JPH0699802B2 - Thin film forming equipment - Google Patents
Thin film forming equipmentInfo
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- JPH0699802B2 JPH0699802B2 JP61154055A JP15405586A JPH0699802B2 JP H0699802 B2 JPH0699802 B2 JP H0699802B2 JP 61154055 A JP61154055 A JP 61154055A JP 15405586 A JP15405586 A JP 15405586A JP H0699802 B2 JPH0699802 B2 JP H0699802B2
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜形成装置に係り、特に、マグネトロンスパ
ッタ法を用いた大面積の薄膜形成用に好適なターゲット
板の支持を改良した薄膜形成装置に関する。The present invention relates to a thin film forming apparatus, and more particularly, to a thin film forming apparatus with improved support of a target plate suitable for forming a large area thin film using a magnetron sputtering method. Regarding
スパッタ装置は薄膜形成の優れた方法としてニーズが高
く、特に、成膜速度の速い高周波マグネトロン方式を用
いたものが広く使用されている。There is a great need for a sputtering device as an excellent method for forming a thin film, and in particular, a sputtering device using a high frequency magnetron system with a high film forming speed is widely used.
これら装置に用いられるターゲット板の冷却は、直接冷
却されるバッキングプレートと呼ばれる補強板を介して
行われている。The cooling of the target plate used in these devices is performed through a reinforcing plate called a backing plate that is directly cooled.
上記スパッタ装置は、金属、非金属を問わず幅広く利用
できる装置であるが、磁性材の場合は趣が異なる。即
ち、マグネトロンスパッタ法では、第５図（ａ）に示す
ように成膜の母材であるターゲット板21の表面に磁場を
形成しなければならない。しかし、第５図（ｂ）に示す
ごとく、ターゲット板22が磁性材の場合、磁場形成用磁
束の殆どはターゲット板22内を通るため、ターゲット板
22の表面に形成される漏洩磁場は、第５図（ｂ）に示す
ように極めて弱くなってしまう。The sputtering device is a device that can be widely used regardless of whether it is a metal or a non-metal, but it is different in the case of a magnetic material. That is, in the magnetron sputtering method, a magnetic field must be formed on the surface of the target plate 21, which is the base material for film formation, as shown in FIG. However, as shown in FIG. 5B, when the target plate 22 is a magnetic material, most of the magnetic field forming magnetic flux passes through the inside of the target plate 22.
The leakage magnetic field formed on the surface of 22 becomes extremely weak as shown in FIG. 5 (b).
このため、磁場形成用磁石の強度を強めたり、ターゲッ
ト板を薄くしたりする方法で磁性材ターゲット表面の漏
洩磁束を強くする方法が考えられる。Therefore, a method of increasing the strength of the magnet for forming a magnetic field or a method of thinning the target plate is considered to increase the leakage magnetic flux on the surface of the magnetic material target.
しかし、磁石強度を強めるにも磁石性能上の限度があ
る。即ち、ターゲット板を薄くすると強度上問題となる
ので、補強板であるバッキングプレートを厚くしなけれ
ばならないが、パッキングプレートを厚くすると逆に磁
場が弱まる。また、バッキングプレートを無くすと、今
度は冷却水圧力に対するターゲット板の強度が不足する
ことになる。However, there is a limit in magnet performance even if the magnet strength is increased. That is, if the target plate is made thin, there is a problem in strength. Therefore, the backing plate which is a reinforcing plate must be made thick, but if the packing plate is made thick, the magnetic field is weakened. Further, if the backing plate is eliminated, the strength of the target plate against the pressure of the cooling water will be insufficient.
これらに対して、特開昭58−177468号公報のように、磁
性体のターゲット板を薄い複数の斜小片に分割し、その
斜小片の相互間に非磁性材からなる斜小片を挿入接合し
積層形状とすることにより、ターゲット板の表面への漏
洩磁場形成を容易にするという提案がされている。On the other hand, as disclosed in JP-A-58-177468, a target plate made of a magnetic material is divided into a plurality of thin oblique pieces, and oblique small pieces made of a non-magnetic material are inserted and bonded between the oblique small pieces. It has been proposed that the laminated shape facilitates formation of a leakage magnetic field on the surface of the target plate.
