる。
すると、マグネットの揺動端付近においては、N極から発生する磁力線は、磁力線に近接しているアノードに向かってしまい、S極に戻らないという現象が起こる場合がある。すると、電子は磁力線に沿ってトラッキングされる(動く)ため、プラズマ形成空間に戻らず、プラズマ形成に寄与せずにアノードに流れてしまう。これを電子が吸収されると称する。
A portion at ground potential, such as an anode, is disposed around the edge of the target. In this state, when the magnet is scanned (oscillated) and positioned near the end of the oscillation, the magnet is positioned close to this anode.
When this happens, near the swinging end of the magnet, the magnetic field lines generated from the north pole may move toward the anode, which is close to the magnetic field lines, and may not return to the south pole. As a result, the electrons are tracked (move) along the magnetic field lines, and do not return to the plasma generation space, but flow to the anode without contributing to plasma generation. This is called electron absorption.

電子がアノードに吸収されると、ターゲットの表面側、つまり、プラズマ発生空間における電子密度が低下する。すると、形成されるプラズマ密度が低下する、あるいは、プラズマが発生しない、という現象が起こる場合がある。これをプラズマが吸収されると称する。このような現象が発生した場合、プラズマによりターゲットがスパッタリングされないために、非エロージョン領域が発生し、さらに、非エロージョン領域が大きくなる場合がある。 When electrons are absorbed by the anode, the electron density on the surface side of the target, i.e., in the plasma generation space, decreases. This can result in a phenomenon in which the density of the plasma formed decreases, or no plasma is generated. This is called plasma absorption. When this phenomenon occurs, the target is not sputtered by the plasma, so non-erosion areas are created, and the non-erosion areas can become larger.

ここで、電子がアノードに吸収された場合、マグネットの揺動その他に起因して、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生する。これにより、プラズマによるスパッタリングのオンオフが発生する。すると、リデポ膜のスパッタリングに起因するパーティクルが発生する可能性が増大する。 When electrons are absorbed by the anode, the plasma near the anode turns on and off due to the magnet's oscillation and other factors. This causes sputtering by the plasma to turn on and off. This increases the possibility of particles being generated due to sputtering of the redeposition film.

つまり、非エロージョン領域の発生により、マグネットの揺動領域に近接する成膜領域の周縁部付近においては、パーティクル発生原因となる場合がある。
このとき、非エロージョン領域とエロージョン領域との境界が不明瞭になっており、エロージョン-非エロージョン境界領域が形成される。
In other words, the occurrence of a non-erosion region may cause particles to be generated near the periphery of the film-forming region adjacent to the region where the magnet oscillates.
At this time, the boundary between the non-erosion region and the erosion region becomes unclear, and an erosion-non-erosion boundary region is formed.

このように、非エロージョン領域の発生よりも、非エロージョン領域とエローション領域との境界がぼやけた場合に、これがリデポ膜の再スパッタ発生等、問題となるパーティクル発生の原因となることがわかった。Thus, it was found that the blurring of the boundary between the non-erosion area and the erosion area, rather than the occurrence of non-erosion areas, is the cause of problematic particle generation, such as re-sputtering of the redeposited film.

上記のように、電子がアノードに吸収される場合、マグネットからの磁力線が、アノードに向かう状態、つまり、ターゲットの厚さ方向よりも、ターゲットの輪郭外向きに傾斜した状態である。As described above, when electrons are absorbed by the anode, the magnetic field lines from the magnet are directed toward the anode, that is, inclined outward from the target contour rather than in the thickness direction of the target.

このため、本願発明者らは、このような問題を解決するために、マグネットの揺動端においてマグネットから発生する磁力線を、アノードに向かわないようにすることで、吸収される電子の量を減少することが可能であることを見出した。つまり、本願発明者らは、マグネットの揺動端の一端においてマグネットから発生する磁力線を、ターゲットの厚さ方向よりもマグネットの揺動端の他端に向けて傾斜させること、すなわち、ターゲットの厚さ方向よりもターゲットの輪郭内向きに傾斜させることが、非エロージョン領域の低減に有効であることを見出した。Therefore, in order to solve this problem, the inventors of the present application have discovered that it is possible to reduce the amount of electrons absorbed by directing the magnetic field lines generated from the magnet at the oscillating end of the magnet away from the anode. In other words, the inventors of the present application have discovered that inclining the magnetic field lines generated from the magnet at one end of the oscillating end of the magnet toward the other end of the oscillating end of the magnet rather than in the thickness direction of the target, i.e., inclining them inward from the target's contour rather than in the thickness direction of the target, is effective in reducing the non-erosion region.

なお、上記の説明では、通常の表記に従って磁力線をN極からS極へ到達するように表記したが、逆の極性としても現象の理解には支障がない。 In the above explanation, the magnetic field lines are shown as reaching from the north pole to the south pole, as is the usual notation, but the phenomenon can be understood without any problems if the polarity is reversed.

さらに、非エロージョン領域が発生している場合には、プラズマ発生が抑制されていることになる。このため、印加された供給電力がプラズマ発生に消費されずに余剰となる。この余剰電力が、もともとの非エロージョン領域とは異なる領域に対して再分配される、あるいは、全体の電圧(電力)変動として吸収される。従って、電圧変動のようにプラズマ発生条件が変動してしまい、結果的に膜厚分布のばらつき、膜質特性分布のばらつき拡大の原因となる。 Furthermore, when a non-erosion region occurs, plasma generation is suppressed. As a result, the applied power supply is not consumed in plasma generation and becomes surplus. This surplus power is redistributed to regions other than the original non-erosion region, or is absorbed as an overall voltage (power) fluctuation. As a result, the plasma generation conditions fluctuate like voltage fluctuations, which ultimately causes variations in film thickness distribution and increased variations in film quality characteristic distribution.

つまり、電子がアノードに吸収された場合、非エロージョン領域発生に起因して、膜厚分布のばらつき、膜質特性分布のばらつきが拡大することになる。In other words, when electrons are absorbed by the anode, the variation in film thickness distribution and film quality characteristic distribution increases due to the occurrence of non-erosion regions.

さらに、非エロージョン領域が発生している場合、電圧変動等によるプラズマ発生条件の部分的変動により、もともとの非エロージョン領域とは異なる非エロージョン領域が発生してしまうこともある。この場合、パーティクル発生、及び、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき等が拡大してしまうことになる。Furthermore, when a non-erosion region has already occurred, partial fluctuations in the plasma generation conditions due to voltage fluctuations, etc., can result in the generation of new non-erosion regions that are different from the original non-erosion region. In this case, particle generation and variations in film thickness distribution and film quality characteristic distribution will increase.

このため、本願発明者らは、この問題を解決するために、マグネットの揺動端の一端において、マグネットから発生する磁力線を、アノードに向かわないようにすることで、吸収される電子の量を減少することが可能であることを見出した。つまり、本願発明者らは、マグネットの揺動端の一端において、マグネットから発生する磁力線を、ターゲットの厚さ方向よりもマグネットの揺動端の他端に向けて傾斜させる、すなわち、ターゲットの厚さ方向よりもターゲットの輪郭内向きに傾斜させることが、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生の抑制に有効であることを見出した。Therefore, in order to solve this problem, the inventors of the present application have discovered that it is possible to reduce the amount of electrons absorbed by directing the magnetic field lines generated from the magnet at one end of the magnet's oscillating end away from the anode. In other words, the inventors of the present application have discovered that inclining the magnetic field lines generated from the magnet at one end of the magnet's oscillating end toward the other end of the magnet's oscillating end rather than in the thickness direction of the target, i.e., inclining them inward from the target's contour rather than in the thickness direction of the target, is effective in suppressing the occurrence of variations in film thickness distribution and film quality characteristic distribution.

これらを鑑みて、本願発明者らは、以下のように本願発明を完成した。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置は、被成膜基板の被処理面に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットを備える。前記カソードユニットは、エロージョン領域が形成されるターゲットと、マグネットユニットと、マグネット走査部と、補助マグネットとを有する。マグネットユニットは、前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する複数のマグネットを有する。マグネット走査部は、前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを、前記被成膜基板の前記被処理面に沿った揺動方向における第1揺動端と第2揺動端との間で、相対的に往復動作可能である。補助マグネットは、前記被成膜基板の前記被処理面に沿って前記揺動方向に交差する交差方向に延在する前記複数のマグネットのうち、前記第1揺動端に位置するマグネットに沿って、前記第1揺動端に位置する前記マグネットが形成する磁力線を前記第2揺動端に向けて傾ける。前記補助マグネットは、前記第1揺動端に位置する前記マグネットに沿って前記第1揺動端に対して前記第2揺動端と逆側に配置されており、前記補助マグネットは、前記マグネットと一体に揺動可能である。前記補助マグネットは、前記第1揺動端に位置する前記マグネットと同じ極性を有する。前記補助マグネットの磁気強度は、前記第1揺動端に位置する前記マグネットの磁気強度と同等かまたは小さい。前記補助マグネットは、前記マグネットに沿って前記ターゲットに向けて突出する突条を有する
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記補助マグネットは、前記ターゲットに対して前記被処理基板の反対側に配置され、かつ、磁気回路を形成するヨークに取り付け固定されてもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記カソードユニットは、表面に磁性体からなる中央領域を有する平板状のヨークと、前記ヨークに隣接した補助ヨークと、前記ヨークの前記中央領域に直線状に配置された中央磁石部と、前記中央磁石部を囲むように周設された周縁磁石部と、前記中央磁石部及び前記周縁磁石部が互いに平行である平行領域と、前記ヨークの前記表面に設けられた磁気回路と、前記磁気回路に重ねて配置されたバッキングプレートと、を有し、前記マグネットユニットを構成する前記複数のマグネットの各々は、前記ヨークに配置され、前記補助マグネットは、前記周縁磁石部に平行に配置され、前記補助マグネットは、前記補助ヨークを介して前記ヨークに固定され、前記補助ヨークは、磁性体または誘電体からなってもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記補助ヨーク及び前記補助マグネットが、前記ヨークから取り外し可能であってもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記複数のマグネットのうちの前記第1揺動端に位置する前記マグネットは、前記交差方向に分割された複数の磁場生成領域を有し、前記磁場生成領域の各々は、分割ヨークと、分割周縁磁石部と、分割中央磁石部と、分割補助マグネットとを有し、前記交差方向及び前記ヨークの厚さ方向において、前記磁場生成領域の各々の位置は、調整可能であり、位置が調整された前記複数の磁場生成領域を有する前記マグネットは、前記マグネット走査部によって揺動可能であってもよい。
In view of these, the present inventors have completed the present invention as follows.
A sputtering apparatus according to one aspect of the present invention includes a cathode unit that emits sputter particles toward a surface of a substrate to be processed. The cathode unit includes a target on which an erosion region is formed, a magnet unit, a magnet scanning unit, and an auxiliary magnet. The magnet unit includes a plurality of magnets that are disposed on the opposite side of the target from the substrate to form the erosion region on the target. The magnet scanning unit can relatively reciprocate the magnet unit and the substrate to be processed between a first swing end and a second swing end in a swing direction along the surface of the substrate to be processed. The auxiliary magnet tilts the magnetic field lines formed by the magnet located at the first swing end toward the second swing end along the magnet located at the first swing end among the plurality of magnets extending in a cross direction intersecting the swing direction along the surface of the substrate to be processed. The auxiliary magnet is disposed along the magnet located at the first swing end on the opposite side of the first swing end to the second swing end, and the auxiliary magnet can swing integrally with the magnet . The auxiliary magnet has the same polarity as the magnet located at the first swing end. The magnetic strength of the auxiliary magnet is equal to or smaller than the magnetic strength of the magnet located at the first swing end. The auxiliary magnet has a protrusion that protrudes along the magnet toward the target.
In the sputtering apparatus according to one aspect of the present invention, the auxiliary magnet may be disposed on the opposite side of the target to the substrate to be processed, and may be attached and fixed to a yoke that forms a magnetic circuit.
In a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention, the cathode unit has a flat yoke having a central region made of a magnetic material on its surface, an auxiliary yoke adjacent to the yoke, a central magnet portion arranged in a straight line in the central region of the yoke, a peripheral magnet portion arranged to surround the central magnet portion, a parallel region in which the central magnet portion and the peripheral magnet portion are parallel to each other, a magnetic circuit provided on the surface of the yoke, and a backing plate arranged overlapping the magnetic circuit, and each of the multiple magnets constituting the magnet unit is arranged on the yoke, the auxiliary magnet is arranged parallel to the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet is fixed to the yoke via the auxiliary yoke, and the auxiliary yoke may be made of a magnetic material or a dielectric material.
In the sputtering apparatus according to one aspect of the present invention, the auxiliary yoke and the auxiliary magnet may be detachable from the yoke.
In a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention, the magnet located at the first oscillating end of the multiple magnets has multiple magnetic field generating regions divided in the intersecting direction, each of the magnetic field generating regions has a split yoke, a split peripheral magnet portion, a split central magnet portion, and a split auxiliary magnet, and the position of each of the magnetic field generating regions is adjustable in the intersecting direction and in the thickness direction of the yoke, and the magnet having the multiple magnetic field generating regions whose positions have been adjusted may be oscillated by the magnet scanning unit.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置は、被成膜基板の被処理面に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットを備える。前記カソードユニットは、エロージョン領域が形成されるターゲットと、マグネットユニットと、マグネット走査部と、補助マグネットとを有する。マグネットユニットは、前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する複数のマグネットを有する。マグネット走査部は、前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを、前記被成膜基板の前記被処理面に沿った揺動方向における第1揺動端と第2揺動端との間で、相対的に往復動作可能である。補助マグネットは、前記被成膜基板の前記被処理面に沿って前記揺動方向に交差する交差方向に延在する前記複数のマグネットのうち、前記第1揺動端に位置するマグネットに沿って、前記第1揺動端に位置する前記マグネットが形成する磁力線を前記第2揺動端に向けて傾ける。
これにより、複数のマグネットのうち、第1揺動端に位置するマグネットの形成する磁力線を、補助マグネットによって発生する磁場を用いて傾けることができる。したがって、アノードに吸収される電子の量を減少することが可能となる。そのため、プラズマが吸収されてしまい、プラズマ密度が減少することを抑制できる。これにより、エロージョン-非エロージョン境界領域を効果的に低減して、エロージョン-非エロージョン境界領域が形成されることに起因するパーティクル発生を低減することができる。
同時に、供給転圧の変動を抑制して、マグネットの揺動位置によるプラズマ密度の変動を抑制し、プラズマ発生状態を安定して、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生の抑制を効果的におこなうことが可能となる。
A sputtering apparatus according to one aspect of the present invention includes a cathode unit that emits sputter particles toward a surface of a substrate to be processed. The cathode unit includes a target on which an erosion region is formed, a magnet unit, a magnet scanning unit, and an auxiliary magnet. The magnet unit includes a plurality of magnets that are disposed on the opposite side of the target from the substrate to form the erosion region on the target. The magnet scanning unit can relatively reciprocate the magnet unit and the substrate to be processed between a first swing end and a second swing end in a swing direction along the surface of the substrate to be processed. The auxiliary magnet tilts the magnetic field lines formed by the magnet located at the first swing end toward the second swing end along the magnet located at the first swing end among the plurality of magnets extending in a cross direction intersecting the swing direction along the surface of the substrate to be processed.
As a result, the magnetic field lines formed by the magnet located at the first oscillation end among the multiple magnets can be tilted by using the magnetic field generated by the auxiliary magnet. This makes it possible to reduce the amount of electrons absorbed by the anode. This makes it possible to suppress the absorption of plasma and the reduction in plasma density. This effectively reduces the erosion-non-erosion boundary region, thereby reducing the generation of particles caused by the formation of the erosion-non-erosion boundary region.
At the same time, by suppressing fluctuations in the supply pressure, fluctuations in plasma density due to the magnet's swing position can be suppressed, the plasma generation state can be stabilized, and variations in film thickness distribution and film quality characteristic distribution can be effectively suppressed.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記補助マグネットは、前記第1揺動端に位置する前記マグネットに沿って前記第1揺動端に対して前記第2揺動端と逆側に配置されており、前記補助マグネットは、前記マグネットと一体に揺動可能であってもよい。
これにより、マグネットの揺動位置にかかわらず、マグネットからの磁力線の減少が抑制される。プラズマ発生状態が安定し、エロージョン-非エロージョン境界領域が形成されることが抑制される。パーティクル発生を抑制するとともに、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生を抑制することができる。
In a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention, the auxiliary magnet is arranged along the magnet located at the first swing end, on the opposite side of the second swing end relative to the first swing end, and the auxiliary magnet may be capable of swinging integrally with the magnet.
This prevents the magnetic field lines from decreasing regardless of the magnet's swing position. The plasma generation state is stabilized, and the formation of an erosion-non-erosion boundary region is prevented. It is possible to suppress particle generation as well as the occurrence of variations in film thickness distribution and film quality distribution.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記補助マグネットは、前記第1揺動端に位置する前記マグネットと同じ極性を有してもよい。
これにより、プラズマを発生させるマグネットからの磁力線を、補助マグネットからの磁力線で反発させる。これにより、必要な磁気強度(磁束密度)を維持したまま所定の方向に傾けることが可能となる。従って、プラズマ密度の低下を生じることなく、エロージョン-非エロージョン境界領域が形成されることが抑制される。パーティクル発生を抑制するとともに、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生を抑制することができる。
In the sputtering apparatus according to one aspect of the present invention, the auxiliary magnet may have the same polarity as the magnet located at the first oscillation end.
As a result, the magnetic field lines from the magnet that generates the plasma are repelled by the magnetic field lines from the auxiliary magnet. This makes it possible to tilt the magnetic field in a specified direction while maintaining the required magnetic strength (magnetic flux density). Therefore, the formation of an erosion-non-erosion boundary region is suppressed without causing a decrease in plasma density. It is possible to suppress particle generation as well as the occurrence of variations in film thickness distribution and film quality distribution.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記補助マグネットの磁気強度は、前記第1揺動端に位置する前記マグネットの磁気強度と同等かまたは小さくてもよい。
これにより、プラズマを発生させるマグネットからの磁力線を、補助マグネットからの磁力線で過大に傾斜させることなく、所定の角度に傾斜させることが可能となる。従って、余計なプラズマ密度の低下を生じることなく、余計な非エロージョン境界領域を発生させることなく、エロージョン-非エロージョン境界領域が形成されることが抑制される。パーティクル発生を抑制するとともに、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生を抑制することができる。
In the sputtering apparatus according to one aspect of the present invention, the magnetic strength of the auxiliary magnet may be equal to or smaller than the magnetic strength of the magnet located at the first oscillation end.
This makes it possible to tilt the magnetic field lines from the magnets that generate plasma at a predetermined angle without excessively tilting the magnetic field lines from the auxiliary magnets. Therefore, no unnecessary decrease in plasma density occurs, no unnecessary non-erosion boundary regions are generated, and the formation of an erosion-non-erosion boundary region is suppressed. It is possible to suppress particle generation and the occurrence of variations in film thickness distribution and film quality distribution.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記補助マグネットは、前記マグネットに沿って前記ターゲットに向けて突出する突条を有してもよい。
これにより、補助マグネットの磁力線を突条から集中して形成することができる。これにより、補助マグネットの磁力線が分散することなく、プラズマを発生させるマグネットからの磁力線を効率的に傾斜させることが可能となる。従って、補助マグネットを小型化・軽量化することができ、マグネット走査部に余計な負担をかけずにマグネット及び補助マグネットを揺動させることが可能となる。これにより、プラズマ密度の低下を生じることなく、余計な非エロージョン境界領域を発生させることなく、エロージョン-非エロージョン境界領域が形成されることが抑制される。パーティクル発生を抑制するとともに、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生を抑制することができる。
In the sputtering apparatus according to one aspect of the present invention, the auxiliary magnet may have a protrusion that protrudes along the magnet toward the target.
This allows the magnetic field lines of the auxiliary magnet to be concentrated from the ridges. This allows the magnetic field lines from the magnet that generates plasma to be efficiently tilted without dispersing the magnetic field lines of the auxiliary magnet. This allows the auxiliary magnet to be made smaller and lighter, and allows the magnet and auxiliary magnet to be oscillated without placing an unnecessary burden on the magnet scanning unit. This prevents the formation of an erosion-non-erosion boundary region without causing a decrease in plasma density or generating an unnecessary non-erosion boundary region. This prevents particle generation and also prevents variations in film thickness distribution and film quality characteristic distribution.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記補助マグネットは、前記ターゲットに対して前記被処理基板の反対側に配置され、かつ、磁気回路を形成するヨークに取り付け固定されてもよい。
これにより、補助マグネットは、マグネットと一体的に揺動することが可能となる。さらに、揺動位置に関わりなく、補助マグネットによって、第1揺動端に位置するマグネットに対する磁力線の傾きを一定に保持することができる。また、ヨークとともに形成されるマグネットの磁気回路に補助マグネットの磁気も組み込んで、より効率的にプラズマ発生させることができる。
In the sputtering apparatus according to one aspect of the present invention, the auxiliary magnet may be disposed on the opposite side of the target to the substrate to be processed, and may be attached and fixed to a yoke that forms a magnetic circuit.
This allows the auxiliary magnet to oscillate integrally with the magnet. Furthermore, regardless of the oscillating position, the auxiliary magnet can maintain a constant inclination of the magnetic field lines relative to the magnet located at the first oscillating end. Furthermore, the magnetic field of the auxiliary magnet can be incorporated into the magnetic circuit of the magnet formed together with the yoke, allowing for more efficient plasma generation.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記カソードユニットは、表面に磁性体からなる中央領域を有する平板状のヨークと、前記ヨークに隣接した補助ヨークと、前記ヨークの前記中央領域に直線状に配置された中央磁石部と、前記中央磁石部を囲むように周設された周縁磁石部と、前記中央磁石部及び前記周縁磁石部が互いに平行である平行領域と、前記ヨークの前記表面に設けられた磁気回路と、前記磁気回路に重ねて配置されたバッキングプレートと、を有し、前記マグネットユニットを構成する前記複数のマグネットの各々は、前記ヨークに配置され、前記補助マグネットは、前記周縁磁石部に平行に配置され、前記補助マグネットは、前記補助ヨークを介して前記ヨークに固定され、前記補助ヨークは、磁性体または誘電体からなってもよい。
これにより、被成膜基板に対して平行となる面に沿って周縁磁石部の磁極面が配置される。揺動方向で第1揺動端に位置する周縁磁石が磁極面と直交する方向よりも第2揺動端から離間する向きの磁力線を、少なくとも磁極面と直交する方向より第2揺動端に向かう方向に傾ける。これにより、マグネットが最もアノードに近接する揺動位置にあった場合でも、アノードに吸収される電子の量を低減することができる。揺動方向の周縁でプラズマ密度が減少することを防止して、余計な非エロージョン境界領域を発生させることなく、エロージョン-非エロージョン境界領域が形成されることが抑制される。パーティクル発生を抑制するとともに、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生を抑制することができる。
In a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention, the cathode unit has a flat yoke having a central region made of a magnetic material on its surface, an auxiliary yoke adjacent to the yoke, a central magnet portion arranged in a straight line in the central region of the yoke, a peripheral magnet portion arranged to surround the central magnet portion, a parallel region in which the central magnet portion and the peripheral magnet portion are parallel to each other, a magnetic circuit provided on the surface of the yoke, and a backing plate arranged overlapping the magnetic circuit, and each of the multiple magnets constituting the magnet unit is arranged on the yoke, the auxiliary magnet is arranged parallel to the peripheral magnet portion, and the auxiliary magnet is fixed to the yoke via the auxiliary yoke, and the auxiliary yoke may be made of a magnetic material or a dielectric material.
As a result, the magnetic pole face of the peripheral magnet part is arranged along a plane parallel to the substrate on which the film is to be formed. The magnetic field lines of the peripheral magnet located at the first swing end in the swing direction, which are directed away from the second swing end from the direction perpendicular to the magnetic pole face, are tilted toward the second swing end from the direction perpendicular to the magnetic pole face. As a result, even when the magnet is at the swing position closest to the anode, the amount of electrons absorbed by the anode can be reduced. The plasma density is prevented from decreasing at the periphery in the swing direction, and the formation of an erosion-non-erosion boundary region is suppressed without generating an unnecessary non-erosion boundary region. The generation of particles can be suppressed, and the occurrence of variations in film thickness distribution and film quality distribution can be suppressed.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記補助ヨーク及び前記補助マグネットが、前記ヨークから取り外し可能であってもよい。
これにより、スパッタリング装置において異なる処理条件により処理をおこなう場合においては、処理条件に応じた磁力線を形成する必要である。このために、揺動端におけるマグネットからの磁力線の傾斜角度を異ならせる必要である。この場合に、補助マグネットを取り替えることで、容易に設定変更をおこなうことが可能となる。
In the sputtering apparatus according to one aspect of the present invention, the auxiliary yoke and the auxiliary magnet may be detachable from the yoke.
Therefore, when performing processing under different processing conditions in the sputtering device, it is necessary to form magnetic lines of force according to the processing conditions. For this reason, it is necessary to change the inclination angle of the magnetic lines of force from the magnet at the swing end. In this case, it is possible to easily change the settings by replacing the auxiliary magnet.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記複数のマグネットのうちの前記第1揺動端に位置する前記マグネットは、前記交差方向に分割された複数の磁場生成領域を有し、前記磁場生成領域の各々は、分割ヨークと、分割周縁磁石部と、分割中央磁石部と、分割補助マグネットとを有し、前記交差方向及び前記ヨークの厚さ方向において、前記磁場生成領域の各々の位置は、調整可能であり、位置が調整された前記複数の磁場生成領域を有する前記マグネットは、前記マグネット走査部によって揺動可能であってもよい。
成膜領域全体に対する成膜状態の制御のため、例えば、交差方向及びヨークの厚さ方向において、プラズマ発生に関する磁束密度の条件を調整する場合である。この構成によれば、複数の磁場生成領域が分割されており、かつ、複数の磁場生成領域の各々における交差方向及びヨークの厚さ方向の位置を調整可能である。このため、複数の磁場生成領域の各々において磁束密度の条件を調整することが可能である。
複数の磁場生成領域の各々を交差方向及びヨークの厚さ方向において調整することで、複数の磁場生成領域の各々では、第1揺動端に位置する前記マグネットにおける周縁磁極の磁力線を分割補助マグネットによって必要な方向に傾斜させることができる。複数の磁場生成領域の各々において、磁力線が必要な方向に傾斜させた状態を維持することができる。
In a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention, the magnet located at the first oscillating end of the multiple magnets has multiple magnetic field generating regions divided in the intersecting direction, each of the magnetic field generating regions has a split yoke, a split peripheral magnet portion, a split central magnet portion, and a split auxiliary magnet, and the position of each of the magnetic field generating regions is adjustable in the intersecting direction and in the thickness direction of the yoke, and the magnet having the multiple magnetic field generating regions whose positions have been adjusted may be oscillated by the magnet scanning unit.
In order to control the film formation state for the entire film formation region, for example, the magnetic flux density conditions related to plasma generation are adjusted in the cross direction and the thickness direction of the yoke. With this configuration, the magnetic field generation region is divided into a plurality of regions, and the position of each of the magnetic field generation regions in the cross direction and the thickness direction of the yoke can be adjusted. Therefore, it is possible to adjust the magnetic flux density conditions in each of the magnetic field generation regions.
By adjusting each of the multiple magnetic field generating regions in the cross direction and the thickness direction of the yoke, the magnetic field lines of the peripheral magnetic poles of the magnets located at the first oscillation ends can be tilted in the required direction by the divided auxiliary magnets in each of the multiple magnetic field generating regions. In each of the multiple magnetic field generating regions, the magnetic field lines can be maintained in a state in which they are tilted in the required direction.

