JPH03150355A - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
- Publication number
- JPH03150355A JPH03150355A JP28622989A JP28622989A JPH03150355A JP H03150355 A JPH03150355 A JP H03150355A JP 28622989 A JP28622989 A JP 28622989A JP 28622989 A JP28622989 A JP 28622989A JP H03150355 A JPH03150355 A JP H03150355A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- target
- cathode
- electromagnets
- magnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はスパッタリング装置に関し、特に、陰極暗黒部
に発生している二次電子、不活性ガスイオン(荷電粒子
)の磁場による制御のための磁石の構造に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a sputtering device, and particularly to a sputtering device for controlling secondary electrons and inert gas ions (charged particles) generated in the dark part of a cathode using a magnetic field. Regarding the structure of magnets.
従来のスパッタリング装置について図面を用いて説明す
る。A conventional sputtering apparatus will be explained using drawings.
第3図は、従来のスパッタリング装置の一例の横断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a conventional sputtering apparatus.
真空槽1内の基板支持台2上には基板3が設けられてお
り、この基板3と対向してシャッタ一板4及びターゲッ
ト6が配置されている。このシャッタ一板4は、ターゲ
、トロから放出され、基板3へ堆積する成膜の膜厚を制
御する為のものであり、基板3へのスパッタリング時は
、基板−ターゲット間の空間から移動させられる。また
、ターゲット6は陰極8上に設置されている。グロー放
電が発生するような真空度10−”〜2×10−nmH
gまでArガスが真空槽l内に導入されたのち、基板3
と陰極8間には、直流高電圧が印加される。A substrate 3 is provided on a substrate support stand 2 in a vacuum chamber 1, and a shutter plate 4 and a target 6 are arranged opposite to this substrate 3. This shutter plate 4 is used to control the thickness of the film emitted from the target and the film deposited on the substrate 3, and when sputtering onto the substrate 3, it is moved from the space between the substrate and the target. It will be done. Further, the target 6 is placed on the cathode 8. Degree of vacuum 10-” to 2×10-nmH where glow discharge occurs
After Ar gas is introduced into the vacuum chamber l up to g, the substrate 3
A high DC voltage is applied between the electrode 8 and the cathode 8.
ターゲ、トロ近傍には、グロー放電による陰極暗黒部(
Crookes Dark Space)が発生し、タ
ーゲット6から基板3方向に電子が加速され、高エネル
ギーを持つようになる。高エネルギーを得た電子は、真
空槽1内のAr原子に衝突し、イオン化したArは、前
記電場により、ターゲット6に衝突するとともに、ター
ゲット構成元素を放出させ、さらに2次電子の発生も増
殖させる。Near the target and Toro, there is a cathode dark area (
Crookes Dark Space) is generated, and electrons are accelerated from the target 6 toward the substrate 3 and have high energy. The high-energy electrons collide with Ar atoms in the vacuum chamber 1, and the ionized Ar collides with the target 6 due to the electric field, releases the target constituent elements, and further generates secondary electrons. let
この種のスパッタソング装置においては、夕一ゲ、ト半
径が有限である事により、基板3上の周辺でスパッタソ
ングされた成膜の膜厚が薄いという周辺効果(Edge
Loss)、及び、放電が陰極80周辺部で強くなる
為、ターゲット6周辺でより多くの原子が、スバ、ター
され、基板3の中央部で、スパッタリングされた成膜膜
厚が薄くなるという互いに逆の特性を示すが、正確に打
ち消されはしない。In this type of sputter song device, the edge effect (edge effect) in which the thickness of the sputter song film formed around the substrate 3 is thin due to the finite edge radius.
Loss), and since the discharge becomes stronger around the cathode 80, more atoms are splattered around the target 6, and the thickness of the sputtered film becomes thinner at the center of the substrate 3. Although they exhibit opposite characteristics, they do not exactly cancel each other out.
この為、従来のスパッタリング装置においては、第4図
(a) 、 (b)に示すように、陰極8内に、ターゲ
ット6面と平行に磁界成分をもち、ターゲット6及び、
陰極8とは独立の回転をする、永久磁石10のついた回
転体9が設置され、基板3上にスパッタリングされる膜
の均一性を向上する為の対策がとられている。またター
ゲット6側面は、保護板7によっておおわれている。こ
の時の典型的なターゲット6の減少状況は第4図(b)
に示したようになる。Therefore, in the conventional sputtering apparatus, as shown in FIGS. 4(a) and 4(b), the cathode 8 has a magnetic field component parallel to the surface of the target 6, and the target 6 and
A rotating body 9 with a permanent magnet 10 that rotates independently of the cathode 8 is installed, and measures are taken to improve the uniformity of the film sputtered onto the substrate 3. Further, the side surface of the target 6 is covered with a protection plate 7. The typical reduction situation of target 6 at this time is shown in Figure 4(b).