しかし、成膜材以外の非磁性材といえどもスパッタされ
るため、不純物とみなされ、成膜材の純度、組成比など
に影響を及ぼす点については考慮されていなかった。However, since nonmagnetic materials other than the film-forming material are also sputtered, they are regarded as impurities, and no consideration has been given to the influence on the purity and composition ratio of the film-forming material.
又、特開昭59−179784号公報のように、ターゲット板の
中央部をバッキングプレートと固定する方法では、ター
ゲット板を薄くすることは可能だが、バッキングプレー
トが不可避であり、この厚み分ターゲット板に到達する
磁束が大幅に減磁され、磁性材用という点では考慮され
ていなかった。特に、大面積ターゲットともなると、冷
却水圧が極めて大きくなり、パッキングプレートは増々
厚く、かつ、大きくならざるを得なかった。Further, as in Japanese Patent Laid-Open No. 59-179784, the method of fixing the central portion of the target plate to the backing plate can make the target plate thin, but the backing plate is unavoidable, and the target plate has this thickness. The magnetic flux arriving at was drastically demagnetized and was not considered in terms of magnetic material. In particular, when it comes to a large-area target, the cooling water pressure becomes extremely large, and the packing plate is inevitably thicker and larger.
上記従来技術は、磁性材に関しては、水圧にも耐え、か
つ、ターゲット板の表面に強力な漏洩磁場を形成するた
めの、薄くて強いターゲット板の構造については十分な
考慮がされておらず、特に、近年、著しく伸びつつある
大面積用の成膜装置に用いる大面積ターゲット板構造に
は、強度上の問題があった。The above-mentioned conventional technology, with respect to the magnetic material, also withstands water pressure, and for forming a strong leakage magnetic field on the surface of the target plate, the structure of the thin and strong target plate is not sufficiently considered, In particular, the large-area target plate structure used in a large-area film forming apparatus, which has been growing remarkably in recent years, has a problem in strength.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、大面積ターゲット板で、かつ、バッキング
プレートが無くても、不純物の影響を心配することがな
いことは勿論、冷却水圧力耐え得ることのできるターゲ
ット板を有する薄膜形成装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a large-area target plate, and even without a backing plate, not to worry about the influence of impurities, of course, cooling water. (EN) A thin film forming apparatus having a target plate capable of withstanding pressure.
上記目的は、カソードホルダに支持されている磁場発生
手段と同一表面上に直接支持されている磁性材料からな
るターゲット板の食刻領域の内側と外側に、該ターゲッ
ト板を支持するカソードホルダとターゲット板との固定
用取付穴を設け、該固定用取付穴を介して前記ターゲッ
ト板をカソードホルダにネジ、又はボルトで固定するこ
とにより達成される。The above object is to provide a cathode holder and a target for supporting the target plate inside and outside an etching region of a target plate made of a magnetic material that is directly supported on the same surface as the magnetic field generating means supported by the cathode holder. This is achieved by providing a mounting hole for fixing to the plate and fixing the target plate to the cathode holder with a screw or a bolt through the fixing mounting hole.
本発明の構成では、ターゲット板を冷却固定するパッキ
ングプレートが無くなり、磁石〜ターゲット板間の漏洩
磁束が減るため、ターゲット板面上での漏洩磁場を強め
ることができると共に、ターゲット板に応力が下げられ
るため、板厚を薄くすることが可能となる。In the configuration of the present invention, since the packing plate for cooling and fixing the target plate is eliminated and the leakage magnetic flux between the magnet and the target plate is reduced, the leakage magnetic field on the target plate surface can be strengthened and the stress on the target plate can be reduced. Therefore, the plate thickness can be reduced.
以下、本発明の一実施例を第１図（ａ）、（ｂ）に基づ
いて説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
スパッタ装置はいろいろな方式があるが、例えば、マグ
ネトロン方式では、カソードホルダ２の凹部にヨーク８
を介して磁場形成用の磁石７が取り付けられている。こ
の磁石７と同一平面上のカソードホルダ２上に磁性材の
ターゲット板１をのせると、磁石７からの磁力線９は、
ほとんどこのターゲット板１の内部を通る。しかし、一
部はターゲット板１の表面に漏洩し、漏洩磁場10を形成
する。There are various types of sputtering devices. For example, in the magnetron system, the yoke 8 is provided in the recess of the cathode holder 2.