本発明の一態様に係るスパッタリング装置によれば、必要な磁束密度を維持してプラズマ密度を維持することができる。さらに、非エロージョン発生領域周りのぼやけた領域の発生を抑制して、パーティクルの削減を図ることができ、及び、形成されたプラズマ分布を安定させることができる。マグネットの揺動位置にかかわらずに膜厚分布・膜厚特性分布の均一性向上を図ることができるという効果を奏することが可能となる。 According to a sputtering device according to one aspect of the present invention, the required magnetic flux density can be maintained to maintain the plasma density. Furthermore, the generation of blurred areas around non-erosion areas can be suppressed to reduce particles, and the formed plasma distribution can be stabilized. It is possible to achieve the effect of improving the uniformity of the film thickness distribution and film thickness characteristic distribution regardless of the magnet oscillation position.

本発明の実施形態に係るスパッタリング装置を示す模式平面図である。1 is a schematic plan view showing a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置におけるカソードユニットを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a cathode unit in the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置におけるガラス基板とカソード装置の構成との位置関係を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a positional relationship between a glass substrate and a cathode device in a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置におけるガラス基板とターゲットとマグネットユニットとの位置関係を示す正面図である。1 is a front view showing the positional relationship between a glass substrate, a target, and a magnet unit in a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置のマグネットユニットの端部を示す図であって、マグネットユニットを構成するマグネット及び補助マグネットの構成を示す拡大正面図である。FIG. 2 is a diagram showing an end portion of a magnet unit of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, and is an enlarged front view showing the configuration of a magnet and an auxiliary magnet that constitute the magnet unit. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置のマグネットユニットの端部を示す図であって、マグネットユニットを構成するマグネット及び補助マグネットの構成を示す拡大断面図である。FIG. 2 is a diagram showing an end portion of a magnet unit of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a magnet and an auxiliary magnet that constitute the magnet unit. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置のターゲットにおける非エロージョン領域とエロージョン領域と境界領域とを模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a non-erosion region, an erosion region, and a boundary region in a target of a sputtering device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置に対して補助マグネットがない場合における電子トラッキング状態を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an electron tracking state in a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention when there is no auxiliary magnet. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置に対して補助マグネットがない場合における磁力線の向きを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the direction of magnetic field lines in a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention when there is no auxiliary magnet. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置における電子トラッキング状態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an electron tracking state in a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置における磁力線の向きを示す模式図である。2 is a schematic diagram showing the direction of magnetic lines of force in a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置における揺動位置に対する電圧変化を示すグラフである。4 is a graph showing a voltage change with respect to a swing position in the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置による膜厚分布の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of a film thickness distribution by a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置による膜抵抗分布の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of a film resistance distribution by a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. スパッタリング装置による膜厚分布の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of a film thickness distribution by a sputtering device. スパッタリング装置による膜抵抗分布の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of a film resistance distribution by a sputtering device. スパッタリング装置による膜厚分布の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of a film thickness distribution by a sputtering device. スパッタリング装置による膜抵抗分布の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of a film resistance distribution by a sputtering device. スパッタリング装置による膜厚分布の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of a film thickness distribution by a sputtering device. スパッタリング装置による膜抵抗分布の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of a film resistance distribution by a sputtering device. 本発明に係るスパッタリング装置における膜厚分布と膜抵抗分布との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between film thickness distribution and film resistance distribution in the sputtering apparatus according to the present invention. 本発明に係るスパッタリング装置における補助マグネットを用いた処理後のターゲットの表面を示す画像である。1 is an image showing the surface of a target after treatment using an auxiliary magnet in a sputtering apparatus according to the present invention. 本発明に係るスパッタリング装置における補助マグネットの配置とプラズマ密度との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the arrangement of auxiliary magnets and plasma density in the sputtering apparatus according to the present invention. 本発明に係るスパッタリング装置における補助マグネットの配置とプラズマ密度との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the arrangement of auxiliary magnets and plasma density in the sputtering apparatus according to the present invention. 本発明に係るスパッタリング装置における補助マグネットの配置とプラズマ密度との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the arrangement of auxiliary magnets and plasma density in the sputtering apparatus according to the present invention. 本発明に係るスパッタリング装置における補助マグネットの配置とプラズマ密度との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the arrangement of auxiliary magnets and plasma density in the sputtering apparatus according to the present invention. 本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の補助マグネットの変形例を示す拡大断面図である。FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing a modified example of an auxiliary magnet of the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明に係るスパッタリング装置における補助マグネットを用いた処理後のターゲット隅部の表面を示す画像である。1 is an image showing the surface of a corner of a target after treatment using an auxiliary magnet in a sputtering apparatus according to the present invention. スパッタリング装置における補助マグネットを用いない処理後のターゲット隅部の表面を示す画像である。1 is an image showing the surface of a corner of a target after processing without using an auxiliary magnet in a sputtering apparatus.

以下、本発明の実施形態に係るスパッタリング装置及びスパッタリング方法を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係るスパッタリング装置を示す模式平面図である。図1において、符号1は、スパッタリング装置である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A sputtering apparatus and a sputtering method according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.
1 is a schematic plan view showing a sputtering apparatus according to the present embodiment, in which reference numeral 1 denotes the sputtering apparatus.

<スパッタリング装置1>
本実施形態に係るスパッタリング装置1は、インターバック式の真空処理装置の一例である。このような真空処理装置は、例えば、半導体デバイスの製造工程、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等のFPD(flat panel display、フラットパネルディスプレイ)の製造工程に用いられる。具体的に、このような真空処理装置においては、ガラス等からなる基板上にTFT(Thin Film Transistor)を形成する場合等、ガラスや樹脂からなる被処理基板に、真空環境下で加熱処理、成膜処理、エッチング処理等を行う。
<Sputtering Apparatus 1>
The sputtering apparatus 1 according to the present embodiment is an example of an inter-back type vacuum processing apparatus. Such a vacuum processing apparatus is used, for example, in the manufacturing process of semiconductor devices and the manufacturing process of FPDs (flat panel displays) such as liquid crystal displays and organic EL displays. Specifically, in such a vacuum processing apparatus, a substrate to be processed made of glass or resin is subjected to a heating process, a film forming process, an etching process, etc. in a vacuum environment, for example, when forming a TFT (Thin Film Transistor) on a substrate made of glass or the like.

本実施形態では、ガラス基板11(被成膜基板、透明基板)としては、100mm程度の長さの辺を有する基板や、2000mm以上の長さの辺を有する矩形基板を適用可能である。さらに、厚み1mm以下の基板、厚み数mmの基板や、厚み10mm以上の基板も、ガラス基板11に用いることができる。In this embodiment, the glass substrate 11 (substrate on which a film is formed, transparent substrate) can be a substrate having a side length of about 100 mm or a rectangular substrate having a side length of 2000 mm or more. Furthermore, the glass substrate 11 can be a substrate having a thickness of 1 mm or less, a substrate having a thickness of several mm, or a substrate having a thickness of 10 mm or more.

スパッタリング装置1は、図1に示すように、ロード・アンロード室2(真空チャンバ)と、成膜室4(真空チャンバ)と、搬送室3とを備える。ロード・アンロード室2は、略矩形のガラス基板11を外部からロード・アンロード室2に搬入したり、ロード・アンロード室2を外部に搬出したりする。成膜室4においては、ガラス基板11上に、例えば、ZnO系やIn系の透明導電膜等の被膜、アルミニウムや銀等の金属や酸化物の被膜、それ以外の被膜をスパッタリング法により形成する。成膜室4は、耐圧性を有する。搬送室3は、成膜室4とロード・アンロード室2との間に位置する。
本実施形態に係るスパッタリング装置1として、図1は、サイドスパッタ式のスパッタリング装置を示している。スパッタダウン式のスパッタリング装置、あるいは、スパッタアップ式のスパッタリング装置をスパッタリング装置1に採用することもできる。
As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus 1 includes a load/unload chamber 2 (vacuum chamber), a film-forming chamber 4 (vacuum chamber), and a transfer chamber 3. The load/unload chamber 2 transfers a substantially rectangular glass substrate 11 from the outside into the load/unload chamber 2 and transfers the load/unload chamber 2 to the outside. In the film-forming chamber 4, a coating such as a ZnO-based or In 2 O 3 -based transparent conductive film, a coating of a metal or oxide such as aluminum or silver, or other coating is formed on the glass substrate 11 by a sputtering method. The film-forming chamber 4 has pressure resistance. The transfer chamber 3 is located between the film-forming chamber 4 and the load/unload chamber 2.
1 shows a side sputtering type sputtering apparatus as a sputtering apparatus 1 according to this embodiment. A sputtering down type sputtering apparatus or a sputtering up type sputtering apparatus can also be used as the sputtering apparatus 1.

なお、スパッタリング装置1は、上述した構成に加えて、成膜室4A(真空チャンバ)とロード・アンロード室2a(真空チャンバ)を有する。上述の複数の真空チャンバ2、2a、4、4Aは、搬送室3の周囲を取り囲むように配置されている。こうした真空チャンバを備えるスパッタリング装置1は、例えば、互いに隣接して形成された2つのロード・アンロード室(真空チャンバ)と、複数の処理室(真空チャンバ)とを有して構成されている。例えば、ロード・アンロード室2、2aのうち一方は、外部からスパッタリング装置1(真空処理装置)の内部に向けてガラス基板11を搬入するロード室である。ロード・アンロード室2、2aのうち他方は、スパッタリング装置1の内部から外部にガラス基板11を搬出するアンロード室である。また、成膜室4と成膜室4Aにおいては、互いに異なる成膜工程を行う構成が採用されてもよい。In addition to the above-mentioned configuration, the sputtering apparatus 1 has a film formation chamber 4A (vacuum chamber) and a load/unload chamber 2a (vacuum chamber). The above-mentioned multiple vacuum chambers 2, 2a, 4, and 4A are arranged to surround the periphery of the transport chamber 3. The sputtering apparatus 1 equipped with such a vacuum chamber is configured to have, for example, two load/unload chambers (vacuum chambers) formed adjacent to each other and multiple processing chambers (vacuum chambers). For example, one of the load/unload chambers 2 and 2a is a load chamber that carries in the glass substrate 11 from the outside to the inside of the sputtering apparatus 1 (vacuum processing apparatus). The other of the load/unload chambers 2 and 2a is an unload chamber that carries out the glass substrate 11 from the inside of the sputtering apparatus 1 to the outside. In addition, the film formation chamber 4 and the film formation chamber 4A may be configured to perform different film formation processes.

こうした各々の真空チャンバ2、2a、4、4Aと搬送室3との間には、仕切りバルブが形成されていればよい。 A partition valve may be formed between each of these vacuum chambers 2, 2a, 4, 4A and the transfer chamber 3.

ロード・アンロード室2には、スパッタリング装置1の外部から内部に搬入されたガラス基板11の載置位置を設定してアライメント可能な位置決め部材が配置されていてもよい。また、ロード・アンロード室2には、ロード・アンロード室2の内部を粗く真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気装置(粗引き排気装置、低真空排気装置)が設けられる。The load/unload chamber 2 may be provided with a positioning member capable of setting and aligning the placement position of the glass substrate 11 brought into the interior of the sputtering apparatus 1 from the outside. The load/unload chamber 2 is also provided with a roughing exhaust device (roughing exhaust device, low vacuum exhaust device) such as a rotary pump that roughly evacuates the interior of the load/unload chamber 2.