The result will be as shown in .
上述した従来のスパッタリング装置においては、基板3
上に堆積されるスパッタソング膜の膜厚を均一にする為
に、永久磁石lOを回転体9上に設置し、支持棒11を
回転軸として永久磁石10を回転させている。この時の
磁場の様子を第3図及び第5図を用いて説明する。In the conventional sputtering apparatus described above, the substrate 3
In order to make the thickness of the sputter song film deposited on the film uniform, a permanent magnet 10 is placed on a rotating body 9, and the permanent magnet 10 is rotated about a support rod 11 as a rotation axis. The state of the magnetic field at this time will be explained using FIGS. 3 and 5.
まず、ターゲット6の平面内の磁場の方向にy軸をとり
、それと直交する方向にX軸を(同一面内に)とる。こ
の2軸に垂直に基板3方向に、2軸をとる。この時、永
久磁石lOによって発生する磁場Bは、2の関数B (
Z)として表わせる。First, the y-axis is taken in the direction of the magnetic field within the plane of the target 6, and the x-axis is taken in the direction perpendicular to it (in the same plane). Two axes are taken in the direction of the substrate 3 perpendicular to these two axes. At this time, the magnetic field B generated by the permanent magnet IO is a function of 2 B (
Z).
荷電粒子の運動の磁場B方向は慣性的なもののみであり
、運動は保存される。XZ方向については、電界E (
Z) (基板3.陰極8間に発生する)を考えないと、
荷電粒子の電荷をq、質量をM、初速度なVとした時、
X方向に平行な速度
を行う。The direction of the magnetic field B in which the charged particles move is only inertial, and the motion is conserved. For the XZ direction, the electric field E (
Z) (occurs between substrate 3 and cathode 8),
When the charge of a charged particle is q, the mass is M, and the initial velocity is V,
Perform speed parallel to the X direction.
この磁界が、x、y平面内を回転したとすると、荷電粒
子は電界E (Z)により2方向に力を受けながら、x
y平面内でサイクロイド運動を行う事になる。Assuming that this magnetic field rotates in the x, y plane, the charged particle receives force in two directions due to the electric field E (Z), and
Cycloidal motion will be performed in the y-plane.
しかしながら、上述したように従来のスパッタリング装
置では、永久磁石lOをターゲット6下部に取り付けて
いるので、磁場B (Z)を自由に調整できない。この
為、ターゲットの減少箇所を、基板堆積膜の均一性を劣
化させることなく広くすることは困難であり、ターゲッ
トの利用効率も低いものとなっていた。高エネルギー電
子の基板への悪影響も大きな問題であった。However, as described above, in the conventional sputtering apparatus, the permanent magnet 1O is attached to the lower part of the target 6, so the magnetic field B (Z) cannot be freely adjusted. For this reason, it is difficult to widen the area where the target is reduced without deteriorating the uniformity of the deposited film on the substrate, and the target utilization efficiency is also low. The negative effect of high-energy electrons on the substrate was also a major problem.
また最近は、一台の装置で、径の違う基板へのスパッタ
ソングの要求が増えているが、このような場合従来の装
置では、シールド板4.ターゲット6等の交換の他に、
永久磁石IOの交換、調整が不可欠であった。Recently, there has been an increasing demand for sputtering substrates with different diameters using a single device, but in such cases, conventional devices require only one shield plate 4. In addition to replacing target 6 etc.
It was essential to replace and adjust the permanent magnet IO.
さらに、磁界の回転は永久磁石自身の回転である為、機
械的な故障を発生しやすいという問題点があった。Furthermore, since the rotation of the magnetic field is the rotation of the permanent magnet itself, there is a problem in that mechanical failure is likely to occur.
本発明のスパッタリング装置は、基板を支持する基板支
持台とこの基板支持台に対向して設けられターゲットを
設置する陰極(または高周波電極)とを有するスパッタ
リング装置において、前記基板と前記陰極(または高周
波電極)とでつくる電界に垂直でかつ前記基板と陰極(
または高周波電極)間の少くとも2つの平面内に磁界の
成分を持つ複数個の電磁石を設けたものである。The sputtering apparatus of the present invention includes a substrate support for supporting a substrate, and a cathode (or high-frequency electrode) provided opposite to the substrate support for installing a target. perpendicular to the electric field created by the substrate and the cathode (
A plurality of electromagnets having magnetic field components are provided in at least two planes between the electromagnets (or high-frequency electrodes).
