JPH01240656A - Three-electrode magnetron sputtering device - Google Patents
Three-electrode magnetron sputtering deviceInfo
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- JPH01240656A JPH01240656A JP6637988A JP6637988A JPH01240656A JP H01240656 A JPH01240656 A JP H01240656A JP 6637988 A JP6637988 A JP 6637988A JP 6637988 A JP6637988 A JP 6637988A JP H01240656 A JPH01240656 A JP H01240656A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔1!I 要〕
三極マグネトロンスパッタリング装置に関し、基板上に
形成される薄膜を均一に形成することを目的・とし、
ウェハに対向させて配設するターゲットと、該ターゲッ
トの両側に取付ける一対の磁石と、上記ターゲット上に
取付けるアノード電極と、上記ターゲットの外端部に取
付ける複数のカソード兼用フィラメントと、該フィラメ
ントの近傍に取付ける複数の不活性ガス供給口とを含み
構成する。[Detailed description of the invention] [1! I Summary] Regarding a triode magnetron sputtering device, the purpose is to uniformly form a thin film on a substrate, and the device includes a target disposed facing the wafer, a pair of magnets attached on both sides of the target, The device includes an anode electrode attached on the target, a plurality of filaments serving as cathodes attached to the outer end of the target, and a plurality of inert gas supply ports attached near the filaments.
本発明は、三極マグネトロンスパッタリング装置に関す
る。The present invention relates to a triode magnetron sputtering apparatus.
スパッタリング装置として、第6図に見られるように、
ターゲット50の両端にフィラメント51とアノード5
2とを対向配設するとともに、その両側に一対の磁石5
3を取付けることによりターゲット50上で磁界と電解
とを直交させ、真空中で発生するプラズマをターゲット
50表面上の空間に閉じ込めるようにした3極マグネト
ロンスパッタリング装置が一般に用いられている。As a sputtering device, as shown in Fig. 6,
A filament 51 and an anode 5 are installed at both ends of the target 50.
2 are arranged facing each other, and a pair of magnets 5 are placed on both sides thereof.
Generally, a three-pole magnetron sputtering apparatus is used in which a magnetic field and an electrolytic field are made perpendicular to each other on the target 50 by attaching a magnetron 3 to confine plasma generated in a vacuum in a space above the surface of the target 50.
この装置によれば、電子をターゲット50上でサイクロ
イド運動させて不活性ガスのイオンの発生を増進するこ
とができるため、プラズマの密度を高くしてスパッタ効
率を向上することが可能になる。According to this apparatus, since the generation of inert gas ions can be promoted by causing electrons to move in a cycloid on the target 50, it is possible to increase the plasma density and improve the sputtering efficiency.
しかし、この種の装置において、ターゲット50表面か
ら飛び出した金属分子や原子は、扇状に拡散するため、
ターゲット50に対向する基Fi、54に形成された金
属膜は中央部分が厚くなり、しかも、フィラメント52
から放出された電子の分布はアノード51にかけて減少
傾向にあり、膜厚は電子量の減少とともに薄くなる。However, in this type of device, metal molecules and atoms flying out from the surface of the target 50 diffuse in a fan shape.
The metal film formed on the group Fi, 54 facing the target 50 is thicker in the center, and moreover,
The distribution of electrons emitted from the anode 51 tends to decrease, and the film thickness becomes thinner as the amount of electrons decreases.
このため、第7図に示したように、基板54上に形成さ
れる金属膜は中央付近が厚く、しかも、アノード51近
傍の端部が最も薄く形成されることになり、基板の使用
効率が低下するといった問題がある。For this reason, as shown in FIG. 7, the metal film formed on the substrate 54 is thick near the center and thinnest at the edge near the anode 51, which reduces the usage efficiency of the substrate. There is a problem of a decrease in
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、基板上に形成される薄膜を均一に形成することができ
る3極マグネトロンスパッタリング装置を枠供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a frame for a three-pole magnetron sputtering apparatus that can uniformly form a thin film on a substrate.
上記課題は、ウェハ14に対向させて配設するターゲッ
ト2.3と、該ターゲット2.3の両側に取付ける一対
の磁石4と、上記ターゲット2.3相互間に取付けるア
ノード電極8と、上記ターゲット2.3の外端部に取付
ける複数のカソード兼用フィラメント5と、該フィラメ
ント5の近傍に取付ける複数の不活性ガス供給口9とを
有することを特徴とする3極マグネトロンスパッタリン
グ装置により解決される。The above problem consists of a target 2.3 disposed facing the wafer 14, a pair of magnets 4 attached to both sides of the target 2.3, an anode electrode 8 attached between the targets 2.3, and the target 2.3. 2.3 is solved by a three-pole magnetron sputtering device characterized by having a plurality of filaments 5 which also serve as cathodes and which are attached to the outer ends of the filaments 5, and a plurality of inert gas supply ports 9 which are attached near the filaments 5.