搬送室3の内部には、図1に示すように、搬送装置3a(搬送ロボット)が配置されている。以下の説明では、搬送ロボット3aと称する場合がある。
搬送装置3aは、回転軸と、この回転軸に取り付けられたロボットアームと、ロボットアームの一端に形成されたロボットハンドと、ロボットハンドを上下動させる上下動装置とを有している。ロボットアームは、互いに屈曲可能な第一の能動アーム、第二の能動アーム、第一の従動アーム、及び第二の従動アームから構成されている。搬送装置3aは、被搬送物であるガラス基板11を、真空チャンバ2、2a、4、4Aの各々と搬送室3との間で移動させることができる。
1, a transfer device 3a (transfer robot) is disposed inside the transfer chamber 3. In the following description, this may be referred to as the transfer robot 3a.
The transport device 3a has a rotating shaft, a robot arm attached to the rotating shaft, a robot hand formed at one end of the robot arm, and a vertical movement device for moving the robot hand up and down. The robot arm is composed of a first active arm, a second active arm, a first driven arm, and a second driven arm that are mutually bendable. The transport device 3a can move the glass substrate 11, which is the object to be transported, between each of the vacuum chambers 2, 2a, 4, 4A and the transport chamber 3.

成膜室4には、図1に示すように、カソード装置10と、マスク等を有する基板ホルダである基板保持部13と、ガス導入装置と、高真空排気装置と、が設けられている。
成膜室4の内部は、図1に示すように、成膜時にガラス基板11の表面が露出する前側空間41と、ガラス基板11の裏面側に位置する裏側空間42とで構成されている。前側空間41には、カソード装置10が配置される。
As shown in FIG. 1, the film formation chamber 4 is provided with a cathode device 10, a substrate holding portion 13 which is a substrate holder having a mask and the like, a gas introduction device, and a high vacuum exhaust device.
1, the inside of the film formation chamber 4 is composed of a front space 41 in which the front surface of the glass substrate 11 is exposed during film formation, and a back space 42 located on the back surface side of the glass substrate 11. The cathode device 10 is disposed in the front space 41.

カソード装置10は、成膜室4の内部において、搬送室3に接続される搬送口4aから最も遠い位置に立設される。
基板保持部13(基板保持装置)は、図1に示すように、裏側空間42内部に設けられている。
基板保持部13は、搬送口4aから搬入されたガラス基板11を支持可能である。
The cathode device 10 is erected in the film formation chamber 4 at a position farthest from a transfer port 4 a connected to the transfer chamber 3 .
As shown in FIG. 1, the substrate holding portion 13 (substrate holding device) is provided inside the rear space 42 .
The substrate holding portion 13 is capable of supporting the glass substrate 11 carried in through the transfer opening 4a.

基板保持部13は、成膜中に後述するターゲット23とガラス基板11の被処理面11a(成膜面)とが対向するように、ガラス基板11を保持する。基板保持部13は、成膜中には、成膜口4bに対応する位置にガラス基板11を保持する。The substrate holding unit 13 holds the glass substrate 11 so that the target 23 (described later) faces the processing surface 11a (film formation surface) of the glass substrate 11 during film formation. During film formation, the substrate holding unit 13 holds the glass substrate 11 at a position corresponding to the film formation port 4b.

基板保持部13は、揺動軸と、保持部と、を備えてもよい。揺動軸は、例えば、裏側空間42の下側位置で搬送口4a及び成膜口4bの少なくとも一方と略並行に延在する。保持部は、揺動軸に取り付けられ、ガラス基板11の裏面を保持する。
ガス導入装置は、成膜室4の内部にガスを導入する。高真空排気装置は、成膜室4の内部を高真空状態となるように減圧するターボ分子ポンプ等である。
The substrate holder 13 may include a swing shaft and a holder. The swing shaft extends, for example, substantially parallel to at least one of the transfer opening 4 a and the deposition opening 4 b at a lower position of the rear space 42. The holder is attached to the swing shaft and holds the rear surface of the glass substrate 11.
The gas introduction device introduces gas into the film formation chamber 4. The high vacuum exhaust device is a turbo molecular pump or the like that reduces the pressure inside the film formation chamber 4 to a high vacuum state.

<カソード装置10>
図2は、本実施形態に係るスパッタリング装置1のカソード装置10を示す斜視図である。図3は、本実施形態に係るスパッタリング装置におけるガラス基板とカソード装置の構成との位置関係を示す模式図である。
<Cathode device 10>
Fig. 2 is a perspective view showing the cathode device 10 of the sputtering apparatus 1 according to this embodiment. Fig. 3 is a schematic diagram showing the positional relationship between the glass substrate and the configuration of the cathode device in the sputtering apparatus according to this embodiment.

図2~図6及び図8~図11においては、XYZ直交座標系が採用されている。
Z方向は、鉛直方向(重力方向)である。また、Z方向は、ガラス基板11の縦方向である。Y方向は、ガラス基板11の厚さ方向である。また、ヨークの厚さ方向である。
X方向は、ガラス基板11の幅方向である。以下の説明では、Z方向及びX方向に平行な面をZX平面と称する場合がある。
さらに、X方向は、揺動方向に相当する。この場合、X方向に交差するZ方向は、揺動方向に交差する交差方向に相当する。
カソード装置10は、成膜室4の内部における成膜位置(プラズマ処理位置)に配置されたガラス基板11をX方向に揺動可能である。
2 to 6 and 8 to 11, an XYZ orthogonal coordinate system is adopted.
The Z direction is the vertical direction (the direction of gravity) and the longitudinal direction of the glass substrate 11. The Y direction is the thickness direction of the glass substrate 11 and the thickness direction of the yoke.
The X direction is the width direction of the glass substrate 11. In the following description, a plane parallel to the Z direction and the X direction may be referred to as a ZX plane.
Furthermore, the X direction corresponds to the swing direction, and the Z direction intersecting the X direction corresponds to the intersecting direction intersecting the swing direction.
The cathode device 10 is capable of oscillating the glass substrate 11 placed at a film formation position (plasma processing position) inside the film formation chamber 4 in the X direction.

カソード装置10は、カソードボックス10Aと、1つのカソードユニット22とを有する。カソードユニット22は、図2に示すように、カソードボックス10Aに配置される。
なお、図2においては、ガラス基板11とターゲット23とが鉛直方向に立てた縦型のカソード装置10が示されている。カソード装置10としては、ダウンデポジション型のカソード装置を用いることもできる。ダウンデポジション型のカソード装置においては、ガラス基板11が水平方向に向くように、ターゲット23の下側にガラス基板11が配置される。この状態で、ガラス基板11に成膜が行われる。ここで、水平方向とは、X方向及びY方向に平行な方向である。
The cathode device 10 includes a cathode box 10A and one cathode unit 22. The cathode unit 22 is disposed in the cathode box 10A as shown in FIG.
2 shows a vertical cathode device 10 in which the glass substrate 11 and the target 23 are vertically arranged. A down-deposition type cathode device can also be used as the cathode device 10. In a down-deposition type cathode device, the glass substrate 11 is placed below the target 23 so that the glass substrate 11 faces the horizontal direction. In this state, a film is formed on the glass substrate 11. Here, the horizontal direction is a direction parallel to the X direction and the Y direction.

<カソードユニット22>
カソードユニット22は、図3に示すように、ガラス基板11の表面と対向するZX平面に沿って配置されている。
カソードユニット22は、ガラス基板11の被処理面11aに向けてスパッタ粒子を放出するように構成されている。カソードユニット22では、ガラス基板11からマグネット走査部29に向かう方向(図3に示すY方向とは反対方向)において、ターゲット23、バッキングプレート24、及びマグネットユニットMU(磁気回路)が、この順に配置されている。マグネット走査部29については後述する。
<Cathode unit 22>
As shown in FIG. 3, the cathode unit 22 is disposed along the ZX plane facing the surface of the glass substrate 11 .
The cathode unit 22 is configured to emit sputtered particles toward the processing surface 11a of the glass substrate 11. In the cathode unit 22, a target 23, a backing plate 24, and a magnet unit MU (magnetic circuit) are arranged in this order in a direction from the glass substrate 11 toward the magnet scanning unit 29 (the opposite direction to the Y direction shown in FIG. 3). The magnet scanning unit 29 will be described later.

<ターゲット23>
図4は、本実施形態に係るスパッタリング装置におけるガラス基板とターゲットとマグネットユニットとの位置関係を示す正面図である。
ターゲット23は、ガラス基板11と対向するZX平面に平行な平板状に形成されている。ターゲット23は、ガラス基板11に対向するように配置される。言い換えると、ターゲット23は、図3に示すように、ガラス基板11と対向する表面23aを有する。ターゲット23は、図2に示すように、カソードボックス10Aの表面でガラス基板11に対向する位置に露出している。
ターゲット23は、図3及び図4に示すように、Z方向においてガラス基板11よりも大きい幅を有する。また、ターゲット23は、X方向においてガラス基板11よりも大きい幅を有する。ターゲット23の周囲には、アノード28が設けられる。アノード28は、X方向及びZ方向の各々におけるターゲット23の端部よりも外側に突出したバッキングプレート24を覆っている。言い換えると、Y方向において、アノード28は、ガラス基板11とバッキングプレート24との間に配置されている。アノード28は、X方向及びZ方向におけるターゲット23の全周に配置されている。
<Target 23>
FIG. 4 is a front view showing the positional relationship between the glass substrate, the target, and the magnet unit in the sputtering apparatus according to this embodiment.
The target 23 is formed in a flat plate shape parallel to the ZX plane facing the glass substrate 11. The target 23 is disposed so as to face the glass substrate 11. In other words, the target 23 has a surface 23a facing the glass substrate 11 as shown in Fig. 3. The target 23 is exposed at a position facing the glass substrate 11 on the surface of the cathode box 10A as shown in Fig. 2.
As shown in Fig. 3 and Fig. 4, the target 23 has a width larger than that of the glass substrate 11 in the Z direction. The target 23 also has a width larger than that of the glass substrate 11 in the X direction. An anode 28 is provided around the target 23. The anode 28 covers the backing plate 24 that protrudes outward beyond the ends of the target 23 in each of the X direction and the Z direction. In other words, the anode 28 is disposed between the glass substrate 11 and the backing plate 24 in the Y direction. The anode 28 is disposed around the entire circumference of the target 23 in the X direction and the Z direction.

<バッキングプレート24>
バッキングプレート24は、ガラス基板11と対向するZX平面に沿った平板状に形成されている。バッキングプレート24は、ターゲット23のガラス基板11と向かい合わない面、つまり、ターゲット23の表面23aとは反対側の面に接合されている。バッキングプレート24には、直流電源を有する制御部26が接続されている。直流電源から供給される直流電力は、バッキングプレート24を通じてターゲット23に供給される。カソードの電源としては、直流電源に代えて、直流電源・パルス電源・RF電源を用いてもよい。カソードユニット22は、ガラス基板11の被処理面11aと対向するZX平面に沿ってターゲット23が配置されている。
<Backing plate 24>
The backing plate 24 is formed in a flat plate shape along the ZX plane facing the glass substrate 11. The backing plate 24 is bonded to the surface of the target 23 that does not face the glass substrate 11, that is, the surface opposite to the surface 23a of the target 23. A control unit 26 having a DC power supply is connected to the backing plate 24. DC power supplied from the DC power supply is supplied to the target 23 through the backing plate 24. As the power supply for the cathode, a DC power supply, a pulse power supply, or an RF power supply may be used instead of a DC power supply. In the cathode unit 22, the target 23 is arranged along the ZX plane facing the processing surface 11a of the glass substrate 11.

<マグネットユニットMU>
カソードユニット22は、マグネットユニットMUを有する。マグネットユニットMUは、複数のマグネット25と2本の補助マグネット27とによって構成されている。マグネットユニットMUは、バッキングプレート24に対して、ターゲット23とは反対側に配置されている。言い換えると、ターゲット23の表面側にガラス基板11が配置されており、これに対し、ターゲット23の裏面側にマグネットユニットMUが配置されている。
<Magnet unit MU>
The cathode unit 22 has a magnet unit MU. The magnet unit MU is composed of a plurality of magnets 25 and two auxiliary magnets 27. The magnet unit MU is disposed on the opposite side of the backing plate 24 to the target 23. In other words, the glass substrate 11 is disposed on the front side of the target 23, and the magnet unit MU is disposed on the back side of the target 23.

マグネットユニットMUは、多連マグネットである。マグネットユニットMUにおいて、複数のマグネット25は、互いに平行に配置され、X方向において等間隔に並んでいる。複数のマグネット25の各々の長手方向がZ方向に平行となるように、複数のマグネット25は、Z方向に立設されている。
本実施形態に係るマグネットユニットMUでは、例えば、9本のマグネット25がX方向に並んでいる。具体的に、マグネットユニットMUは、第1マグネット25F、第2マグネット25S、第3マグネット25T、第4マグネット25Y、第5マグネット25G、第6マグネット25R、第7マグネット25V、第8マグネット25E、及び第9マグネット25Nを有する。
本実施形態においては、マグネット25の本数は9である。マグネット25の本数は、ガラス基板11の面積、ターゲット23の面積、あるいは、後述するマグネット25の揺動領域等に応じて設定することができる。言い換えると、マグネットユニットMUは、N本(Nは2以上の整数)のマグネット25を有する。この場合、複数のマグネット25のうちの補助マグネット27が取り付けられるマグネットは、(N-1)番目のマグネットと、N番目のマグネットである。
なお、本実施形態におけるカソードユニット22においては、ガラス基板11に対してターゲット23が固定されている。カソードユニット22は、成膜室4に固定されている。
The magnet unit MU is a multiple magnet. In the magnet unit MU, the multiple magnets 25 are arranged parallel to each other and are spaced equally apart in the X direction. The multiple magnets 25 are erected in the Z direction so that the longitudinal direction of each of the multiple magnets 25 is parallel to the Z direction.
In the magnet unit MU according to this embodiment, for example, nine magnets 25 are arranged in the X direction. Specifically, the magnet unit MU has a first magnet 25F, a second magnet 25S, a third magnet 25T, a fourth magnet 25Y, a fifth magnet 25G, a sixth magnet 25R, a seventh magnet 25V, an eighth magnet 25E, and a ninth magnet 25N.
In this embodiment, the number of magnets 25 is nine. The number of magnets 25 can be set according to the area of the glass substrate 11, the area of the target 23, or the oscillation area of the magnets 25 described below. In other words, the magnet unit MU has N (N is an integer of 2 or more) magnets 25. In this case, the magnets to which the auxiliary magnet 27 is attached among the multiple magnets 25 are the (N-1)th magnet and the Nth magnet.
In the cathode unit 22 in this embodiment, a target 23 is fixed to the glass substrate 11. The cathode unit 22 is fixed to the film formation chamber 4.

9本のマグネット25の各々は、ガラス基板11と向かい合うターゲット23の表面23aにマグネトロン磁場を形成する。9本のマグネット25の各々は、個別に制御部26に接続されている。制御部26は、9本のマグネット25の各々に発生する磁場状態を制御することが可能である。Each of the nine magnets 25 forms a magnetron magnetic field on the surface 23a of the target 23 facing the glass substrate 11. Each of the nine magnets 25 is individually connected to the control unit 26. The control unit 26 is capable of controlling the magnetic field state generated in each of the nine magnets 25.

<磁場生成領域MG1、MG2、MG3>
9本のマグネット25の各々は、Z方向に並ぶ3つの磁場生成領域、すなわち、第1磁場生成領域MG1、複数の第2磁場生成領域MG2、及び第3磁場生成領域MG3を有する。第1磁場生成領域MG1は、Z方向における一方の領域である。第3磁場生成領域MG3は、Z方向における他方の領域である。複数の第2磁場生成領域MG2は、第1磁場生成領域MG1と第3磁場生成領域MG3との間の領域である。本実施形態において、複数の第2磁場生成領域MG2の数は、5である。複数の第2磁場生成領域MG2の数は、本実施形態に限定されず、5未満であってもよいし、6以上であってもよい。
このような複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3は、Z方向において連続的に繋がっていてもよいし、Z方向において分割されていてもよい。本実施形態においては、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3が繋がっている場合の構造を説明する。
<Magnetic field generation regions MG1, MG2, MG3>
Each of the nine magnets 25 has three magnetic field generating regions aligned in the Z direction, namely, a first magnetic field generating region MG1, a plurality of second magnetic field generating regions MG2, and a third magnetic field generating region MG3. The first magnetic field generating region MG1 is one region in the Z direction. The third magnetic field generating region MG3 is the other region in the Z direction. The plurality of second magnetic field generating regions MG2 are regions between the first magnetic field generating region MG1 and the third magnetic field generating region MG3. In this embodiment, the number of the plurality of second magnetic field generating regions MG2 is 5. The number of the plurality of second magnetic field generating regions MG2 is not limited to this embodiment, and may be less than 5, or may be 6 or more.
Such a plurality of magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3 may be continuously connected in the Z direction, or may be divided in the Z direction. In this embodiment, a structure in which a plurality of magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3 are connected will be described.

図5は、本実施形態に係るスパッタリング装置のマグネットユニットMUの端部を示す拡大正面図である。図6は、本実施形態に係るスパッタリング装置のマグネットユニットMUの端部を示す拡大断面図である。また、図5及び図6の各々は、マグネットユニットMUを構成するマグネット及び補助マグネットの構成を示している。図5においては、第1マグネット25F、第2マグネット25S、及び補助マグネット27が示されている。図5においては、第1マグネット25F及び補助マグネット27が示されている。図5は、図4に示す第1磁場生成領域MG1と、第2磁場生成領域MG2の一部とを示している。
以下の説明においては、第1マグネット25Fに設けられた補助マグネットについて説明し、第9マグネット25Nに設けられた補助マグネットに関する説明を省略する場合がある。
第1マグネット25F~第9マグネット25Nに共通する構造を説明する場合、第1マグネット25F~第9マグネット25Nを単にマグネット25と称する場合がある。
Fig. 5 is an enlarged front view showing an end of the magnet unit MU of the sputtering apparatus according to this embodiment. Fig. 6 is an enlarged cross-sectional view showing an end of the magnet unit MU of the sputtering apparatus according to this embodiment. Also, Fig. 5 and Fig. 6 each show the configuration of the magnets and auxiliary magnets constituting the magnet unit MU. In Fig. 5, the first magnet 25F, the second magnet 25S, and the auxiliary magnet 27 are shown. In Fig. 5, the first magnet 25F and the auxiliary magnet 27 are shown. Fig. 5 shows the first magnetic field generation region MG1 shown in Fig. 4 and a part of the second magnetic field generation region MG2.
In the following description, the auxiliary magnets provided in the first magnet 25F will be described, and a description of the auxiliary magnets provided in the ninth magnet 25N may be omitted.
When describing a structure common to the first magnet 25F to the ninth magnet 25N, the first magnet 25F to the ninth magnet 25N may be referred to simply as magnet 25.

第1マグネット25F~第9マグネット25Nの各々は、図4~図6に示すように、ヨーク31と、補助ヨーク31dと、周縁磁石部32と、中央磁石部33とを有する。 Each of the first magnet 25F to the ninth magnet 25N has a yoke 31, an auxiliary yoke 31d, a peripheral magnet portion 32, and a central magnet portion 33, as shown in Figures 4 to 6.