次に本発明について図面を用いて説明する。 Next, the present invention will be explained using the drawings.
第1図は本発明の一実施例の横断面、第2図(a) 、
(b)はターゲット近傍の上面図及びX−X線断面図
である。Fig. 1 is a cross section of an embodiment of the present invention, Fig. 2(a),
(b) is a top view and a sectional view taken along the line X-X in the vicinity of the target.
真空槽1内の基板支持台2上に、基板3と対向して、シ
ャッタ一板4及びターゲット6が配置されている。従来
の装置においては、陰極8内部の回転体9上に、永久磁
石10が取り付けられ、ターゲット6の下から磁場を発
生させていたが、本実施例いにおいては、ターゲット6
の下に永久磁石はなく、ターゲット近傍で発生する2次
電子及び、Arイオン(荷電粒子)の制御は、基板3と
陰極8とでつくる電界に垂直な平面内に前記電界を囲む
ようにして配置された2組の電磁石5a〜5d及び5A
〜5Dによって行なわれる。基板3と陰極8との平面間
の距離d=10−”mとし、電磁石、5A〜5Dのつく
る磁界B=10−2W b / m 、回転磁界の周波
数をf=2.8−10”Hzとなるように電磁石5A〜
5Dの電流を制御する。A shutter plate 4 and a target 6 are arranged on a substrate support stand 2 in a vacuum chamber 1, facing a substrate 3. In the conventional device, a permanent magnet 10 is attached to a rotating body 9 inside a cathode 8 to generate a magnetic field from below the target 6. However, in this embodiment, a magnetic field is generated from below the target 6.
There is no permanent magnet under the target, and the secondary electrons and Ar ions (charged particles) generated near the target are controlled by an arrangement that surrounds the electric field in a plane perpendicular to the electric field created by the substrate 3 and the cathode 8. Two sets of electromagnets 5a to 5d and 5A
~Performed by 5D. The distance between the planes of the substrate 3 and the cathode 8 is d = 10-''m, the magnetic field B generated by the electromagnets 5A to 5D is 10-2W b / m, and the frequency of the rotating magnetic field is f = 2.8-10''Hz. Electromagnet 5A~
Control the current of 5D.
この時磁界B上に速度V e = 105m/5ecで
、ターゲット端の鉛直上方に入ってきた電子が、磁界B
の反転までに要する時間内に、ターゲット陰極によって
形成される平行電場の外へ行ってしまわない条件は
V(2)T≦−
となる。ここでDは、ターゲットの直径である。At this time, the electrons that entered the magnetic field B vertically above the target end at a velocity V e = 105 m/5ec
The condition that V(2)T≦− does not occur outside the parallel electric field formed by the target cathode within the time required for the reversal of the target cathode. Here D is the diameter of the target.
D=15X10−mの時、これを解くと、となる。When D=15X10-m, solving this gives the following.
従って、電磁石5a〜5dのつくる磁界は電磁石5A〜
5Dのつくる磁界に対して、△B=7.2・IO−(W
b/n()の範囲内の変化とする必要がある。こうする
事によってターゲット端で発生した電子(V e =
10 m/sec)は、IX10m上方でも前記電場
中にとどめることができ、電子分布が一様にできる。さ
らに電子は、サイクロイド運動をしている為、Arと効
率的にエネルギー交換を行う事ができる。高エネルギー
を持った電子を、ターゲット上で均一に分布させる事が
できるので、ターゲツト材を均一にスパッタリングでき
、第2図(b)に示すようなターゲット6の有効利用が
可能となる。Therefore, the magnetic fields created by the electromagnets 5a to 5d are the electromagnets 5A to 5d.
For the magnetic field created by 5D, △B=7.2・IO−(W
The change must be within the range of b/n(). By doing this, the electrons (V e =
10 m/sec), the electric field can be maintained even above IX10 m, and the electron distribution can be made uniform. Furthermore, since electrons have cycloidal motion, they can efficiently exchange energy with Ar. Since high-energy electrons can be uniformly distributed on the target, the target material can be sputtered uniformly, and the target 6 shown in FIG. 2(b) can be effectively used.