即ち本発明は、ターゲット2.3をウェハ14に対向さ
せた状態で、ターゲット2.3の外端部に取付けた複数
のフィラメント5.5に直流電源のマイナス極を接続す
る一方、ターゲット2.3上に取付けたアノード電極8
に直流電源のプラス電極を接続すると、ターゲット2.
3上に取付けたアノード電極8からフィラメント5.5
への外方向の電界Eが発生するため、この電界Eは磁石
4によってターゲット2.3の両側間に律じる磁界Hと
直交する。That is, in the present invention, while the target 2.3 is facing the wafer 14, the negative pole of the DC power source is connected to the plurality of filaments 5.5 attached to the outer end of the target 2.3. Anode electrode 8 attached on 3
When the positive electrode of a DC power source is connected to target 2.
filament 5.5 from the anode electrode 8 attached on 3
Since an electric field E is generated in the outward direction to the target 2.3, this electric field E is perpendicular to the magnetic field H which is exerted by the magnet 4 between the two sides of the target 2.3.
このため、カソードを兼用する複数のフィラメント5.
5から放射された電子は、ターゲット2.3上でサイク
ロイド運動し、不活性ガス供給口9から不活性ガスのイ
オン化を増進するため、プラズマの密度が高くなり、ス
パッタ効率は向上する。For this reason, a plurality of filaments 5. which also serve as cathodes.
The electrons emitted from the target 2.3 move cycloidally on the target 2.3 and increase the ionization of the inert gas from the inert gas supply port 9, thereby increasing the density of the plasma and improving the sputtering efficiency.
そして、クーゲット2.3に対向させて取付けたウェハ
14にはクーゲット2.3から飛び出した金属の分子や
原子が堆積して膜が形成される。Then, metal molecules and atoms ejected from the Couget 2.3 are deposited on the wafer 14 mounted opposite the Couget 2.3 to form a film.
この場合、ターゲット2.3のアノード電極8寄りの部
分からそれぞれ扇状に放出したターゲツト材は、ウェハ
14の中央で重なって膜を形成するため、この部分の膜
はアノード電極8の付近にもかかわらず、ターゲット2
.3の中央から放出して形成された膜と比較してほぼ同
一の膜厚を得ることかできる。In this case, the target materials discharged in a fan shape from the parts of the target 2.3 near the anode electrode 8 overlap in the center of the wafer 14 to form a film, so the film in this part is near the anode electrode 8. Target 2
.. Compared to the film formed by ejecting from the center of No. 3, almost the same film thickness can be obtained.
したがって、ウェハ14に形成される膜は、第4図に見
られるような均一性の良い膜厚となる。Therefore, the film formed on the wafer 14 has a uniform thickness as shown in FIG. 4.
第1〜4図は、本発明の一実施例を示すものであって、
図中符号lは、2枚の板状のターゲット2.3を同一平
面に非接触状態又は接触状態で載置するターゲット載置
台で、ペルジャー1oの底部に取付けられており、また
、その両側には磁石4が取付けられ、2つのクーゲット
2.3表面で幅方向の磁界Hが生じるように構成されて
いる。1 to 4 show an embodiment of the present invention,
In the figure, reference numeral l denotes a target mounting table on which two plate-shaped targets 2.3 are placed on the same plane in a non-contact or in contact state, and is attached to the bottom of the Pelger 1o. A magnet 4 is attached, and the structure is such that a magnetic field H in the width direction is generated on the surfaces of the two cugets 2 and 3.
5は、ターゲット載置台lの両端に取付けられたフィラ
メントで、2つのフィラメント5.5は交流電源6に接
続されて発熱する一方、直流電源7のマイナス極に接続
されてカソードの機能を有していて、直流電源7のプラ
ス極に接続した後述するアノード電極8に電子を放出す
るように構成されている。Reference numeral 5 denotes filaments attached to both ends of the target mounting table l.The two filaments 5.5 are connected to an AC power source 6 and generate heat, while they are connected to the negative pole of a DC power source 7 and have the function of a cathode. The anode electrode 8 is connected to the positive electrode of the DC power source 7 and is configured to emit electrons to an anode electrode 8, which will be described later.
上述したアノード電極8は、ターゲット載置台■に!!
置した2つのターゲット2.3間の上方に取付けらたも
ので、両端のフィラメント5.5から放出された電子を
受けるとともに、ターゲット2.3の表面に生じた磁界
Hと直交する長平方向の電界Eをフィラメント5との間
に発生させるように構成されている。The above-mentioned anode electrode 8 is placed on the target mounting table ■! !
It is installed above between the two targets 2.3 placed on the ground, and receives the electrons emitted from the filament 5.5 at both ends. It is configured to generate an electric field E between it and the filament 5.