<ヨーク31及び補助ヨーク31d>
ヨーク31は、Y方向に見て略矩形平板状の磁石ベース(磁性体)である。ヨーク31は、ヨーク31の表面31Sに中央領域31Cを有する。
補助ヨーク31dは、ヨーク31に隣接した部位である。補助ヨーク31dは、磁性体または誘電体からなる。
マグネットユニットMUを構成する複数のマグネット25の各々は、ヨーク31に配置されている。
<Yoke 31 and auxiliary yoke 31d>
The yoke 31 is a magnet base (magnetic body) having a substantially rectangular flat plate shape when viewed in the Y direction. The yoke 31 has a central region 31C on a surface 31S of the yoke 31.
The auxiliary yoke 31d is a portion adjacent to the yoke 31. The auxiliary yoke 31d is made of a magnetic material or a dielectric material.
Each of the multiple magnets 25 that make up the magnet unit MU is disposed on a yoke 31 .

<周縁磁石部32及び中央磁石部33>
周縁磁石部32は、ヨーク31の平面において、中央磁石部33から離間している。周縁磁石部32は、この中央磁石部33を囲むように周設された略長円の環磁石である。
中央磁石部33は、直線形状を有する複合磁石体である。複合磁石体の長手方向は、Z方向に対応している。中央磁石部33は、ヨーク31の中央領域31CのX方向における中央位置31CPに配置される。
<Peripheral magnet portion 32 and central magnet portion 33>
The peripheral magnet portion 32 is spaced apart from the central magnet portion 33 on the plane of the yoke 31. The peripheral magnet portion 32 is a substantially elliptical ring magnet provided so as to surround the central magnet portion 33.
The central magnet portion 33 is a linear composite magnet body. The longitudinal direction of the composite magnet body corresponds to the Z direction. The central magnet portion 33 is disposed at a central position 31CP of the central region 31C of the yoke 31 in the X direction.

中央磁石部33及び周縁磁石部32は、ヨーク31の表面31Sに形成された磁気回路を構成する。この磁気回路は、バッキングプレート24に重なって配置されている。
マグネット25の長手方向であるZ方向の中央部分MPにおいて、中央磁石部33及び周縁磁石部32は互いに平行である。中央磁石部33及び周縁磁石部32は互いに平行である領域は、平行領域PRである。
The central magnet portion 33 and the peripheral magnet portion 32 constitute a magnetic circuit formed on the surface 31S of the yoke 31. This magnetic circuit is disposed so as to overlap the backing plate 24.
The central magnet portion 33 and the peripheral magnet portion 32 are parallel to each other in the central portion MP in the Z direction, which is the longitudinal direction of the magnet 25. The region where the central magnet portion 33 and the peripheral magnet portion 32 are parallel to each other is the parallel region PR.

中央磁石部33は、中央磁石部33が延在するZ方向において、複数の磁石に分割されている。言い換えると、中央磁石部33は、分割された複数の磁石より構成されている。分割された複数の磁石がZ方向に連続的に配置されることで、中央磁石部33が形成されている。
同様に、周縁磁石部32は、周縁磁石部32が延在するZ方向において、複数の磁石に分割されている。言い換えると、周縁磁石部32は、分割された複数の磁石より構成されている。分割された複数の磁石がZ方向に連続的に配置されることで、周縁磁石部32が形成されている。
さらに、周縁磁石部32は、図5及び図6に示すように、Z方向の端部に位置する端部周縁磁石部32aを有する。端部周縁磁石部32aは、X方向に延在する。また、周縁磁石部32は、第1周縁磁石部32bを有する。第1周縁磁石部32bは、Z方向において端部周縁磁石部32aに隣接する。第1周縁磁石部32bは、長手方向となるZ方向に延在する。
端部周縁磁石部32aは、第1周縁磁石部32bに隣接する位置で、Z方向に延在する部分を有していてもよい。言い換えると、図5に示すように、Z方向におけるマグネット25の一端において、端部周縁磁石部32aは、略C字形状を有してもよい。また、Z方向におけるマグネット25の他端において、端部周縁磁石部32aは、略逆C字形状を有してもよい。
The central magnet portion 33 is divided into a plurality of magnets in the Z direction in which the central magnet portion 33 extends. In other words, the central magnet portion 33 is composed of a plurality of divided magnets. The central magnet portion 33 is formed by arranging the plurality of divided magnets continuously in the Z direction.
Similarly, the peripheral magnet portion 32 is divided into a plurality of magnets in the Z direction in which the peripheral magnet portion 32 extends. In other words, the peripheral magnet portion 32 is composed of a plurality of divided magnets. The peripheral magnet portion 32 is formed by arranging the plurality of divided magnets continuously in the Z direction.
5 and 6, the peripheral magnet portion 32 has an end peripheral magnet portion 32a located at the end in the Z direction. The end peripheral magnet portion 32a extends in the X direction. The peripheral magnet portion 32 also has a first peripheral magnet portion 32b. The first peripheral magnet portion 32b is adjacent to the end peripheral magnet portion 32a in the Z direction. The first peripheral magnet portion 32b extends in the Z direction, which is the longitudinal direction.
The end peripheral magnet portion 32a may have a portion extending in the Z direction at a position adjacent to the first peripheral magnet portion 32b. In other words, as shown in Fig. 5, at one end of the magnet 25 in the Z direction, the end peripheral magnet portion 32a may have a substantially C-shape. Also, at the other end of the magnet 25 in the Z direction, the end peripheral magnet portion 32a may have a substantially inverted C-shape.

周縁磁石部32は、Z方向に延在する第2周縁磁石部32cを有する。第2周縁磁石部32cは、長手方向において第1周縁磁石部32bに隣接する。第2周縁磁石部32cは、Z方向において、第1周縁磁石部32bに対して端部周縁磁石部32aとは逆側に位置する。
周縁磁石部32は、Z方向に延在する第3周縁磁石部32dを有する。第3周縁磁石部32dは、長手方向において第2周縁磁石部32cに隣接する。第3周縁磁石部32dは、Z方向において、第2周縁磁石部32cに対して第1周縁磁石部32bとは逆側に位置する。
周縁磁石部32は、Z方向に延在する第4周縁磁石部32eを有する。第4周縁磁石部32eは、長手方向において第3周縁磁石部32dに隣接する。第4周縁磁石部32eは、Z方向において、第3周縁磁石部32dに対して第2周縁磁石部32cとは逆側に位置する。
周縁磁石部32は、Z方向に延在する第5周縁磁石部32fを有する。第5周縁磁石部32fは、長手方向において第4周縁磁石部32eに隣接する。第5周縁磁石部32fは、Z方向において、第4周縁磁石部32eに対して第3周縁磁石部32dとは逆側に位置する。
The peripheral magnet portion 32 has a second peripheral magnet portion 32c extending in the Z direction. The second peripheral magnet portion 32c is adjacent to the first peripheral magnet portion 32b in the longitudinal direction. The second peripheral magnet portion 32c is located on the opposite side of the first peripheral magnet portion 32b from the end peripheral magnet portion 32a in the Z direction.
The peripheral magnet portion 32 has a third peripheral magnet portion 32d extending in the Z direction. The third peripheral magnet portion 32d is adjacent to the second peripheral magnet portion 32c in the longitudinal direction. The third peripheral magnet portion 32d is located on the opposite side of the second peripheral magnet portion 32c from the first peripheral magnet portion 32b in the Z direction.
The peripheral magnet portion 32 has a fourth peripheral magnet portion 32e extending in the Z direction. The fourth peripheral magnet portion 32e is adjacent to the third peripheral magnet portion 32d in the longitudinal direction. The fourth peripheral magnet portion 32e is located on the opposite side of the third peripheral magnet portion 32d from the second peripheral magnet portion 32c in the Z direction.
The peripheral magnet portion 32 has a fifth peripheral magnet portion 32f extending in the Z direction. The fifth peripheral magnet portion 32f is adjacent to the fourth peripheral magnet portion 32e in the longitudinal direction. The fifth peripheral magnet portion 32f is located on the opposite side of the fourth peripheral magnet portion 32e from the third peripheral magnet portion 32d in the Z direction.

さらに、周縁磁石部32は、Z方向に延在する分割部分(図4参照)を有する。分割部分は、第5周縁磁石部32fに隣接する。周縁磁石部32の分割部分は、平行領域PRに位置する。
周縁磁石部32において、端部周縁磁石部32a、第1周縁磁石部32b、第2周縁磁石部32c、第3周縁磁石部32d、及び第4周縁磁石部32eの各々は、永久磁石である。
周縁磁石部32において、端部周縁磁石部32a、第1周縁磁石部32b、第2周縁磁石部32c、第3周縁磁石部32d、及び第4周縁磁石部32eの各々は、独立的に異なる磁場を発生するように構成されてもよいし、等しい強さの磁場を発生するように構成されてもよい。
周縁磁石部32において、第5周縁磁石部32f、及び、第5周縁磁石部32fからZ方向にさらに延在する分割部分は、永久磁石である。
Furthermore, the peripheral edge magnet portion 32 has a divided portion (see FIG. 4) extending in the Z direction. The divided portion is adjacent to the fifth peripheral edge magnet portion 32f. The divided portion of the peripheral edge magnet portion 32 is located in the parallel region PR.
In the peripheral magnet portion 32, each of the end peripheral magnet portion 32a, the first peripheral magnet portion 32b, the second peripheral magnet portion 32c, the third peripheral magnet portion 32d, and the fourth peripheral magnet portion 32e is a permanent magnet.
In the peripheral magnet portion 32, each of the end peripheral magnet portion 32a, the first peripheral magnet portion 32b, the second peripheral magnet portion 32c, the third peripheral magnet portion 32d, and the fourth peripheral magnet portion 32e may be configured to generate a different magnetic field independently, or may be configured to generate a magnetic field of equal strength.
In the peripheral magnet portion 32, the fifth peripheral magnet portion 32f and a divided portion extending further in the Z direction from the fifth peripheral magnet portion 32f are permanent magnets.

中央磁石部33は、図5及び図6に示すように、第1コイル部35bを有する。第1コイル部35bは、長手方向となるZ方向における端部に位置する。第1コイル部35bは、Z方向において端部周縁磁石部32aに隣接する。第1コイル部35bは、図5における紙面垂直方向となるY方向に平行な軸線の回りに巻回されたコイル線で構成される。具体的に、第1コイル部35bは、Y方向に平行な第1芯部34bを有し、第1芯部34bの周りに巻回されたコイル線で構成される。第1芯部34bは、コイルの中心に位置する。
第1芯部34bは、永久磁石である。第1コイル部35bは、Z方向において、第1周縁磁石部32bと一致する位置に配置される。第1芯部34bの中心は、Z方向において、第1周縁磁石部32bの中央位置とほぼ同じ位置に配置される。第1コイル部35bは、端部周縁磁石部32a及び第1周縁磁石部32bに接触していない。
As shown in Figures 5 and 6, the central magnet portion 33 has a first coil portion 35b. The first coil portion 35b is located at the end in the Z direction, which is the longitudinal direction. The first coil portion 35b is adjacent to the end peripheral magnet portion 32a in the Z direction. The first coil portion 35b is composed of a coil wire wound around an axis parallel to the Y direction, which is the direction perpendicular to the paper surface in Figure 5. Specifically, the first coil portion 35b has a first core portion 34b parallel to the Y direction, and is composed of a coil wire wound around the first core portion 34b. The first core portion 34b is located at the center of the coil.
The first core portion 34b is a permanent magnet. The first coil portion 35b is disposed at a position that coincides with the first peripheral magnet portion 32b in the Z direction. The center of the first core portion 34b is disposed at a position that is substantially the same as the center position of the first peripheral magnet portion 32b in the Z direction. The first coil portion 35b is not in contact with the end peripheral magnet portion 32a and the first peripheral magnet portion 32b.

中央磁石部33は、第1コイル部35bに隣接する第2コイル部35cを有する。第2コイル部35cは、Z方向において、第1コイル部35bに対して端部周縁磁石部32aとは逆側に位置する。第2コイル部35cは、第2コイル部35cの中心に位置する第2芯部34cを有する。第2芯部34cは、永久磁石である。第2コイル部35cは、Z方向において、第2周縁磁石部32cと一致する位置に配置される。第2芯部34cの中心は、Z方向において、第2周縁磁石部32cの中央位置とほぼ同じ位置に配置される。第2コイル部35cは、第1コイル部35b及び第2周縁磁石部32cに接触していない。The central magnet portion 33 has a second coil portion 35c adjacent to the first coil portion 35b. The second coil portion 35c is located on the opposite side of the end peripheral magnet portion 32a with respect to the first coil portion 35b in the Z direction. The second coil portion 35c has a second core portion 34c located at the center of the second coil portion 35c. The second core portion 34c is a permanent magnet. The second coil portion 35c is located at a position that coincides with the second peripheral magnet portion 32c in the Z direction. The center of the second core portion 34c is located at approximately the same position as the center position of the second peripheral magnet portion 32c in the Z direction. The second coil portion 35c is not in contact with the first coil portion 35b and the second peripheral magnet portion 32c.

中央磁石部33は、第2コイル部35cに隣接する第3コイル部35dを有する。第3コイル部35dは、Z方向において、第2コイル部35cに対して第1コイル部35bとは逆側に位置する。第3コイル部35dは、第3コイル部35dの中心に位置する第3芯部34dを有する。第3芯部34dは、永久磁石である。第3コイル部35dは、Z方向において、第3周縁磁石部32dと一致する位置に配置される。第3芯部34dの中心は、Z方向において、第3周縁磁石部32dの中央位置とほぼ同じ位置に配置される。第3コイル部35dは、第2コイル部35c及び第3周縁磁石部32dに接触していない。The central magnet portion 33 has a third coil portion 35d adjacent to the second coil portion 35c. The third coil portion 35d is located on the opposite side of the first coil portion 35b with respect to the second coil portion 35c in the Z direction. The third coil portion 35d has a third core portion 34d located at the center of the third coil portion 35d. The third core portion 34d is a permanent magnet. The third coil portion 35d is located at a position that coincides with the third peripheral magnet portion 32d in the Z direction. The center of the third core portion 34d is located at approximately the same position as the central position of the third peripheral magnet portion 32d in the Z direction. The third coil portion 35d is not in contact with the second coil portion 35c and the third peripheral magnet portion 32d.

中央磁石部33は、第3コイル部35dに隣接する第4コイル部35eを有する。第4コイル部35eは、Z方向において、第3コイル部35dに対して第2コイル部35cとは逆側に位置する。第4コイル部35eは、第4コイル部35eの中心に位置する第4芯部34eを有する。第4芯部34eは、永久磁石である。第4コイル部35eは、Z方向において、第4周縁磁石部32eと一致する位置に配置される。第4芯部34eの中心は、Z方向において、第4周縁磁石部32eの中央位置とほぼ同じ位置に配置される。第4コイル部35eは、第3コイル部35d及び第4周縁磁石部32eに接触していない。The central magnet portion 33 has a fourth coil portion 35e adjacent to the third coil portion 35d. The fourth coil portion 35e is located on the opposite side of the second coil portion 35c with respect to the third coil portion 35d in the Z direction. The fourth coil portion 35e has a fourth core portion 34e located at the center of the fourth coil portion 35e. The fourth core portion 34e is a permanent magnet. The fourth coil portion 35e is located at a position that coincides with the fourth peripheral magnet portion 32e in the Z direction. The center of the fourth core portion 34e is located at approximately the same position as the central position of the fourth peripheral magnet portion 32e in the Z direction. The fourth coil portion 35e is not in contact with the third coil portion 35d and the fourth peripheral magnet portion 32e.

中央磁石部33は、第4コイル部35eに隣接する第5磁石部37を有する。第5磁石部37は、Z方向において、第4コイル部35eに対して第3コイル部35dとは逆側に位置する。第5磁石部37は、永久磁石である。第5磁石部37は、Z方向において、第5周縁磁石部32fと一致する位置に配置される。第5磁石部37は、第5周縁磁石部32fとほぼ平行に配置される。第5磁石部37は、図5に示すように、X方向において、第1芯部34b~第4芯部34eとほぼ同じ位置に配置される。言い換えると、第1芯部34b~第4芯部34e及び第5磁石部37は、Z方向に並んでいる。第5磁石部37は、Z方向において、第5周縁磁石部32fとほぼ同じ長さを有する。第5磁石部37は、第4コイル部35e及び第5周縁磁石部32fに接触していない。 The central magnet portion 33 has a fifth magnet portion 37 adjacent to the fourth coil portion 35e. The fifth magnet portion 37 is located on the opposite side of the third coil portion 35d with respect to the fourth coil portion 35e in the Z direction. The fifth magnet portion 37 is a permanent magnet. The fifth magnet portion 37 is arranged at a position that coincides with the fifth peripheral magnet portion 32f in the Z direction. The fifth magnet portion 37 is arranged approximately parallel to the fifth peripheral magnet portion 32f. As shown in FIG. 5, the fifth magnet portion 37 is arranged at approximately the same position as the first core portion 34b to the fourth core portion 34e in the X direction. In other words, the first core portion 34b to the fourth core portion 34e and the fifth magnet portion 37 are aligned in the Z direction. The fifth magnet portion 37 has approximately the same length as the fifth peripheral magnet portion 32f in the Z direction. The fifth magnet portion 37 is not in contact with the fourth coil portion 35e and the fifth peripheral magnet portion 32f.

さらに、中央磁石部33は、Z方向に延在する分割部分を有する。分割部分は、第5磁石部37に隣接する。中央磁石部33の分割部分は、平行領域PRに位置する。
中央磁石部33において、第1コイル部35b、第2コイル部35c、第3コイル部35d、及び第4コイル部35eの各々は、電力供給機能を有する制御部26(図3参照)に接続されている。つまり、制御部26は、電源として機能する。
中央磁石部33において、第1コイル部35b、第2コイル部35c、第3コイル部35d、及び第4コイル部35eの各々には、独立的に電流が供給される。これにより、第1コイル部35b、第2コイル部35c、第3コイル部35d、及び第4コイル部35eは、互いに異なる磁場を発生することが可能となっている。
Furthermore, the central magnet portion 33 has a divided portion extending in the Z direction. The divided portion is adjacent to the fifth magnet portion 37. The divided portion of the central magnet portion 33 is located in the parallel region PR.
In the central magnet portion 33, the first coil portion 35b, the second coil portion 35c, the third coil portion 35d, and the fourth coil portion 35e are each connected to a control portion 26 (see FIG. 3) having a power supply function. In other words, the control portion 26 functions as a power source.
In the central magnet section 33, currents are independently supplied to the first coil section 35b, the second coil section 35c, the third coil section 35d, and the fourth coil section 35e, which allows the first coil section 35b, the second coil section 35c, the third coil section 35d, and the fourth coil section 35e to generate magnetic fields different from one another.

さらに、中央磁石部33は、Z方向に延在する長芯部36を有する。
中央磁石部33において、第1芯部34b、第2芯部34c、第3芯部34d、第4芯部34eの各々は、Y方向においてヨーク31とは反対側に位置する端部を有する。この4つの端部は、長芯部36と隣接する。長芯部36は、第5磁石部37とほぼ同じX方向位置に配置される。言い換えると、長芯部36及び第5磁石部37は、Z方向に並んでいる。長芯部36は、永久磁石または磁性体である。
中央磁石部33において、長芯部36は、周縁磁石部32の端部周縁磁石部32a、第1周縁磁石部32b、第2周縁磁石部32c、第3周縁磁石部32d、第4周縁磁石部32eと磁気回路を構成する。
中央磁石部33において、第1コイル部35b~第4コイル部35eの各々は、独立的に電流が供給されるように構成されている。これにより、長芯部36と周縁磁石部32とで構成される磁気回路における磁場強度及び発生磁場の分布を調整することが可能となっている。
Furthermore, the central magnet portion 33 has a long core portion 36 extending in the Z direction.
In the central magnet portion 33, the first core portion 34b, the second core portion 34c, the third core portion 34d, and the fourth core portion 34e each have an end portion located on the opposite side to the yoke 31 in the Y direction. These four ends are adjacent to the long core portion 36. The long core portion 36 is disposed at approximately the same position in the X direction as the fifth magnet portion 37. In other words, the long core portion 36 and the fifth magnet portion 37 are aligned in the Z direction. The long core portion 36 is a permanent magnet or a magnetic material.
In the central magnet portion 33, the long core portion 36 forms a magnetic circuit with the end peripheral magnet portion 32a, the first peripheral magnet portion 32b, the second peripheral magnet portion 32c, the third peripheral magnet portion 32d, and the fourth peripheral magnet portion 32e of the peripheral magnet portion 32.
In the central magnet section 33, the first coil section 35b to the fourth coil section 35e are configured to be supplied with current independently, which makes it possible to adjust the magnetic field strength and distribution of the generated magnetic field in the magnetic circuit formed by the long core section 36 and the peripheral magnet section 32.