なお、電磁石の一平面内の個数は4個よりも多くする事
が可能である。多くすることにより磁場強度を増加させ
る事ができる。Note that the number of electromagnets in one plane can be greater than four. By increasing the number, the magnetic field strength can be increased.
また、本実施例は第3図に示した従来の磁場発生機構と
組み合わせて使うことが可能であり、荷電粒子の閉じ込
めか、容易になる。さらに、第3の磁界を、電磁石5a
〜5dの形成する平面より基板側に取りつけ、磁場の変
化率
とする事により、基板に衝突する電子をすべてターゲッ
トと陰極t=lieのつくる電界外へ掃き出す事ができ
る。この第3の磁界により基板3平面と電磁石5a〜5
dでつくる平面間に存在する高エネルギ一電子による基
板へのダメージを無くす事が可能となる。Furthermore, this embodiment can be used in combination with the conventional magnetic field generation mechanism shown in FIG. 3, making it easier to confine charged particles. Furthermore, the third magnetic field is applied to the electromagnet 5a.
By attaching it closer to the substrate than the plane formed by ~5d and adjusting the rate of change of the magnetic field, all the electrons that collide with the substrate can be swept out of the electric field created by the target and the cathode t=lie. This third magnetic field causes the plane of the substrate 3 and the electromagnets 5a to 5 to
It becomes possible to eliminate damage to the substrate due to high-energy electrons existing between the planes formed by d.
なお、上記実施例においては陰極を用いた場合について
説明したが、高周波電極であってもよい。In addition, although the case where a cathode was used was explained in the said Example, a high frequency electrode may be sufficient.
以上説明したように本発明は、基板と陰極とでつくる電
界に垂直でかつ基板と陰極間の2つ以上の平面内に、磁
界の成分をもつ電磁石を複数個取りつけることで、ター
ゲット表面からの関数としての磁場を、電磁石へ流す電
流の強さ、周波数の組み合わせ等により容易に制御でき
、これにより電子分布、しいては、Arイオンの分布が
、制御可能となり、基板堆積膜の膜厚均一性を劣化させ
ることなく、ターゲットの利用効率を高める事ができる
。As explained above, the present invention has the advantage of attaching a plurality of electromagnets each having a magnetic field component perpendicular to the electric field created by the substrate and the cathode and in two or more planes between the substrate and the cathode. The magnetic field as a function can be easily controlled by combining the strength and frequency of the current flowing to the electromagnet, making it possible to control the distribution of electrons and, in turn, the distribution of Ar ions, resulting in uniform thickness of the deposited film on the substrate. Target usage efficiency can be increased without deteriorating performance.
す、高エネルギ一電子の基板への衝突を回避可能となり
、基板ダメージを低減できる。さらに、磁場の回転は、
電気的な操作で可能である為、機械的な回転は含んでい
ない。この為、故障の低減がはかられる。更に、径の違
う基板へのスパッタリングの要求に対しても、電磁石へ
流す電流の強さ、周波数等の組み合わせで、容易に条件
の最適化が行えるという効果がある。This makes it possible to avoid collision of high-energy electrons with the substrate, reducing substrate damage. Furthermore, the rotation of the magnetic field is
It does not include mechanical rotation because it can be done electrically. For this reason, failures can be reduced. Furthermore, when sputtering is required for substrates with different diameters, the conditions can be easily optimized by combining the strength and frequency of the current flowing to the electromagnet.
第1図は本発明の一実施例の横断面図、第2図は(a)
、 (b)ターゲット近傍の上面図及びX−X線断面
図、第3図は従来例の横断面図、、第4図(a)。
Cb)は従来例のターゲット近傍の上面図及びY−Y線
断面図、第5図は磁場中の荷電粒子の運動を示す図であ
る。
l・・・・・・真空槽、2・・・・・・基板支持台、3
・・・・・・基板、4−・・・・・シャ、ター板、5&
〜5d、5A〜5D・・・・・・電磁石、6・−・・・
・ターゲット、7・・・・・・保護板、8・・・・−・
陰極、9・・・−・・回転体、lO・・・・・・永久磁
石、11・・・・・・支持棒。
代理人 弁理士 内 原 音
3つFigure 1 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention, and Figure 2 is (a).
(b) A top view and a cross-sectional view taken along the line X--X in the vicinity of the target, FIG. 3 is a cross-sectional view of the conventional example, and FIG. 4(a). Cb) is a top view and a sectional view taken along the Y-Y line of the conventional example near the target, and FIG. 5 is a diagram showing the movement of charged particles in a magnetic field. l...Vacuum chamber, 2...Substrate support stand, 3
... board, 4-...sha, tar board, 5&
~5d, 5A~5D... Electromagnet, 6...