9は、ターゲット載置部材1の両端に取付けた不活性ガ
ス供給口で、この不活性ガス導入口9は、アルゴンガス
等の不活性ガスをターゲット2.3上の電界Eに沿って
放出させるように構成されている。9 is an inert gas supply port attached to both ends of the target mounting member 1, and this inert gas inlet 9 releases inert gas such as argon gas along the electric field E above the target 2.3. It is configured as follows.
なお、11は、ターゲット載置部材1やフィラメント6
.7等を収納するケーシング、12は、ケーシング11
の上部に形成したガス拡散口、13は、ターゲット8M
台1に対向させたウェハ14を取付けるウェハ支持部材
、15は、ターゲット2.3に接続され、ウェハ14と
の間にスパッタ用の電界を発生させる直流電源を示して
いる。Note that 11 indicates the target mounting member 1 and the filament 6.
.. A casing for storing 7 etc., 12 is a casing 11
The gas diffusion port 13 formed at the top of the target 8M
A wafer support member 15, which attaches the wafer 14 facing the table 1, is connected to the target 2.3 and represents a DC power source that generates an electric field for sputtering between the wafer 14 and the wafer 14.
次に、本発明の動作について説明する。Next, the operation of the present invention will be explained.
2個のターゲット2.3をターゲット載置台1に取付け
、ターゲット載置台】両端のフィラメント5.5を直流
電源7のマイナス極に接続し、2個のターゲット2.3
間に取付けたアノード電極8をプラス電極に接続すると
、ターゲット2.3の表面では、磁石4.4により発生
した磁界Hと直交する電界Eが発生する。Attach the two targets 2.3 to the target mounting table 1, connect the filament 5.5 at both ends to the negative pole of the DC power supply 7, and attach the two targets 2.3 to the target mounting table.
When the anode electrode 8 attached therebetween is connected to the positive electrode, an electric field E is generated on the surface of the target 2.3, which is perpendicular to the magnetic field H generated by the magnet 4.4.
さらに、交流電源6によりフィラメント5.5を印加し
て加熱すると、フィラメント5からは電界已に沿って電
子が放出される。Further, when the filament 5.5 is heated by applying an AC power source 6, electrons are emitted from the filament 5 along the electric field path.
このため、カソードを兼用するフィラメント5.5から
放射されたエレクトロンは、ターゲット2.3上でサイ
クロイド運動し、2つのガス放出口9.9から放出され
た活性ガスのイオン化を増進させるため、プラズマの密
度は高(なり、スパッタ効率を向上させる。Therefore, the electrons emitted from the filament 5.5, which also serves as a cathode, move cycloidally on the target 2.3 and increase the ionization of the active gas emitted from the two gas discharge ports 9.9. The density becomes high (which improves sputtering efficiency).
そして、ターゲット2.3に対向させて取付けたウェハ
14にはターゲット2.3から飛び出した金属の分子、
原子が堆積して膜が形成される。Then, on the wafer 14 mounted opposite to the target 2.3, metal molecules flying out from the target 2.3,
Atoms are deposited to form a film.
この場合、2つのターゲット2.3のアノード電極8寄
りの部分からそれぞれ扇状に放出した分子及び原子は、
ウェハ14の中央で重なって膜を形成するため、この部
分の膜はアノード電極8の付近にもかかわらず、ターゲ
ット2.3の中央部分から放出したガスにより形成され
た膜と比較してほぼ同一のffffを得ることができる
。In this case, the molecules and atoms released in a fan shape from the parts of the two targets 2.3 closer to the anode electrode 8 are as follows:
Since the film is formed by overlapping in the center of the wafer 14, the film in this part is almost the same as the film formed by the gas released from the center part of the target 2.3, even though it is near the anode electrode 8. ffff can be obtained.
したがって、ウェハ14に形成される膜は、第4図に見
られるように、均一性の良い膜厚となる。Therefore, the film formed on the wafer 14 has a highly uniform thickness, as shown in FIG.
なお、上述した実施例は2つのターゲット2.3を使用
したものであるが、第5図に示すようにこれらを一体的
に形成したターゲット23を使用し、このターゲット2
3の上、例えばその中心にアノード電極8を配置してそ
の中央から外方向への電界Eを発生させるようにするこ
ともできる。The above-mentioned embodiment uses two targets 2.3, but as shown in FIG. 5, a target 23 formed integrally with these targets 2.
It is also possible to arrange an anode electrode 8 on, for example, the center of 3 to generate an electric field E outward from the center.