なお、上述した例においては、中央磁石部33を構成する第1コイル部35b~第4コイル部35eは電磁石であるが、中央磁石部33の構成は電磁石に限定されない。中央磁石部33として、長芯部36に対応する永久磁石を用いることもできる。図5は、Z方向におけるマグネット25の一端を示したが、マグネット25の他端においても、上述したマグネット25の一端と同等の構成が採用されてもよい。In the above example, the first coil portion 35b to the fourth coil portion 35e constituting the central magnet portion 33 are electromagnets, but the configuration of the central magnet portion 33 is not limited to an electromagnet. A permanent magnet corresponding to the long core portion 36 may also be used as the central magnet portion 33. Although FIG. 5 shows one end of the magnet 25 in the Z direction, the same configuration as that of the one end of the magnet 25 described above may also be adopted for the other end of the magnet 25.

<マグネット走査部29>
カソード装置10は、マグネット走査部29を備える。マグネット走査部29は、マグネットユニットMUを1つの走査方向である揺動方向に移動させる。揺動方向は、複数のマグネットユニットMUが立設されるZ方向と直交するX方向である。すなわち、マグネット走査部29は、マグネットユニットMUとガラス基板11とを相対的に往復的に移動させることが可能である。
マグネット走査部29は、ターゲット23に対するマグネットユニットMUの位置を変える。マグネット走査部29は、マグネットユニットMUを構成する複数のマグネット25の相対位置関係を変えずに、マグネットユニットMUを揺動することが可能である。
つまり、マグネットユニットMUは、ターゲット23に対して、マグネット走査部29によってターゲット23の粒子放出面と平行に移動(揺動)可能である。
<Magnet Scanning Unit 29>
The cathode device 10 includes a magnet scanning unit 29. The magnet scanning unit 29 moves the magnet unit MU in a swinging direction, which is one scanning direction. The swinging direction is an X direction perpendicular to the Z direction in which the multiple magnet units MU are erected. In other words, the magnet scanning unit 29 can move the magnet unit MU and the glass substrate 11 back and forth relative to each other.
The magnet scanner 29 changes the position of the magnet unit MU with respect to the target 23. The magnet scanner 29 is capable of swinging the magnet unit MU without changing the relative positional relationship of the multiple magnets 25 that constitute the magnet unit MU.
That is, the magnet unit MU can be moved (oscillated) by the magnet scanning unit 29 relative to the target 23 in parallel to the particle emission surface of the target 23 .

マグネット走査部29は、例えば、レールと、ローラと、複数のモータ等から構成される。レールは、走査方向に延びる。ローラは、カソードユニット22におけるX方向の2つの端部の各々に取り付けられている。モータは、ローラの各々を自転させる。マグネット走査部29は、走査方向に延びるレールを有するLMガイド等から構成されてもよい。
マグネット走査部29のレールは、走査方向(X方向)においてターゲット23と同程度かそれよりも大きい幅を有する。なお、マグネット走査部29は、走査方向に複数のマグネット25を一体として移動させることが可能であれば、マグネット走査部29の構成は上述した構成に限定されない。レール、ローラ、及びモータを有する構成以外の構成がマグネット走査部29に適用されてもよい。
The magnet scanning unit 29 is composed of, for example, rails, rollers, and multiple motors. The rails extend in the scanning direction. The rollers are attached to each of the two ends of the cathode unit 22 in the X direction. The motors rotate each of the rollers. The magnet scanning unit 29 may be composed of an LM guide or the like having rails extending in the scanning direction.
The rails of the magnet scanning unit 29 have a width in the scanning direction (X direction) that is equal to or greater than that of the target 23. Note that the configuration of the magnet scanning unit 29 is not limited to the above-mentioned configuration as long as the magnet scanning unit 29 can move the multiple magnets 25 as a unit in the scanning direction. Configurations other than those having rails, rollers, and a motor may be applied to the magnet scanning unit 29.

<補助マグネット27>
図4に示すように、2本の補助マグネット27は、X方向におけるマグネットユニットMUの両端に配置されている。言い換えると、マグネットユニットMUのX方向における一端(第1端)に、一方の補助マグネット27(第1補助マグネット)が配置されている。マグネットユニットMUのX方向における他端(第2端)に、他方の補助マグネット27(第2補助マグネット)が配置されている。
補助マグネット27は、ターゲット23に対してガラス基板11の反対側に配置されている。補助マグネット27は、第1マグネット25F及び第9マグネット25Nの各々において、磁気回路を形成するヨーク31に取り付け固定される。
<Auxiliary magnet 27>
4, the two auxiliary magnets 27 are disposed at both ends of the magnet unit MU in the X direction. In other words, one auxiliary magnet 27 (first auxiliary magnet) is disposed at one end (first end) of the magnet unit MU in the X direction. The other auxiliary magnet 27 (second auxiliary magnet) is disposed at the other end (second end) of the magnet unit MU in the X direction.
The auxiliary magnet 27 is disposed on the opposite side of the glass substrate 11 with respect to the target 23. The auxiliary magnet 27 is attached and fixed to a yoke 31 that forms a magnetic circuit in each of the first magnet 25F and the ninth magnet 25N.

なお、本実施形態においては、マグネットユニットMUは、9本のマグネット25の配列で構成されている。マグネットユニットMUのX方向における一端側(第1端側、第1配列端)には、第1マグネット25Fが配置されている。マグネットユニットMUのX方向における他端側(第2端側、第2配列端)には、第9マグネット25Nが配置されている。
この構成において、一方の補助マグネット27は、X方向における第2マグネット25Sとは反対側の第1マグネット25Fの端部(外縁)に設けられている。他方の補助マグネット27は、X方向における第8マグネット25Eとは反対側の第9マグネット25Nの端部(外縁)に設けられている。
言い換えると、X方向におけるマグネットユニットMUの一方の端部である揺動端に、一方の補助マグネット27が位置している。また、X方向におけるマグネットユニットMUの他方の端部である揺動端に、他方の補助マグネット27が位置している。すなわち、補助マグネット27は、X方向における端部のマグネットユニットMUにおける第1揺動端に位置するマグネットの外縁と、第2揺動端に位置するマグネットの外縁とに配置される。
In this embodiment, the magnet unit MU is configured with an arrangement of nine magnets 25. A first magnet 25F is arranged at one end side (first end side, first arrangement end) of the magnet unit MU in the X direction. A ninth magnet 25N is arranged at the other end side (second end side, second arrangement end) of the magnet unit MU in the X direction.
In this configuration, one auxiliary magnet 27 is provided at the end (outer edge) of the first magnet 25F opposite the second magnet 25S in the X direction, and the other auxiliary magnet 27 is provided at the end (outer edge) of the ninth magnet 25N opposite the eighth magnet 25E in the X direction.
In other words, one auxiliary magnet 27 is located at a swing end, which is one end of the magnet unit MU in the X direction. Also, the other auxiliary magnet 27 is located at a swing end, which is the other end of the magnet unit MU in the X direction. That is, the auxiliary magnets 27 are disposed at the outer edge of the magnet located at the first swing end of the magnet unit MU at the end in the X direction and at the outer edge of the magnet located at the second swing end.

つまり、補助マグネット27は、複数のマグネット25のうち、第1揺動端に位置するマグネット25に沿って、第1揺動端に位置するマグネット25が形成する磁力線を第2揺動端に向けて傾ける機能を有する。補助マグネット27は、第1揺動端に位置する前記マグネット27に沿って第1揺動端に対して第2揺動端と逆側に配置されている。In other words, the auxiliary magnet 27 has a function of tilting the magnetic field lines formed by the magnet 25 located at the first oscillation end toward the second oscillation end along the magnet 25 located at the first oscillation end among the multiple magnets 25. The auxiliary magnet 27 is disposed on the opposite side of the first oscillation end to the second oscillation end along the magnet 27 located at the first oscillation end.

補助マグネット27は、図4~図6に示すように、周縁磁石部32と平行な直線状のマグネットである。補助マグネット27は、Z方向に延在している。補助マグネット27は、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32と同じ極性を有する。つまり、図6に示すように、周縁磁石部32がN極であれば、補助マグネット27は、周縁磁石部32と同じ極性、すなわち、N極である。
補助マグネット27は、X方向におけるマグネットユニットMUの両端の最も外側に位置している。すなわち、補助マグネット27は、X方向における第1マグネット25Fの最も外側の位置する周縁磁石部32に隣接するように設けられている。また、補助マグネット27は、X方向における第9マグネット25Nの最も外側の位置する周縁磁石部32に隣接するように設けられている。言い換えると、補助マグネット27は、第2マグネット25S~第8マグネット25Eには設けられていない。
つまり、補助マグネット27は、X方向でターゲット23の端部に対応する位置のみに設けられる。
As shown in Figures 4 to 6, the auxiliary magnet 27 is a linear magnet parallel to the peripheral magnet portion 32. The auxiliary magnet 27 extends in the Z direction. The auxiliary magnet 27 has the same polarity as the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27. In other words, as shown in Figure 6, if the peripheral magnet portion 32 is an N pole, the auxiliary magnet 27 has the same polarity as the peripheral magnet portion 32, i.e., an N pole.
The auxiliary magnets 27 are located on the outermost ends of the magnet unit MU in the X direction. That is, the auxiliary magnets 27 are provided adjacent to the outermost peripheral magnet portion 32 of the first magnet 25F in the X direction. The auxiliary magnets 27 are also provided adjacent to the outermost peripheral magnet portion 32 of the ninth magnet 25N in the X direction. In other words, the auxiliary magnets 27 are not provided on the second magnets 25S to the eighth magnets 25E.
In other words, the auxiliary magnets 27 are provided only at positions corresponding to the ends of the target 23 in the X direction.

補助マグネット27は、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32と同じ長さを有する。つまり、補助マグネット27のZ方向の寸法は、X方向におけるマグネットユニットMUの両端に位置する第1マグネット25F及び第9マグネット25Nの各々のZ方向の寸法とほぼ等しい。ここで、補助マグネット27のZ方向の寸法は、第1マグネット25F及び第9マグネット25Nの各々のZ方向の寸法に対してプラスマイナス5mm程度である。The auxiliary magnet 27 has the same length as the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27. In other words, the Z-direction dimension of the auxiliary magnet 27 is approximately equal to the Z-direction dimension of each of the first magnet 25F and the ninth magnet 25N located at both ends of the magnet unit MU in the X-direction. Here, the Z-direction dimension of the auxiliary magnet 27 is approximately plus or minus 5 mm relative to the Z-direction dimension of each of the first magnet 25F and the ninth magnet 25N.

補助マグネット27は、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32と同様に、断面視において矩形形状を有する磁石である。補助マグネット27は、Z方向の全長で、周縁磁石部32と同じ断面形状を有する。補助マグネット27は、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32に対して、X方向で極めて近接する。具体的には、図6に示すように、補助マグネット27は、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32に対して、X方向で極めて近接して接触しているか、後述するように、X方向において所定の距離だけ離間することもできる。The auxiliary magnet 27 is a magnet having a rectangular shape in cross section, similar to the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27. The auxiliary magnet 27 has the same cross-sectional shape as the peripheral magnet portion 32 over its entire length in the Z direction. The auxiliary magnet 27 is very close in the X direction to the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27. Specifically, as shown in FIG. 6, the auxiliary magnet 27 can be in very close contact in the X direction with the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27, or can be spaced a predetermined distance apart in the X direction, as described below.

補助マグネット27は、突条27aを有する。本実施形態において、突条27aは、マグネット25の周縁磁石部32の端面30(磁極平面)によって形成されるZX平面に対して、ターゲット23に向かって突出する凸部がZ方向に連続した部位である。言い換えると、突条27aは、Z方向に延在しつつ、ZX平面からY方向に向けて突出している。以下の説明では、端面30を磁極平面30と称する場合がある。The auxiliary magnet 27 has a protrusion 27a. In this embodiment, the protrusion 27a is a portion where a convex portion protruding toward the target 23 continues in the Z direction with respect to the ZX plane formed by the end face 30 (magnetic pole plane) of the peripheral magnet portion 32 of the magnet 25. In other words, the protrusion 27a extends in the Z direction and protrudes from the ZX plane in the Y direction. In the following description, the end face 30 may be referred to as the magnetic pole plane 30.

なお、突条27aの先端は、磁極平面30よりもターゲット23に向かって突出していてもよい。突条27aの先端は、Y方向で磁極平面30と同じ位置にあってもよい。突条27aの先端は、磁極平面30よりもターゲット23から離間していてもよい。The tip of the protrusion 27a may protrude further toward the target 23 than the magnetic pole plane 30. The tip of the protrusion 27a may be in the same position as the magnetic pole plane 30 in the Y direction. The tip of the protrusion 27a may be farther away from the target 23 than the magnetic pole plane 30.

補助マグネット27は、磁極平面30に対して傾斜している。つまり、補助マグネット27は、図6に示すように、磁極となる端面がZX平面に対して、角度θだけ傾いていてもよい。ここで、角度θは、ターゲット23の表面23aの法線であるY方向に対して傾斜する角度である。言い換えると、補助マグネット27は、Z方向に平行な軸線の回りに角度θだけ回転している。この角度θを「マグネット傾斜角」と称することもできる。The auxiliary magnet 27 is inclined with respect to the magnetic pole plane 30. In other words, as shown in FIG. 6, the end face of the auxiliary magnet 27 that becomes the magnetic pole may be inclined at an angle θ with respect to the ZX plane. Here, the angle θ is the angle of inclination with respect to the Y direction that is the normal to the surface 23a of the target 23. In other words, the auxiliary magnet 27 rotates by an angle θ around an axis that is parallel to the Z direction. This angle θ can also be referred to as the "magnet inclination angle."

「マグネット傾斜角」について、より具体的に説明する。
補助マグネット27は、第1磁極面27Fと、第1磁極面27Fとは反対側に位置する第2磁極面27Sとを有する。第1磁極面27Fは、バッキングプレート24に面している。言い換えると、第1磁極面27Fは、バッキングプレート24とマグネット25との間の空間SPに露出している。第2磁極面27Sは、後述する補助ヨーク31dに接触する面である。
第1磁極面27Fの中央位置、即ち、第1角部C1と第2角部C2との間の中央位置は、符号27Qで示されている。第2磁極面27Sの中央位置、即ち、第3角部C3と第4角部C4との間の中央位置は、符号27Rで示されている。
補助マグネット27においては、第1磁極面27F及び第2磁極面27Sに対して垂直であり、かつ、中央位置27Q、27Rを通る線は、マグネット傾斜線27Dである。言い換えると、中央位置27Rを通り、かつ、第2磁極面27Sに垂直な線がマグネット傾斜線27Dである。マグネット傾斜線27Dと、ターゲット23の表面23aの法線であるY方向との間の角度θがマグネット傾斜角である。第2磁極面27Sから第1磁極面27Fに向けて延在するマグネット傾斜線27Dは、マグネット25の揺動領域SWに向いている。角度θは、0degから90degの範囲内、より好ましくは、0degから60degの範囲内、さらに、0degから45degの範囲内、0degから30degの範囲内である。
The "magnet tilt angle" will now be described in more detail.
The auxiliary magnet 27 has a first magnetic pole face 27F and a second magnetic pole face 27S located on the opposite side to the first magnetic pole face 27F. The first magnetic pole face 27F faces the backing plate 24. In other words, the first magnetic pole face 27F is exposed to a space SP between the backing plate 24 and the magnet 25. The second magnetic pole face 27S is a surface that comes into contact with an auxiliary yoke 31d described later.
The center position of the first magnetic pole face 27F, i.e., the center position between the first corner C1 and the second corner C2, is indicated by reference symbol 27Q. The center position of the second magnetic pole face 27S, i.e., the center position between the third corner C3 and the fourth corner C4, is indicated by reference symbol 27R.
In the auxiliary magnet 27, a line perpendicular to the first magnetic pole face 27F and the second magnetic pole face 27S and passing through the central positions 27Q and 27R is the magnetic tilt line 27D. In other words, a line passing through the central position 27R and perpendicular to the second magnetic pole face 27S is the magnetic tilt line 27D. The angle θ between the magnetic tilt line 27D and the Y direction that is the normal to the surface 23a of the target 23 is the magnetic tilt angle. The magnetic tilt line 27D extending from the second magnetic pole face 27S toward the first magnetic pole face 27F faces the swing region SW of the magnet 25. The angle θ is within a range of 0 deg to 90 deg, more preferably within a range of 0 deg to 60 deg, further within a range of 0 deg to 45 deg, or within a range of 0 deg to 30 deg.

<補助マグネット27の変形例>
図27は、補助マグネット27の変形例を示している。
図27に示す補助マグネット27は、断面視において五角形形状を有する。補助マグネット27は、頂点を有する第1磁極面27Fと、第2磁極面27Sとを有する。第1磁極面27Fは、2つの面を有する。2つの面を繋ぐ頂点が中央位置27Qに相当する。第2磁極面27Sは、中央位置27Rを有する。補助マグネット27の第1磁極面27Fの中央位置27Qには、突条27aが形成されている。突条27aは、凸状形状を有する。
図27に示す補助マグネット27においては、第2磁極面27Sに対して垂直であり、かつ、中央位置27Q、27Rを通る線は、マグネット傾斜線27Dである。マグネット傾斜線27Dと、ターゲット23の表面23aの法線であるY方向との間の角度θがマグネット傾斜角である。第2磁極面27Sから第1磁極面27Fに向けて延在するマグネット傾斜線27Dは、マグネット25の揺動領域SWに向いている。
<Modifications of the auxiliary magnet 27>
FIG. 27 shows a modified example of the auxiliary magnet 27.
The auxiliary magnet 27 shown in Fig. 27 has a pentagonal shape in cross section. The auxiliary magnet 27 has a first magnetic pole face 27F having an apex, and a second magnetic pole face 27S. The first magnetic pole face 27F has two faces. The apex connecting the two faces corresponds to a central position 27Q. The second magnetic pole face 27S has a central position 27R. A protrusion 27a is formed at the central position 27Q of the first magnetic pole face 27F of the auxiliary magnet 27. The protrusion 27a has a convex shape.
27, a line that is perpendicular to the second magnetic pole face 27S and passes through the central positions 27Q and 27R is a magnet tilt line 27D. The angle θ between the magnet tilt line 27D and the Y direction that is the normal to the surface 23a of the target 23 is the magnet tilt angle. The magnet tilt line 27D that extends from the second magnetic pole face 27S toward the first magnetic pole face 27F is oriented toward the swing region SW of the magnet 25.