・Target, 7...Protection plate, 8...
Cathode, 9... Rotating body, lO... Permanent magnet, 11... Support rod. Agent Patent Attorney Uchihara Oto 3
Claims (1)
設けられターゲットを設置する陰極(または高周波電極
)とを有するスパッタリング装置において、前記基板と
前記陰極(または高周波電極)とでつくる電界に垂直で
かつ前記基板と陰極(または高周波電極)間の少くとも
2つの平面内に磁界の成分を持つ複数個の電磁石を設け
た事を特徴とするスパッタリング装置。In a sputtering apparatus having a substrate support stand that supports a substrate and a cathode (or high frequency electrode) provided opposite to the substrate support stand and on which a target is placed, an electric field created by the substrate and the cathode (or high frequency electrode) is used. A sputtering apparatus characterized in that a plurality of electromagnets having magnetic field components are provided vertically and in at least two planes between the substrate and the cathode (or high-frequency electrode).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28622989A JPH03150355A (en) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28622989A JPH03150355A (en) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03150355A true JPH03150355A (en) | 1991-06-26 |
Family
ID=17701642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28622989A Pending JPH03150355A (en) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03150355A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012070195A1 (en) * | 2010-11-24 | 2012-05-31 | 株式会社アルバック | Sputtering method |
| CN103590011A (en) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | Device and method for preparing AZO transparent conducting film through magnetron sputtering |
| KR101629279B1 (en) * | 2015-01-21 | 2016-06-10 | 이근호 | Apparatus for mesuring probe location, and probe for inclinometer |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130277A (en) * | 1982-01-27 | 1983-08-03 | Clarion Co Ltd | Magnetron spattering device |
| JPS60258927A (en) * | 1984-06-06 | 1985-12-20 | Hitachi Ltd | Bias sputtering device |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP28622989A patent/JPH03150355A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58130277A (en) * | 1982-01-27 | 1983-08-03 | Clarion Co Ltd | Magnetron spattering device |
| JPS60258927A (en) * | 1984-06-06 | 1985-12-20 | Hitachi Ltd | Bias sputtering device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012070195A1 (en) * | 2010-11-24 | 2012-05-31 | 株式会社アルバック | Sputtering method |
| JP5795002B2 (en) * | 2010-11-24 | 2015-10-14 | 株式会社アルバック | Sputtering method |
| CN103590011A (en) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | Device and method for preparing AZO transparent conducting film through magnetron sputtering |
| KR101629279B1 (en) * | 2015-01-21 | 2016-06-10 | 이근호 | Apparatus for mesuring probe location, and probe for inclinometer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR890004880B1 (en) | Method and device for sputtering | |
| JP4491132B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| US6506290B1 (en) | Sputtering apparatus with magnetron device | |
| JP3403550B2 (en) | Sputtering apparatus and sputtering method | |
| US5795451A (en) | Sputtering apparatus with a rotating magnet array | |
| KR100212087B1 (en) | Sputtering device | |
| US3669860A (en) | Method and apparatus for applying a film to a substrate surface by diode sputtering | |
| EP0523695B1 (en) | A sputtering apparatus and an ion source | |
| US4716340A (en) | Pre-ionization aided sputter gun | |
| JP2002512658A (en) | Sputter coating apparatus and method using substrate electrode | |
| EP1211332A1 (en) | Magnetron unit and sputtering device | |
| JPH11158625A (en) | Magnetron sputter deposition system | |
| JPH03150355A (en) | Sputtering device | |
| JP3411312B2 (en) | Magnetron sputter cathode and method of adjusting film thickness distribution | |
| JP3893436B2 (en) | Inclined target type magnetron sputtering system | |
| JPH0578831A (en) | Formation of thin film and device therefor | |
| JP2000319780A (en) | Sputtering cathode and magnetron type sputtering apparatus provided with the same | |
| JP2928105B2 (en) | Sputtering equipment | |
| JPS62167878A (en) | Ecr sputtering apparatus | |
| JPH10287977A (en) | Sputtering equipment | |
| JPH06116724A (en) | Thin film forming device | |
| JP3901365B2 (en) | Sputtering equipment | |
| JP3766569B2 (en) | Magnetron sputtering equipment | |
| WO2002040736A1 (en) | Conical sputtering target | |
| JPH07107189B2 (en) | Thin film forming equipment |