以上述べたように本発明によれば、ウェハに対向して並
べたターゲット上にアノードを取付けるとともに、外側
の端部に複数のカソード兼用のフィラメントを設けたの
で(実1を基板側からみたターゲット長手方向でのター
ゲット分子到達量を均一化することができ)、ウェハ上
に形成されるターゲット長手方向での膜厚分布を均一に
することができる。As described above, according to the present invention, the anode is attached to the target lined up facing the wafer, and a plurality of filaments that also serve as cathodes are provided at the outer end. The amount of target molecules that reach the target in the longitudinal direction can be made uniform), and the film thickness distribution in the longitudinal direction of the target formed on the wafer can be made uniform.
第1図は、本発明の一実施例をなす装置の要部を示す平
面図、
第2図は、本発明の一実施例をなす装置の要部を示す断
面図、
第3図は、本発明の一実施例を示す装置の概要図、
第4図は、本発明により形成した膜の膜厚を示す分布図
、
第5図は、本発明の他の実施例を示す装置の要部断面図
、
第6図は、従来装置の一例を示す装置の平面図と断面図
、
第7図は、従来装置により形成した膜のff’2F¥分
布と電子量分布を示す分布図である。
(符号の説明)
l・・・ターゲット載置台、
2.3.23・・・ターゲット、
4・・・磁石、
5・・・フィラメント、
6・・・交流電源、
7・・・直流電源、
8・・・アノード電極、
9・・・不活性ガス供給口、
10・・・ペルジャー。
ち誓団の一突柿音1j乞rJj襞、!in爬を示T平薗
因第1図
第3 図
膓
・!
艷
2基、+Fiの佐!
参≧明角セの実〕セ使」2ホす装置の宇箸N斤面図第5
図FIG. 1 is a plan view showing the main parts of a device that is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the main parts of a device that is an embodiment of the invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus showing an embodiment of the invention. FIG. 4 is a distribution diagram showing the thickness of a film formed according to the invention. FIG. 5 is a cross-section of a main part of an apparatus showing another embodiment of the invention. FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view of an example of a conventional device, and FIG. 7 is a distribution diagram showing the ff'2F\ distribution and electron amount distribution of a film formed by the conventional device. (Explanation of symbols) 1... Target mounting table, 2.3.23... Target, 4... Magnet, 5... Filament, 6... AC power supply, 7... DC power supply, 8 ... Anode electrode, 9... Inert gas supply port, 10... Pelger. Chishudan's hit persimmon sound 1j begging rJj fold,! Figure 1 Figure 3 Figure 3 shows the inversion! 2 vessels, +Fi sa! Reference≧Meikaku Se no Mi〕Se Messenger” 2 Hosu Device’s Chopsticks N Loaf Side Diagram No. 5
figure
Claims (1)
3)と、 該ターゲット(2、3)の両側に取付ける一対の磁石(
4)と、 上記ターゲット(2、3)上に取付けるアノード電極(
8)と、 上記ターゲット(2、3)の外端部に取付ける複数のカ
ソード兼用フィラメント(5)と、該フィラメント(5
)の近傍に取付ける不活性ガス供給口(9)とを備えた
ことを特徴とする3極マグネトロンスパッタリング装置[Claims] A target (2,
3) and a pair of magnets (
4) and an anode electrode (
8), a plurality of cathode-duty filaments (5) attached to the outer ends of the targets (2, 3), and the filaments (5).
) A three-pole magnetron sputtering device characterized by comprising an inert gas supply port (9) installed near the
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6637988A JP2605088B2 (en) | 1988-03-19 | 1988-03-19 | Tripolar magnetron sputtering equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6637988A JP2605088B2 (en) | 1988-03-19 | 1988-03-19 | Tripolar magnetron sputtering equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01240656A true JPH01240656A (en) | 1989-09-26 |
| JP2605088B2 JP2605088B2 (en) | 1997-04-30 |
Family
ID=13314135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6637988A Expired - Lifetime JP2605088B2 (en) | 1988-03-19 | 1988-03-19 | Tripolar magnetron sputtering equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605088B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6217714B1 (en) | 1995-06-29 | 2001-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sputtering apparatus |
| KR100320233B1 (en) * | 1999-12-16 | 2002-01-10 | 이성필 | Reactive spurttering system cosisting of double targets and coating techniques of carbon nitride film |
| WO2005118905A1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-15 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus of plasma processing |
-
1988
- 1988-03-19 JP JP6637988A patent/JP2605088B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6217714B1 (en) | 1995-06-29 | 2001-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sputtering apparatus |
| KR100320233B1 (en) * | 1999-12-16 | 2002-01-10 | 이성필 | Reactive spurttering system cosisting of double targets and coating techniques of carbon nitride film |
| WO2005118905A1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-15 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus of plasma processing |
| US8092658B2 (en) | 2004-05-26 | 2012-01-10 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus of distributed plasma processing system for conformal ion stimulated nanoscale deposition process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2605088B2 (en) | 1997-04-30 |
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