補助マグネット27の磁気強度は、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32の磁気強度と同等かまたは小さい。具体的には、補助マグネット27の磁気強度は、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32の磁気強度の1/2~3/4、あるいは、1/2~1/3の範囲内とすることができる。周縁磁石部32の磁気強度が、補助マグネット27の磁気強度の1~1.5倍、あるいは、1.1~1.4倍、例えば、1.39倍程度とすることができる。The magnetic strength of the auxiliary magnet 27 is equal to or smaller than the magnetic strength of the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27. Specifically, the magnetic strength of the auxiliary magnet 27 can be within a range of 1/2 to 3/4, or 1/2 to 1/3, of the magnetic strength of the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27. The magnetic strength of the peripheral magnet portion 32 can be 1 to 1.5 times, or 1.1 to 1.4 times, for example, approximately 1.39 times, of the magnetic strength of the auxiliary magnet 27.

補助マグネット27は、図6に示すように、補助ヨーク31dを介してヨーク31に固定される。補助ヨーク31dは、ヨーク31のX方向における端部に隣接している。補助ヨーク31dは、ヨーク31と一体に形成されてもよい。この場合、補助ヨーク31dは、ヨーク31と同じ材料で形成されている。補助ヨーク31dは、磁性体または誘電体からなる。補助ヨーク31d及び補助マグネット27は、ヨーク31から取り外し可能である。
補助マグネット27は、固定部材27gによって、上述した所定の角度θが得られるように補助ヨーク31dに固定される。これにより、補助マグネット27の第2磁極面27Sが補助ヨーク31dに当接している。これにより、中央磁石部33、周縁磁石部32、及びヨーク31によって形成された磁気回路と、補助マグネット27及び補助ヨーク31dによって形成された磁気回路とが組み合わされた磁気回路が得られる。
As shown in FIG. 6 , the auxiliary magnet 27 is fixed to the yoke 31 via an auxiliary yoke 31d. The auxiliary yoke 31d is adjacent to an end of the yoke 31 in the X direction. The auxiliary yoke 31d may be formed integrally with the yoke 31. In this case, the auxiliary yoke 31d is formed of the same material as the yoke 31. The auxiliary yoke 31d is made of a magnetic or dielectric material. The auxiliary yoke 31d and the auxiliary magnet 27 are removable from the yoke 31.
The auxiliary magnet 27 is fixed to the auxiliary yoke 31d by the fixing member 27g so as to obtain the above-mentioned predetermined angle θ. This causes the second magnetic pole surface 27S of the auxiliary magnet 27 to abut against the auxiliary yoke 31d. This results in a magnetic circuit that combines the magnetic circuit formed by the central magnet portion 33, the peripheral magnet portion 32, and the yoke 31 with the magnetic circuit formed by the auxiliary magnet 27 and the auxiliary yoke 31d.

本実施形態におけるカソードユニット22では、図3及び図4に示すように、スパッタ粒子をターゲットから放出してガラス基板11上に膜を形成する。このとき、マグネット走査部29は、マグネットユニットMUを揺動端Reversと揺動端Forwardとの間で往復移動させる。ここで、本実施形態において、揺動端Forwardは、「第1揺動端」の一例である。揺動端Reversは、「第2揺動端」の一例である。なお、揺動端Forwardは「第2揺動端」である場合には、揺動端Reversは、「第1揺動端」となる。In the cathode unit 22 in this embodiment, as shown in Figures 3 and 4, sputter particles are emitted from the target to form a film on the glass substrate 11. At this time, the magnet scanning unit 29 moves the magnet unit MU back and forth between the oscillation end Reverse and the oscillation end Forward. Here, in this embodiment, the oscillation end Forward is an example of the "first oscillation end". The oscillation end Reverse is an example of the "second oscillation end". Note that when the oscillation end Forward is the "second oscillation end", the oscillation end Reverse becomes the "first oscillation end".

カソードユニット22では、マグネット走査部29は、複数のマグネット25で構成された多連マグネットであるマグネットユニットMUをまとめて移動させる。具体的に、図3に示すように、マグネット走査部29は、まず、揺動方向(X方向)における中央位置centerから右向きに揺動端ForwardまでマグネットユニットMUを移動させる。その後、マグネット走査部29は、揺動端Forwardから左向きに中央位置centerを経由して揺動端ReversまでマグネットユニットMUを移動させる。その後、マグネット走査部29は、揺動端Reversから中央位置centerまでマグネットユニットMUを移動させる。このような1連の移動動作によって、1スキャンが終了する。カソードユニット22では、このスキャンを複数回繰り返す。In the cathode unit 22, the magnet scanning unit 29 moves the magnet unit MU, which is a multiple magnet composed of multiple magnets 25, all together. Specifically, as shown in FIG. 3, the magnet scanning unit 29 first moves the magnet unit MU from the center position center in the swing direction (X direction) to the right to the swing end Forward. Then, the magnet scanning unit 29 moves the magnet unit MU from the swing end Forward to the left via the center position center to the swing end Reverse. Then, the magnet scanning unit 29 moves the magnet unit MU from the swing end Reverse to the center position center. One scan is completed by such a series of movement operations. In the cathode unit 22, this scan is repeated multiple times.

同時に、マグネットユニットMUを構成する第1マグネット25F~第9マグネット25Nの各々では、電源として機能する制御部26から、Z方向の端部における中央磁石部33の第1コイル部35b、第2コイル部35c、第3コイル部35d、及び第4コイル部35eに対して電流が印加される。これにより、マグネット25が磁場を形成する。このとき、中央磁石部33と周縁磁石部32とヨーク31で磁気回路が形成される。さらに、第1マグネット25F及び第9マグネット25Nにおいては、補助マグネット27及び補助ヨーク31dによっても磁気回路が形成される。 At the same time, in each of the first magnet 25F to the ninth magnet 25N that make up the magnet unit MU, a current is applied from the control unit 26, which functions as a power source, to the first coil portion 35b, the second coil portion 35c, the third coil portion 35d, and the fourth coil portion 35e of the central magnet portion 33 at the end in the Z direction. This causes the magnet 25 to generate a magnetic field. At this time, a magnetic circuit is formed by the central magnet portion 33, the peripheral magnet portion 32, and the yoke 31. Furthermore, in the first magnet 25F and the ninth magnet 25N, a magnetic circuit is also formed by the auxiliary magnet 27 and the auxiliary yoke 31d.

次に、本実施形態に係るスパッタリング装置1において、ガラス基板11に対する成膜について説明する。Next, we will explain film formation on the glass substrate 11 in the sputtering apparatus 1 of this embodiment.

まず、スパッタリング装置1の外部から内部にガラス基板11が搬入される。次に、ガラス基板11は、ロード・アンロード室2内の位置決め部材に載置される。これにより、ガラス基板11は、位置決め部材上で所定位置に配置するようにアライメントされる(図1参照)。First, the glass substrate 11 is carried into the interior of the sputtering apparatus 1 from the outside. Next, the glass substrate 11 is placed on a positioning member in the load/unload chamber 2. This aligns the glass substrate 11 so that it is placed at a predetermined position on the positioning member (see FIG. 1).

次に、ロード・アンロード室2の位置決め部材に載置されたガラス基板11は、搬送装置3aのロボットハンドで支持される。ガラス基板11は、ロード・アンロード室2から取り出される。そして、ガラス基板11は、搬送室3を経由して成膜室4へ搬送される。Next, the glass substrate 11 placed on the positioning member of the load/unload chamber 2 is supported by the robot hand of the transport device 3a. The glass substrate 11 is removed from the load/unload chamber 2. The glass substrate 11 is then transported to the film formation chamber 4 via the transport chamber 3.

このとき、成膜室4において、基板保持部13が駆動部によって揺動軸が回転され、基板保持部13は、水平載置位置に配置される。さらに、図示しないリフトピン移動部によって、リフトピンは、基板保持部13から上方に突出した準備位置に配置されている。
この状態で、成膜室4へ到達したガラス基板11が、搬送装置3aによって基板保持部13の上側に挿入される。
At this time, in the film formation chamber 4, the swing axis of the substrate holding part 13 is rotated by the drive part, and the substrate holding part 13 is placed in a horizontal placement position. Furthermore, the lift pins are placed in a preparation position protruding upward from the substrate holding part 13 by a lift pin moving part (not shown).
In this state, the glass substrate 11 that has reached the film formation chamber 4 is inserted above the substrate holding portion 13 by the transport device 3a.

次いで、搬送装置3aのロボットハンドが基板保持部13に近接することで、基板保持部13の所定の面内の位置にガラス基板11がアライメントされた状態として、リフトピン上にガラス基板11が載置される。その後、搬送ロボット3aのアームが、搬送室3へ後退する。そして、リフトピンが下降し、ガラス基板11が基板保持部13上に支持される。Next, the robot hand of the transport device 3a approaches the substrate holding unit 13, and the glass substrate 11 is placed on the lift pins with the glass substrate 11 aligned at a predetermined position within the surface of the substrate holding unit 13. The arm of the transport robot 3a then retreats to the transport chamber 3. The lift pins then descend, and the glass substrate 11 is supported on the substrate holding unit 13.

次いで、揺動軸が回動されることで、基板保持部13によってガラス基板11が保持された状態で、ガラス基板11は、鉛直処理位置に到達するように立ち上がる。これにより、ガラス基板11によって成膜口4bがほぼ閉塞され、ガラス基板11が成膜位置に保持される。この状態で、マグネットユニットMUによって生成された磁場により、ターゲット23の表面23aとガラス基板11との間にプラズマが発生する。ターゲット23がスパッタリングされ、ターゲット23を構成する材料がガラス基板11の表面に付着する。これにより、ガラス基板11に対して成膜処理が行われる。 Next, the oscillation axis is rotated, and the glass substrate 11, held by the substrate holder 13, rises to reach the vertical processing position. As a result, the film formation port 4b is almost blocked by the glass substrate 11, and the glass substrate 11 is held at the film formation position. In this state, a plasma is generated between the surface 23a of the target 23 and the glass substrate 11 due to the magnetic field generated by the magnet unit MU. The target 23 is sputtered, and the material that constitutes the target 23 adheres to the surface of the glass substrate 11. As a result, a film formation process is performed on the glass substrate 11.

成膜処理が終了した際には、揺動軸が回動されることで、基板保持部13によってガラス基板11が保持された状態で、ガラス基板11は、水平載置位置に到達する。
成膜処理が終了したガラス基板11は、搬送装置3aによって、成膜室4から取り出される。そして、ガラス基板11は、搬送室3を経由してロード・アンロード室2から取り出される。
When the film formation process is completed, the oscillation axis is rotated so that the glass substrate 11 reaches a horizontal placement position while being held by the substrate holder 13 .
After the film formation process, the glass substrate 11 is removed from the film formation chamber 4 by the transfer device 3a. Then, the glass substrate 11 is removed from the load/unload chamber 2 via the transfer chamber 3.

以下、本実施形態における補助マグネット27の作用について説明する。
図7は、補助マグネット27の作用を説明するためのターゲット表面を模式図である。図8は、補助マグネット27の作用を説明するための図であり、補助マグネット27がない場合における電子トラッキング状態を示す模式図である。図9は、補助マグネット27の作用を説明するための図であり、補助マグネット27がない場合における磁力線の向きを示す模式図である。まず、補助マグネット27のない場合について説明する。
The function of the auxiliary magnet 27 in this embodiment will be described below.
Fig. 7 is a schematic diagram of the target surface for explaining the function of the auxiliary magnet 27. Fig. 8 is a schematic diagram for explaining the function of the auxiliary magnet 27, showing the electron tracking state when the auxiliary magnet 27 is not present. Fig. 9 is a schematic diagram for explaining the function of the auxiliary magnet 27, showing the direction of the magnetic field lines when the auxiliary magnet 27 is not present. First, the case when the auxiliary magnet 27 is not present will be described.

上述したように、複数のマグネット25を有するマグネットユニットMUによって形成された磁場により、ターゲット23の表面23aとガラス基板11との間にプラズマを発生させる。この状態で、後述するスパッタ条件とすることで、ガラス基板11の表面に成膜をおこなう。As described above, a magnetic field formed by the magnet unit MU having multiple magnets 25 generates plasma between the surface 23a of the target 23 and the glass substrate 11. In this state, a film is formed on the surface of the glass substrate 11 under the sputtering conditions described below.

ここで、スパッタリング中、図9に示すように、N極の周縁磁石部32からS極の中央磁石部33へと磁力線が形成される。中央磁石部33と周縁磁石部32とヨーク31で磁気回路が形成されている。
これにより、図8に示すように、磁力線に沿って電子がトラッキングされる。
9, during sputtering, magnetic field lines are formed from the N-pole peripheral magnet portion 32 to the S-pole central magnet portion 33. The central magnet portion 33, the peripheral magnet portion 32, and the yoke 31 form a magnetic circuit.
This causes the electrons to be tracked along the magnetic field lines, as shown in FIG.

このとき、ターゲット23の揺動領域SWのうち揺動端となる位置では、図9に示すように、N極の周縁磁石部32から生じる磁力線は、マグネット25に近接しているアノード28に向けて延びる。ターゲット23の表面23aにおいては、磁力線密度が低下する。つまり、図8に示すように、トラッキングされる電子密度が不充分になり、プラズマ密度が不充分になる。この結果、図7に示すように、ターゲット23の表面23aにおけるエロージョン領域が形成されず、X方向の両端で、非エロージョン領域E1が形成される。
N極の周縁磁石部32からの磁力線は、図9において、Y方向に向かうに連れて、X方向で左向きに傾いてアノード28に向かっている。
At this time, at the position of the oscillation end of the oscillation region SW of the target 23, as shown in Fig. 9, the magnetic field lines generated from the N-pole peripheral magnet portion 32 extend toward the anode 28 close to the magnet 25. The magnetic field line density decreases on the surface 23a of the target 23. That is, as shown in Fig. 8, the density of tracked electrons becomes insufficient, and the plasma density becomes insufficient. As a result, as shown in Fig. 7, no erosion region is formed on the surface 23a of the target 23, and non-erosion regions E1 are formed at both ends in the X direction.
In FIG. 9, the magnetic field lines from the N-pole peripheral magnet portion 32 are inclined leftward in the X direction toward the anode 28 as they move in the Y direction.

また、N極の周縁磁石部32からS極の中央磁石部33へと磁力線が形成される。この磁力線により、ターゲット23の表面23aにおいては、周縁磁石部32によって囲まれた中央磁石部33の周囲を電子が周回する。このとき、マグネット25の長手方向で電子の移動方向の端部、つまり、中央磁石部33に沿ってZ方向に移動してきた電子が、端部周縁磁石部32aに沿ってX方向に曲がる領域の付近で、その移動速度が遅くなり密度が上昇する。 Magnetic lines of force are also formed from the north pole peripheral magnet portion 32 to the south pole central magnet portion 33. These magnetic lines of force cause electrons to circulate around the central magnet portion 33, which is surrounded by the peripheral magnet portion 32, on the surface 23a of the target 23. At this time, the electrons moving in the Z direction along the end of the longitudinal direction of the magnet 25, that is, along the central magnet portion 33, slow down in their moving speed and increase in density near the region where they bend in the X direction along the end peripheral magnet portion 32a.

その結果、端部周縁磁石部32aから周縁磁石部32に沿って、電子がX方向からZ方向に曲がる位置においては、密度が減少する。この結果、ターゲット23の表面23aにおけるエロージョンが減少し、非エロージョン領域E2が形成される。この現象は、隣り合うマグネット25においては、中央磁石部33のまわりを回る電子の向きが逆になって打ち消し合って相殺される。このため、X方向の両端となる2本のマグネット25において発現する。しかも、X方向におけるマグネットユニットMUの両端に位置するマグネット25の各々では、非エロージョン領域E2の形成される位置は、Z方向で反対側となる。As a result, density decreases at the position where electrons bend from the X direction to the Z direction along the peripheral magnet portion 32a from the end peripheral magnet portion 32. As a result, erosion on the surface 23a of the target 23 decreases, and a non-erosion region E2 is formed. This phenomenon occurs in the two magnets 25 at both ends in the X direction, as the directions of the electrons circulating around the central magnet portion 33 are reversed in adjacent magnets 25, canceling each other out. For this reason, it occurs in the two magnets 25 at both ends in the X direction. Moreover, in each of the magnets 25 located at both ends of the magnet unit MU in the X direction, the positions where the non-erosion region E2 is formed are opposite in the Z direction.

この結果、補助マグネット27のない場合には、図7に示すように、ターゲット23の四隅のうち、対角となる2箇所に非エロージョン領域E2が形成される。図7においては、左下と右上の角部付近に非エロージョン領域が形成される。また、このように非エロージョン領域E1、E2が形成されると、対角となる2箇所以外にも、非エロージョン領域E3が形成されやすい。これは、非エロージョン領域が形成された場合、印加された供給電力がプラズマ発生に消費されずに余剰となる。この余剰電力が、対角となる2箇所の非エロージョン領域とは異なる領域に対して再分配される、あるいは、全体の電圧(電力)変動として吸収される。従って、電圧変動のようにプラズマ発生条件が変動してしまうと考えられる。As a result, in the absence of the auxiliary magnet 27, as shown in FIG. 7, non-erosion regions E2 are formed in two diagonal corners of the target 23. In FIG. 7, non-erosion regions are formed near the lower left and upper right corners. In addition, when non-erosion regions E1 and E2 are formed in this way, non-erosion region E3 is likely to be formed in addition to the two diagonal corners. This is because when a non-erosion region is formed, the applied supply power is not consumed in plasma generation and becomes surplus. This surplus power is redistributed to a region other than the two diagonal non-erosion regions, or is absorbed as an overall voltage (power) fluctuation. Therefore, it is thought that the plasma generation conditions fluctuate like voltage fluctuations.

図10は、補助マグネット27の作用を説明するための図であり、補助マグネット27がある場合における電子トラッキング状態を示す模式図である。図11は、補助マグネット27の作用を説明するための図であり、補助マグネット27がある場合における磁力線の向きを示す模式図である。
次に、補助マグネット27のある場合について説明する。
Fig. 10 is a diagram for explaining the function of the auxiliary magnet 27, and is a schematic diagram showing the electron tracking state when the auxiliary magnet 27 is present. Fig. 11 is a diagram for explaining the function of the auxiliary magnet 27, and is a schematic diagram showing the direction of the magnetic field lines when the auxiliary magnet 27 is present.
Next, the case where the auxiliary magnet 27 is provided will be described.

ここで、スパッタリング中、図11に示すように、N極の周縁磁石部32からS極の中央磁石部33へと磁力線が形成される。このとき、中央磁石部33と周縁磁石部32とヨーク31に加えて、補助マグネット27と補助ヨーク31dとも含んで磁気回路が形成されている。
これにより、図10に示すように、磁力線に沿って電子がトラッキングされる。
11, during sputtering, magnetic field lines are formed from the N-pole peripheral magnet portion 32 to the S-pole central magnet portion 33. At this time, a magnetic circuit is formed including the central magnet portion 33, the peripheral magnet portion 32, and the yoke 31, as well as the auxiliary magnet 27 and the auxiliary yoke 31d.
This causes the electrons to be tracked along the magnetic field lines, as shown in FIG.

このとき、ターゲット23の揺動領域のうち揺動端となる位置では、図11に示すように、N極の周縁磁石部32からの磁力線が、補助マグネット27からの磁力線によってアノード28に向かわないように、磁極平面30に直交するY方向、あるいは、X方向で右向きに傾いている。
すると、ターゲット23の表面23aにおいては、磁力線密度が低下することがない。つまり、図10に示すように、トラッキングされる電子密度が充分に維持され、プラズマ密度が充分に維持される。この結果、図7に示したターゲット23の表面23aにおいて、X方向におけるマグネットユニットMUの両端に位置するマグネット25の各々に形成されていた非エロージョン領域E1を抑制することができる。
At this time, at the position that is the oscillation end of the oscillation region of the target 23, as shown in Figure 11, the magnetic field lines from the N-pole peripheral magnet portion 32 are inclined to the right in the Y direction perpendicular to the magnetic pole plane 30 or in the X direction so that they are not directed toward the anode 28 by the magnetic field lines from the auxiliary magnet 27.
As a result, the magnetic field line density does not decrease on the surface 23a of the target 23. In other words, the tracked electron density is sufficiently maintained, and the plasma density is sufficiently maintained, as shown in Fig. 10. As a result, on the surface 23a of the target 23 shown in Fig. 7, the non-erosion regions E1 formed in each of the magnets 25 located at both ends of the magnet unit MU in the X direction can be suppressed.

また、補助マグネット27を含む構造においては、中央磁石部33と周縁磁石部32とヨーク31と補助マグネット27と補助ヨーク31dとを含む磁気回路が形成されている。このため、N極の周縁磁石部32からS極の中央磁石部33へと向かう磁力線により、ターゲット23の表面23aにおいて周縁磁石部32によって囲まれた中央磁石部33の周囲を電子が周回する。マグネット25の長手方向での電子の移動方向の端部で、中央磁石部33に沿ってZ方向に移動してきた電子は、端部周縁磁石部32aに沿ってX方向に曲がるが、電子の移動速度が遅くなることがなく、密度上昇が抑制される。 In addition, in the structure including the auxiliary magnet 27, a magnetic circuit is formed including the central magnet portion 33, the peripheral magnet portion 32, the yoke 31, the auxiliary magnet 27, and the auxiliary yoke 31d. Therefore, due to the magnetic field lines from the N-pole peripheral magnet portion 32 to the S-pole central magnet portion 33, electrons circulate around the central magnet portion 33 surrounded by the peripheral magnet portion 32 on the surface 23a of the target 23. At the end of the electron movement direction in the longitudinal direction of the magnet 25, the electrons that have moved in the Z direction along the central magnet portion 33 bend in the X direction along the end peripheral magnet portion 32a, but the electron movement speed does not slow down, and the increase in density is suppressed.

その結果、端部周縁磁石部32aから周縁磁石部32に沿って、電子がX方向からZ方向に曲がる位置においては、密度の減少が発生しない。この結果、X方向におけるマグネットユニットMUの両端に位置する2本のマグネット25において、ターゲット23の表面23aにおける非エロージョン領域E2の形成が、図22に示すように抑制される。つまり、X方向におけるマグネットユニットMUの両端に位置する2本のマグネット25において補助マグネット27が隣接していることで、対角となる2箇所の非エロージョン領域E2の形成が抑制できる。これにより、電圧変動が抑制されて非エロージョン領域E1、E2の形成が抑制されると、対角となる2箇所以外に非エロージョン領域E3が形成されやすくなることを抑制できる。As a result, no decrease in density occurs at the position where the electrons bend from the X direction to the Z direction along the peripheral magnet portion 32a from the end peripheral magnet portion 32. As a result, in the two magnets 25 located at both ends of the magnet unit MU in the X direction, the formation of the non-erosion region E2 on the surface 23a of the target 23 is suppressed as shown in FIG. 22. In other words, the auxiliary magnets 27 are adjacent to each other in the two magnets 25 located at both ends of the magnet unit MU in the X direction, so that the formation of the non-erosion region E2 at two diagonal locations can be suppressed. As a result, when the voltage fluctuation is suppressed and the formation of the non-erosion regions E1 and E2 is suppressed, it is possible to suppress the tendency of the non-erosion region E3 to be formed in locations other than the two diagonal locations.

本実施形態に係るスパッタリング装置1によれば、補助マグネット27によってマグネット25の揺動端においてマグネット25から発生する磁力線を、アノード28に向かわないようにする。これにより、アノード28に吸収される電子の量を減少することが可能である。つまり、マグネット25から発生する磁力線をY方向とするか、Y方向よりも図10の右向きに傾斜させる、すなわち、ターゲットの厚さ方向よりもターゲットの輪郭内向きに傾斜させることができる。これにより、非エロージョン領域E1、E2、E3の低減を図ることができる。 According to the sputtering device 1 of this embodiment, the auxiliary magnet 27 prevents the magnetic field lines generated from the magnet 25 at the swing end of the magnet 25 from being directed toward the anode 28. This makes it possible to reduce the amount of electrons absorbed by the anode 28. In other words, the magnetic field lines generated from the magnet 25 can be made to be in the Y direction or inclined to the right in FIG. 10 from the Y direction, that is, inclined inward toward the target contour from the thickness direction of the target. This makes it possible to reduce the non-erosion regions E1, E2, and E3.

つまり、非エロージョン領域E1、E2、E3の発生低減により、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。つまり、非エロージョン領域とエロージョン領域との境界が不明瞭になってパーティクル発生の原因となるエロージョン-非エロージョン境界領域の形成が低減されている。In other words, by reducing the occurrence of non-erosion regions E1, E2, and E3, it is possible to suppress the occurrence of particles. In other words, the formation of erosion-non-erosion boundary regions, which cause particles to be generated because the boundary between the non-erosion region and the erosion region becomes unclear, is reduced.

さらに、非エロージョン領域E1~E3発生を抑制することで、供給パワーが再分配されないようにして、電圧変動等によるプラズマ発生条件の部分的変動を抑制し、パーティクル発生、及び、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき等を抑制することができる。 Furthermore, by suppressing the occurrence of non-erosion regions E1 to E3, the supply power is not redistributed, thereby suppressing partial fluctuations in plasma generation conditions due to voltage fluctuations, etc., and suppressing particle generation and variations in film thickness distribution and film quality characteristic distribution, etc.

図12は、本実施形態におけるマグネット25の揺動位置と、プラズマ発生電源からの供給電圧(放電電圧)との関係を示すグラフである。
ここでは、複数のマグネット25を有するマグネットユニットMUを2往復(2スキャン)させている。つまり、マグネットユニットMUは、図12に示す揺動端Forwardから出発して揺動端Reverseまで移動する。次いで、マグネットユニットMUは、反対向きに移動して揺動端Forwardまで戻る。さらに、マグネットユニットMUは、揺動端Forwardから出発して揺動端Reverseまで移動する。次いで、マグネットユニットMUは、反対向きに移動して揺動端Forwardまで戻ってくる。なお、図12では、補助マグネット27を設けた場合を実線で、補助マグネット27を設けない場合を破線で示している。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the oscillation position of the magnet 25 and the supply voltage (discharge voltage) from the plasma generating power supply in this embodiment.
Here, the magnet unit MU having a plurality of magnets 25 is made to make two round trips (two scans). That is, the magnet unit MU starts from the swing end Forward shown in FIG. 12 and moves to the swing end Reverse. Then, the magnet unit MU moves in the opposite direction and returns to the swing end Forward. Furthermore, the magnet unit MU starts from the swing end Forward and moves to the swing end Reverse. Then, the magnet unit MU moves in the opposite direction and returns to the swing end Forward. In FIG. 12, the case where the auxiliary magnet 27 is provided is shown by a solid line, and the case where the auxiliary magnet 27 is not provided is shown by a dashed line.

図12に示すように、補助マグネット27のない場合に比べて、補助マグネット27を設けることで、揺動位置による放電電圧の上下動の変動幅が小さくなっていることがわかる。
また、図12に示すように、補助マグネット27のない場合に比べて、補助マグネット27を設けることで、放電電圧のスパイク変動が抑制されていることがわかる。
As shown in FIG. 12, it can be seen that by providing the auxiliary magnet 27, the fluctuation range of the discharge voltage due to the swing position is reduced compared to the case where the auxiliary magnet 27 is not provided.
Also, as shown in FIG. 12, it can be seen that the provision of the auxiliary magnet 27 suppresses spike fluctuations in the discharge voltage compared to the case where the auxiliary magnet 27 is not provided.

図13には、本実施形態に係るスパッタリング装置1において、補助マグネット27を用いて条件0としたスパッタリングによって成膜した膜の膜厚分布を示す。図14には、本実施形態に係るスパッタリング装置1において、補助マグネット27を用いて条件0としたスパッタリングによって成膜した膜の膜抵抗値(シート抵抗値)Rs分布を示す。 Figure 13 shows the thickness distribution of a film formed by sputtering under condition 0 using the auxiliary magnet 27 in the sputtering device 1 according to this embodiment. Figure 14 shows the film resistance (sheet resistance) Rs distribution of a film formed by sputtering under condition 0 using the auxiliary magnet 27 in the sputtering device 1 according to this embodiment.

図13に示すように、補助マグネット27のない場合に比べて、補助マグネット27を設けることで、膜厚分布を±4.2%の範囲内に納めることができた。
図14に示すように、補助マグネット27のない場合に比べて、補助マグネット27を設けることで、膜抵抗値Rs分布を±12.5%の範囲内に納めることができた。
As shown in FIG. 13, by providing the auxiliary magnets 27, the film thickness distribution could be kept within the range of ±4.2%, compared to the case where the auxiliary magnets 27 were not provided.
As shown in FIG. 14, by providing the auxiliary magnet 27, the distribution of the film resistance value Rs could be kept within the range of ±12.5%, compared to the case where the auxiliary magnet 27 was not provided.

これに対して、補助マグネット27のない場合において、スパッタ成膜条件を3つの条件で変えた場合を図15~図20に示す。図15は、条件1の膜厚分布を示す。図16は、条件1の膜抵抗値分布を示す。図17は、条件2の膜厚分布を示す。図18は、条件2の膜抵抗値分布を示す。図19は、条件3の膜厚分布を示す。図20は、条件3の膜抵抗値分布を示す。 In contrast, Figures 15 to 20 show the case where the sputtering film formation conditions are changed under three conditions when the auxiliary magnet 27 is not used. Figure 15 shows the film thickness distribution under condition 1. Figure 16 shows the film resistance value distribution under condition 1. Figure 17 shows the film thickness distribution under condition 2. Figure 18 shows the film resistance value distribution under condition 2. Figure 19 shows the film thickness distribution under condition 3. Figure 20 shows the film resistance value distribution under condition 3.

条件1~3の結果から、膜厚分布と膜抵抗値分布とはトレードオフの関係にあり、図21に示すように、従来は、3つの条件を結ぶ反比例の線よりも下側となる分布は実現できていなかったことがわかる。これに対して、補助マグネット27を用いた図13及び図14に対応する条件0では、補助マグネット27のない場合に比べて、膜厚分布と膜抵抗値分布とを同時に低下させることができた。 The results of conditions 1 to 3 show that there is a trade-off between film thickness distribution and film resistance distribution, and as shown in Figure 21, it has not been possible to achieve a distribution below the inverse proportional line connecting the three conditions in the past. In contrast, under condition 0 corresponding to Figures 13 and 14, where the auxiliary magnet 27 was used, it was possible to simultaneously reduce the film thickness distribution and film resistance distribution compared to the case without the auxiliary magnet 27.

以下、補助マグネット27とマグネット25との配置及び寸法について説明する。 The arrangement and dimensions of the auxiliary magnet 27 and magnet 25 are explained below.

図6に示すように、補助マグネット27と、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32との配置を設定する。ここで、Y方向とマグネット傾斜線27Dとの傾き角度をθとする。X方向における補助マグネット27と、補助マグネット27に最近接する周縁磁石部32との距離をWxとする。Y方向における補助マグネット27と磁極平面30との距離をWyとする。 As shown in Figure 6, the auxiliary magnet 27 and the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27 are positioned. Here, the inclination angle between the Y direction and the magnet inclination line 27D is θ. The distance in the X direction between the auxiliary magnet 27 and the peripheral magnet portion 32 closest to the auxiliary magnet 27 is Wx. The distance in the Y direction between the auxiliary magnet 27 and the magnetic pole plane 30 is Wy.

ここで、角度θは、Y方向に対する補助マグネット27のN極S極の軸方向との傾き角度である。N極から形成される磁力線が最近接する周縁磁石部32に近接する向きを正の向きとする。言い換えると、第2磁極面27Sから第1磁極面27Fに向けて延在するマグネット傾斜線27Dは、マグネット25の揺動領域SWに向いている。角度θの値を0degから90degまで変化させる。 Here, angle θ is the inclination angle between the axial direction of the north and south poles of the auxiliary magnet 27 and the Y direction. The direction in which the magnetic field lines formed from the north pole approach the nearest peripheral magnet portion 32 is defined as the positive direction. In other words, the magnet inclination line 27D extending from the second magnetic pole surface 27S toward the first magnetic pole surface 27F faces the oscillation region SW of the magnet 25. The value of angle θ is changed from 0 deg to 90 deg.

また、距離Wxは、補助マグネット27と最近接する周縁磁石部32とがX方向で最近接する距離である。補助マグネット27が角度θで傾斜した場合は、補助マグネット27がX方向に突出した突条27bから周縁磁石部32までの距離となる。距離Wxは、0mmから30mmまで変化させる。 Distance Wx is the closest distance in the X direction between the auxiliary magnet 27 and the closest peripheral magnet portion 32. When the auxiliary magnet 27 is tilted at an angle θ, it is the distance from the protrusion 27b of the auxiliary magnet 27 protruding in the X direction to the peripheral magnet portion 32. Distance Wx is changed from 0 mm to 30 mm.

距離Wyは、補助マグネット27のN極の磁極面がターゲット23に向けて最も突出した突条27aと、磁極平面30に対するY方向における距離である。距離Wyが負の値のときは、突条27aが磁極平面30よりもターゲット23から離間していることを示している。距離Wyは、0mmから50mmまで変化させる。Distance Wy is the distance in the Y direction between the protrusion 27a at the point where the magnetic pole face of the N pole of the auxiliary magnet 27 protrudes most toward the target 23 and the magnetic pole plane 30. When distance Wy is a negative value, it indicates that protrusion 27a is farther away from the target 23 than the magnetic pole plane 30. Distance Wy is varied from 0 mm to 50 mm.

図23~図26は、本実施形態におけるマグネット25と補助マグネット27との配置を変化させた際において、アノード28に近接するターゲット23周縁における表面23aでのプラズマ密度を示す。ここで、図23~図26においては、符号『×』、符号『△』、符号『〇』、及び符号『◎』が示されている。この符号は、この順に、プラズマ密度が大きいことを表す。すなわち、符号『×』は、プラズマ密度が最も低いことを示す。符号『◎』は、プラズマ密度が最も高いことを示すとともに、アノード28から離間した位置でのプラズマ密度と同等であることを示す。符号『〇』は、符号『◎』のプラズマ密度の約80%であることを示す。符号『△』は符号『◎』のプラズマ密度の50%以下であることを示す。 Figures 23 to 26 show the plasma density at the surface 23a on the periphery of the target 23 close to the anode 28 when the arrangement of the magnet 25 and auxiliary magnet 27 in this embodiment is changed. Here, in Figures 23 to 26, the symbols "x", "△", "o", and "◎" are shown. These symbols indicate increasing plasma density in that order. That is, the symbol "x" indicates the lowest plasma density. The symbol "◎" indicates the highest plasma density and indicates that it is equivalent to the plasma density at a position away from the anode 28. The symbol "◯" indicates that the plasma density is approximately 80% of the plasma density of the symbol "◎". The symbol "△" indicates that the plasma density is 50% or less of the plasma density of the symbol "◎".

図23~図26に示す結果から、角度θが90degではプラズマ密度が変化しないことがわかる。また、角度θと距離Wxと距離Wyとは、互いに独立したパラメータではないことがわかる。角度θと距離Wxと距離Wyにおいては、最近接する周縁磁石部32の磁力線を揺動領域の内側に押し付けるような傾きが得られれば、例えば、距離Wxのみでその好適な範囲が設定される値ではないことがわかる。 From the results shown in Figures 23 to 26, it can be seen that the plasma density does not change when the angle θ is 90 deg. It can also be seen that the angle θ, the distance Wx, and the distance Wy are not independent parameters. If an inclination is obtained at the angle θ, the distance Wx, and the distance Wy that presses the magnetic field lines of the nearest peripheral magnet section 32 toward the inside of the oscillation region, it can be seen that the preferred range is not set by the distance Wx alone, for example.

具体的には、
θ=0deg、-10mm≦Wy≦10mm、0mm≦Wx≦20mm、
θ=30deg、-10mm≦Wy≦10mm、0mm≦Wx≦30mm、
θ=60deg、0mm≦Wy≦10mm、20mm≦Wx≦30mm、
を好適な範囲とすることができる。
in particular,
θ=0deg, -10mm≦Wy≦10mm, 0mm≦Wx≦20mm,
θ=30deg, -10mm≦Wy≦10mm, 0mm≦Wx≦30mm,
θ=60deg, 0mm≦Wy≦10mm, 20mm≦Wx≦30mm,
can be set to a suitable range.

さらに、(θ[deg]、Wx[mm]、Wy[mm])が、
(0、0、-10)(0、0、0)(0、0、10)(0、10、0)(30、0、-10)(30、0、0)(30、0、10)(30、10、0)(30、10、10)(30、20、0)(30、20、10)(30、30、10)(60、30、0)
の各点を結んだ範囲とすることもできる。
Furthermore, (θ [deg], Wx [mm], Wy [mm]) is
(0, 0, -10) (0, 0, 0) (0, 0, 10) (0, 10, 0) (30, 0, -10) (30, 0, 0) (30, 0, 10) (30, 10, 0) (30, 10, 10) (30, 20, 0) (30, 20, 10) (30, 30, 10) (60, 30, 0)
It is also possible to define the range as the area connecting each point.

<磁場生成領域MG1、MG2、MG3の変形例>
上述した実施形態においては、9本のマグネット25の各々を構成する複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3がZ方向において連続的に繋がっている構造について説明した。本変形例では、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3がZ方向において分割されている分割構造を説明する。分割構造においては、例えば、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3が一つずつに分割されてもよい。また、2個、3個、又は4個の磁場生成領域によって1つの単位領域を形成し、複数の単位領域が互いに分割されていてもよい。
<Modifications of magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3>
In the above-described embodiment, a structure in which the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, and MG3 constituting each of the nine magnets 25 are continuously connected in the Z direction has been described. In this modified example, a divided structure in which the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, and MG3 are divided in the Z direction will be described. In the divided structure, for example, the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, and MG3 may be divided one by one. Also, one unit region may be formed by two, three, or four magnetic field generating regions, and the multiple unit regions may be divided from each other.

第2マグネット25S~第8マグネット25Eの各々において、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3の各々は、分割ヨークと、分割周縁磁石部と、分割中央磁石部とを有する。
さらに、第1マグネット25F及び第9マグネット25Nの各々において、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3の各々は、分割ヨークと、分割周縁磁石部と、分割中央磁石部と、分割補助マグネットとを有する。
ここで、分割ヨークは、上述したヨーク31に対応する。分割周縁磁石部は、上述した周縁磁石部32に対応する。分割中央磁石部は、上述した中央磁石部33に対応する。分割補助マグネットは、上述した補助マグネット27に対応する。
In each of the second magnet 25S to the eighth magnet 25E, each of the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3 has a divided yoke, a divided peripheral magnet portion, and a divided central magnet portion.
Furthermore, in each of the first magnet 25F and the ninth magnet 25N, each of the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3 has a split yoke, a split peripheral magnet portion, a split central magnet portion, and a split auxiliary magnet.
Here, the split yoke corresponds to the above-mentioned yoke 31. The split peripheral magnet portion corresponds to the above-mentioned peripheral magnet portion 32. The split central magnet portion corresponds to the above-mentioned central magnet portion 33. The split auxiliary magnet corresponds to the above-mentioned auxiliary magnet 27.

9本のマグネット25の各々に関し、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3の各々の位置は、Z方向及びY方向において調整可能である。位置が調整された複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3を有するマグネット25は、マグネット走査部29によって揺動可能である。 For each of the nine magnets 25, the position of each of the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3 can be adjusted in the Z direction and the Y direction. The magnet 25 having the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3 whose positions have been adjusted can be swung by the magnet scanning unit 29.

成膜領域全体に対する成膜状態の制御のため、例えば、Z方向及びY方向において、プラズマ発生に関する磁束密度の条件を調整する場合である。本変形例によれば、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3が分割されているため、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3のZ方向及びY方向における位置が調整することができる。このため、複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3の各々において磁束密度の条件を調整することが可能である。
複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3の各々をZ方向及びY方向において調整することで、複数の磁場生成領域の各々では、第1揺動端に位置するマグネット25における周縁磁極の磁力線を分割補助マグネットによって必要な方向に傾斜させることができる。複数の磁場生成領域MG1、MG2、MG3の各々において、磁力線が必要な方向に傾斜させた状態を維持することができる。
In order to control the film formation state for the entire film formation region, for example, the magnetic flux density conditions related to plasma generation are adjusted in the Z and Y directions. According to this modification, since the multiple magnetic field generation regions MG1, MG2, and MG3 are divided, the positions of the multiple magnetic field generation regions MG1, MG2, and MG3 in the Z and Y directions can be adjusted. Therefore, it is possible to adjust the magnetic flux density conditions in each of the multiple magnetic field generation regions MG1, MG2, and MG3.
By adjusting each of the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3 in the Z direction and the Y direction, in each of the multiple magnetic field generating regions, the magnetic field lines of the peripheral magnetic pole of the magnet 25 located at the first oscillation end can be tilted in a required direction by the divided auxiliary magnets. In each of the multiple magnetic field generating regions MG1, MG2, MG3, a state in which the magnetic field lines are tilted in the required direction can be maintained.

以下、本発明にかかる実施例を説明する。 Below, we will explain the embodiments of the present invention.

ここで、本発明におけるスパッタリングによる成膜の具体例としておこなう確認試験について説明する。ここでは、ターゲット23における非エロージョン領域の確認、膜厚分布測定、シート抵抗値分布測定をおこなった。Here, we will explain the confirmation tests performed as a specific example of film formation by sputtering in the present invention. Here, we confirmed the non-erosion areas of the target 23, measured the film thickness distribution, and measured the sheet resistance distribution.

<実験例1>
実施形態で示した補助マグネット27を有するスパッタリング装置1を用いて、揺動幅がセンターから82.5mmとした。つまり、揺動端Reversから揺動端ForwardまでのX方向における揺動距離の半分が82.5mmである。
<Experimental Example 1>
Using the sputtering apparatus 1 having the auxiliary magnet 27 shown in the embodiment, the oscillation width was set to 82.5 mm from the center. In other words, half of the oscillation distance in the X direction from the oscillation end Reverse to the oscillation end Forward is 82.5 mm.

ここでは、成膜における諸元を示す。
・条件0
ターゲット組成:ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)
基板寸法(X方向×Z方向):1500mm×1800mm
膜組成:ITO
成膜厚さ:80nm
供給電力(プラズマ形成電力):15kW
バイアス電力:未使用
供給ガス及びガス流量:Ar 120sccm
雰囲気圧:0.2Pa
成膜時間:53sec
Here, the parameters for film formation are shown.
・Condition 0
Target composition: ITO (Indium Tin Oxide)
Board dimensions (X direction x Z direction): 1500 mm x 1800 mm
Film composition: ITO
Film thickness: 80 nm
Supply power (plasma generation power): 15 kW
Bias power: Not used Supply gas and gas flow rate: Ar 120 sccm
Atmospheric pressure: 0.2 Pa
Film forming time: 53 seconds

補助マグネット27のX方向における幅寸法(磁極面の幅):185mm
角度θ:30°
Wx:17mm
Wy:20mm
補助ヨーク31d:SUS430
この結果、図13、図14、図21に示すように、膜厚分布4.2%以内、シート抵抗分布12.5%以内の成膜特性を得ることができた。
Width dimension of auxiliary magnet 27 in the X direction (width of pole face): 185 mm
Angle θ: 30°
Wx: 17mm
Wy: 20 mm
Auxiliary yoke 31d: SUS430
As a result, as shown in FIGS. 13, 14 and 21, film formation characteristics with a film thickness distribution of 4.2% or less and a sheet resistance distribution of 12.5% or less could be obtained.

<実験例2~4>
補助マグネット27を用いずに、同様にITO膜を成膜した。
・条件1
ターゲット組成:ITO
基板寸法(X方向×Z方向):1500mm×1800mm
膜組成:ITO
成膜厚さ:80nm
供給電力(プラズマ形成電力):30kW
バイアス電力:未使用
供給ガス及びガス流量:Ar 120sccm
雰囲気圧:0.2Pa
成膜時間:65sec
<Experimental Examples 2 to 4>
An ITO film was formed in the same manner without using the auxiliary magnet 27 .
Condition 1
Target composition: ITO
Board dimensions (X direction x Z direction): 1500 mm x 1800 mm
Film composition: ITO
Film thickness: 80 nm
Supply power (plasma generation power): 30 kW
Bias power: Not used Supply gas and gas flow rate: Ar 120 sccm
Atmospheric pressure: 0.2 Pa
Film forming time: 65 seconds

この結果、条件1として、図15、図16、図21に示すように、膜厚分布7.9%、シート抵抗分布11.5%の成膜特性を得ることができた。As a result, under condition 1, film formation characteristics of a film thickness distribution of 7.9% and a sheet resistance distribution of 11.5% were obtained, as shown in Figures 15, 16, and 21.

・条件2
ターゲット組成:ITO
基板寸法(X方向×Z方向):1500mm×1800mm
膜組成:ITO
成膜厚さ:80nm
供給電力(プラズマ形成電力):30kW
バイアス電力:未使用
供給ガス及びガス流量:HO 0.5sccm、Ar 120sccm
雰囲気圧:0.5Pa
成膜時間:74sec
Condition 2
Target composition: ITO
Board dimensions (X direction x Z direction): 1500 mm x 1800 mm
Film composition: ITO
Film thickness: 80 nm
Supply power (plasma generation power): 30 kW
Bias power: not used Supply gas and gas flow rate: H2O 0.5 sccm, Ar 120 sccm
Atmospheric pressure: 0.5 Pa
Film forming time: 74 seconds

この結果、条件2として、図17、図18、図21に示すように、膜厚分布5.5%、シート抵抗分布21.3%の成膜特性を得ることができた。As a result, under condition 2, film formation characteristics of a film thickness distribution of 5.5% and a sheet resistance distribution of 21.3% were obtained, as shown in Figures 17, 18, and 21.

・条件3
ターゲット組成:ITO
基板寸法(X方向×Z方向):1500mm×1800mm
膜組成:ITO
成膜厚さ:80nm
供給電力(プラズマ形成電力):60kW
バイアス電力:未使用
供給ガス及びガス流量:HO 0.5sccm、Ar 360sccm
雰囲気圧:0.3Pa
成膜時間:86sec
Condition 3
Target composition: ITO
Board dimensions (X direction x Z direction): 1500 mm x 1800 mm
Film composition: ITO
Film thickness: 80 nm
Supply power (plasma generation power): 60 kW
Bias power: not used Supply gas and gas flow rate: H2O 0.5 sccm, Ar 360 sccm
Atmospheric pressure: 0.3 Pa
Film forming time: 86 seconds

この結果、条件3として、図19、図20、図21に示すように、膜厚分布4.2%、シート抵抗分布26.6%の成膜特性を得ることができた。As a result, under condition 3, film formation characteristics of a film thickness distribution of 4.2% and a sheet resistance distribution of 26.6% were obtained, as shown in Figures 19, 20, and 21.

<実験例5>
補助マグネット27を設けることなくスパッタリングをおこない、ターゲット表面を目視で観察した。
ターゲット組成:アルミニウム
基板寸法(X方向×Z方向):1500mm×1800mm
<Experimental Example 5>
Sputtering was carried out without providing the auxiliary magnet 27, and the target surface was visually observed.
Target composition: Aluminum Substrate dimensions (X direction x Z direction): 1500 mm x 1800 mm

その結果、図7に示す非エロージョン領域E1の寸法として、11mm、17mm、8mm、11mm等を測定した。図7に示す非エロージョン領域E2の寸法として、19mm、20mmを測定した。図7に示す非エロージョン領域E3の寸法として、10mm、5mm、8mm、10mm等を測定した。
同時に、境界領域は観測され、その寸法は15mm等を測定した。
As a result, the dimensions of the non-erosion region E1 shown in Fig. 7 were measured to be 11 mm, 17 mm, 8 mm, 11 mm, etc. The dimensions of the non-erosion region E2 shown in Fig. 7 were measured to be 19 mm, 20 mm, etc. The dimensions of the non-erosion region E3 shown in Fig. 7 were measured to be 10 mm, 5 mm, 8 mm, 10 mm, etc.
At the same time, the boundary area was observed and its dimensions were measured as 15 mm.

<実験例6>
補助マグネット27を用いてスパッタリングをおこない、ターゲット表面を目視で観察した。
ターゲット組成:アルミニウム
基板寸法(X方向×Z方向):1500mm×1800mm
<Experimental Example 6>
Sputtering was carried out using the auxiliary magnet 27, and the target surface was visually observed.
Target composition: Aluminum Substrate dimensions (X direction x Z direction): 1500 mm x 1800 mm

補助マグネット27のX方向における幅寸法(磁極面の幅)185mm
角度θ:30°
Wx:17mm
Wy:20mm
補助ヨーク31d:SUS430
その結果、図22に示す非エロージョン領域E1の寸法として、22mmを得た。しかしながら、境界領域は観測されなかった。
Width of auxiliary magnet 27 in the X direction (width of pole face) 185 mm
Angle θ: 30°
Wx: 17mm
Wy: 20 mm
Auxiliary yoke 31d: SUS430
As a result, the dimension of the non-eroded region E1 shown in Fig. 22 was 22 mm. However, no boundary region was observed.

<実験例7>
補助マグネット27を用い、(θ[deg]、Wx[mm]、Wy[mm])を図23~図26に示すように変化させて、プラズマ密度を測定した。その結果を図23~図26に示す。これにより、上述したように角度θ、距離Wx、距離Wyにおいて、所定の関係を満たす必要があることがわかった。
<Experimental Example 7>
Using the auxiliary magnet 27, the plasma density was measured by changing (θ [deg], Wx [mm], Wy [mm]) as shown in Figures 23 to 26. The results are shown in Figures 23 to 26. This revealed that it is necessary to satisfy a predetermined relationship between the angle θ, the distance Wx, and the distance Wy, as described above.

さらに、補助マグネット27を用いた実験例6において、スパッタ処理終了後でのターゲット23の表面を確認した。このときの隅部の画像を図28に示す。この結果から、非エロージョン領域の境界が鮮明でぼやけておらず、処理中にプラズマが非エロージョン領域上で消失しておらず、境界領域が観測されていないことがわかる。 Furthermore, in Experimental Example 6, in which the auxiliary magnet 27 was used, the surface of the target 23 was checked after the sputtering process was completed. An image of the corner at this time is shown in Figure 28. From this result, it can be seen that the boundary of the non-erosion region is clear and not blurred, the plasma is not lost on the non-erosion region during the process, and no boundary region is observed.

同様に、補助マグネット27を用いない実験例5において、スパッタ処理終了後でのターゲット23の表面を確認した。このときの隅部の画像を図29に示す。この結果から、非エロージョン領域の境界がぼやけており、処理中にプラズマが非エロージョン領域上で消失しており、境界領域が観測されたことがわかる。Similarly, in Experimental Example 5, in which the auxiliary magnet 27 was not used, the surface of the target 23 was checked after the sputtering process was completed. An image of the corner at this time is shown in Figure 29. From this result, it can be seen that the boundary of the non-erosion region is blurred, the plasma disappears above the non-erosion region during the process, and the boundary region is observed.

これらの結果から、補助マグネット27によって、磁力線をアノード28から離間するように押し込むことで、エロージョン領域-非エロージョン領域の境界領域が減少してパーティクル削減が可能になるとともに、膜厚分布とシート抵抗分布を向上することが可能であることがわかる。 From these results, it can be seen that by using the auxiliary magnet 27 to push the magnetic field lines away from the anode 28, the boundary area between the eroded and non-eroded areas is reduced, making it possible to reduce particles and also to improve the film thickness distribution and sheet resistance distribution.

1…スパッタリング装置
4…成膜室(真空チャンバ)
10…カソード装置
10A…カソードボックス
11…ガラス基板(被成膜基板、透明基板)
13…基板保持部
22…カソードユニット
23…ターゲット
24…バッキングプレート
25…マグネット(磁気回路)
26…制御部
27…補助マグネット
27a…突条
28…アノード
29…マグネット走査部
31…ヨーク
31d…補助ヨーク
32…周縁磁石部
33…中央磁石部
33a…端部磁石部
33b…第1コイル部
41…前側空間
42…裏側空間
MU…マグネットユニット(磁気回路)
1... sputtering device 4... film formation chamber (vacuum chamber)
10: Cathode device 10A: Cathode box 11: Glass substrate (film-forming substrate, transparent substrate)
13... Substrate holder 22... Cathode unit 23... Target 24... Backing plate 25... Magnet (magnetic circuit)
26...Control unit 27...Auxiliary magnet 27a...Protrusion 28...Anode 29...Magnet scanning unit 31...Yoke 31d...Auxiliary yoke 32...Peripheral edge magnet section 33...Central magnet section 33a...End magnet section 33b...First coil section 41...Front space 42...Back space MU...Magnet unit (magnetic circuit)

Claims (5)

被成膜基板の被処理面に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットを備えるスパッタリング装置であって、
前記カソードユニットは、
エロージョン領域が形成されるターゲットと、
前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成する複数のマグネットを有するマグネットユニットと、
前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを、前記被成膜基板の前記被処理面に沿った揺動方向における第1揺動端と第2揺動端との間で、相対的に往復動作可能なマグネット走査部と、
前記被成膜基板の前記被処理面に沿って前記揺動方向に交差する交差方向に延在する前記複数のマグネットのうち、前記第1揺動端に位置するマグネットに沿って、前記第1揺動端に位置する前記マグネットが形成する磁力線を前記第2揺動端に向けて傾ける補助マグネットと、
を有し、
前記補助マグネットは、前記第1揺動端に位置する前記マグネットに沿って前記第1揺動端に対して前記第2揺動端と逆側に配置されており、
前記補助マグネットは、前記マグネットと一体に揺動可能であり、
前記補助マグネットは、前記第1揺動端に位置する前記マグネットと同じ極性を有し、
前記補助マグネットの磁気強度は、前記第1揺動端に位置する前記マグネットの磁気強度と同等かまたは小さく、
前記補助マグネットは、前記マグネットに沿って前記ターゲットに向けて突出する突条を有する、
スパッタリング装置。
A sputtering apparatus including a cathode unit that emits sputter particles toward a surface of a substrate to be processed,
The cathode unit comprises:
a target on which an erosion region is formed;
a magnet unit including a plurality of magnets disposed on the opposite side of the target from the deposition substrate and forming the erosion region in the target;
a magnet scanning unit that can relatively reciprocate the magnet unit and the film formation substrate between a first swing end and a second swing end in a swing direction along the processing surface of the film formation substrate;
an auxiliary magnet that inclines a magnetic field line formed by a magnet located at the first oscillation end toward the second oscillation end along a magnet located at the first oscillation end among the plurality of magnets extending along the processing surface of the film formation substrate in an intersecting direction intersecting the oscillation direction;
having
the auxiliary magnet is disposed on an opposite side of the first swing end to the second swing end along the magnet located at the first swing end,
The auxiliary magnet is capable of swinging integrally with the magnet,
the auxiliary magnet has the same polarity as the magnet located at the first swing end,
The magnetic strength of the auxiliary magnet is equal to or smaller than the magnetic strength of the magnet located at the first swing end,
The auxiliary magnet has a protrusion protruding along the magnet toward the target .
Sputtering equipment.
前記補助マグネットは、前記ターゲットに対して前記被成膜基板の反対側に配置され、かつ、磁気回路を形成するヨークに取り付け固定される、
請求項1に記載のスパッタリング装置。
the auxiliary magnet is disposed on the opposite side of the deposition substrate with respect to the target, and is attached and fixed to a yoke that forms a magnetic circuit;
2. The sputtering apparatus of claim 1 .
前記カソードユニットは、
表面に磁性体からなる中央領域を有する平板状のヨークと、
前記ヨークに隣接した補助ヨークと、
前記ヨークの前記中央領域に直線状に配置された中央磁石部と、
前記中央磁石部を囲むように周設された周縁磁石部と、
前記中央磁石部及び前記周縁磁石部が互いに平行である平行領域と、
前記ヨークの前記表面に設けられた磁気回路と、
前記磁気回路に重ねて配置されたバッキングプレートと、
を有し、
前記マグネットユニットを構成する前記複数のマグネットの各々は、前記ヨークに配置され、
前記補助マグネットは、前記周縁磁石部に平行に配置され、
前記補助マグネットは、前記補助ヨークを介して前記ヨークに固定され、
前記補助ヨークは、磁性体または誘電体からなる、
請求項1又は請求項2に記載のスパッタリング装置。
The cathode unit comprises:
a flat yoke having a central region made of a magnetic material on its surface;
an auxiliary yoke adjacent to the yoke;
a central magnet portion linearly arranged in the central region of the yoke;
A peripheral magnet portion provided so as to surround the central magnet portion;
a parallel region in which the central magnet portion and the peripheral magnet portion are parallel to each other;
a magnetic circuit provided on the surface of the yoke;
A backing plate disposed over the magnetic circuit;
having
Each of the plurality of magnets constituting the magnet unit is disposed on the yoke,
The auxiliary magnets are arranged parallel to the peripheral magnet portion,
the auxiliary magnet is fixed to the yoke via the auxiliary yoke,
The auxiliary yoke is made of a magnetic material or a dielectric material.
The sputtering apparatus according to claim 1 or 2 .
前記補助ヨーク及び前記補助マグネットが、前記ヨークから取り外し可能である、
請求項3に記載のスパッタリング装置。
the auxiliary yoke and the auxiliary magnet are removable from the yoke;
4. The sputtering apparatus according to claim 3 .
前記複数のマグネットのうちの前記第1揺動端に位置する前記マグネットは、前記交差方向に分割された複数の磁場生成領域を有し、
前記磁場生成領域の各々は、分割ヨークと、分割周縁磁石部と、分割中央磁石部と、分割補助マグネットとを有し、
前記交差方向及び前記ヨークの厚さ方向において、前記磁場生成領域の各々の位置は、調整可能であり、
位置が調整された前記複数の磁場生成領域を有する前記マグネットは、前記マグネット走査部によって揺動可能である、
請求項4に記載のスパッタリング装置。
The magnet located at the first swing end among the plurality of magnets has a plurality of magnetic field generating regions divided in the intersecting direction,
Each of the magnetic field generating regions includes a divided yoke, a divided peripheral magnet portion, a divided central magnet portion, and a divided auxiliary magnet,
The position of each of the magnetic field generating regions in the transverse direction and in the thickness direction of the yoke is adjustable;
The magnet having the plurality of magnetic field generating regions whose positions are adjusted can be swung by the magnet scanning unit.
5. The sputtering apparatus according to claim 4 .
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