A magnet 7 for forming a magnetic field is attached via. When the target plate 1 made of a magnetic material is placed on the cathode holder 2 on the same plane as the magnet 7, the magnetic force lines 9 from the magnet 7 are
Almost inside the target plate 1. However, a part leaks to the surface of the target plate 1 and forms a leaking magnetic field 10.
ここで、カソードホルダ２に高周波電源18から高周波電
力を印加すると、カソードホルダ２がカソードの役目を
果たし、本図では省略してあるが、アース側との間に放
電プラズマを形成する。Here, when high-frequency power is applied from the high-frequency power source 18 to the cathode holder 2, the cathode holder 2 serves as a cathode, and discharge plasma is formed between the cathode holder 2 and the ground side, although not shown in the drawing.
このプラズマ電子が漏洩磁場10に巻き付きながら旋回運
動し、この電子と衝突電離したイオンが高周波電界によ
りターゲット板１と衝突して、ターゲット板１をスパッ
タさせる。そして、ターゲット板１とほぼ対向した面に
配置した基板３面上に成膜させる。The plasma electrons revolve around the leakage magnetic field 10 and the ions ionized by collision with the electrons collide with the target plate 1 by the high frequency electric field to sputter the target plate 1. Then, a film is formed on the surface of the substrate 3 arranged on the surface substantially facing the target plate 1.
第１図では、ターゲット板１とカソードホルダ２で囲ま
れた部分のうち、磁石７とヨーク８以外の部分は、冷却
水が冷却水入口６より充填され循環しながらターゲット
板１の裏面を直接冷却する。In FIG. 1, of the portion surrounded by the target plate 1 and the cathode holder 2, the portion other than the magnet 7 and the yoke 8 is directly filled with the cooling water from the cooling water inlet 6 and circulates directly on the back surface of the target plate 1. Cooling.
従来の装置では、ターゲット板１はバッキングプレート
に取り付けられ、又は、取り付けられたものが止めネジ
13で固定されていた。In the conventional device, the target plate 1 is attached to the backing plate, or the attached one is a set screw.
It was fixed at 13.
しかし、本発明のように漏洩磁束密度を増すために、バ
ッキングプレートをとった場合、ターゲット板１は直接
水冷となる。ところが、50cm×50cmのターゲット板１を
2kg/mm2Ｇの冷却水圧で冷却すると、ターゲット板１に
加わる総圧力は7.5tonにも達する。従って、薄いターゲ
ット板１の両側では大きな剪断力が加わり、中央部は曲
げ応力に対する強度が不足する。However, when the backing plate is used to increase the leakage magnetic flux density as in the present invention, the target plate 1 is directly water-cooled. However, a 50 cm x 50 cm target plate 1
When cooled with a cooling water pressure of 2 kg / mm 2 G, the total pressure applied to the target plate 1 reaches 7.5 tons. Therefore, a large shearing force is applied to both sides of the thin target plate 1, and the central portion has insufficient strength against bending stress.
本発明では、バッキングプレートを取外した上、ターゲ
ット食刻領域11の内側にあたる部分に、カソードホルダ
２からの突起状の保持部を設け、固定ネジ、又はボルト
14で固定することにより、バッキングプレートが無くて
もターゲット板１に加わる応力を小さくし、冷却水圧力
に耐えるようにしたものである。突起状の保持部は、冷
却水と周囲の真空とを遮蔽するための真空シール用Ｏリ
ング溝とＯリング15が用いられる。固定ネジ、又はボル
ト14は、ターゲット板１とほぼ同一の材質のものを用い
て第１図（ｂ）、又は第２図のように固定する。According to the present invention, the backing plate is removed, and a projection-like holding portion from the cathode holder 2 is provided at a portion corresponding to the inside of the target etching area 11 to fix the fixing screw or the bolt.
By fixing at 14, the stress applied to the target plate 1 can be reduced and the cooling water pressure can be endured even without the backing plate. An O-ring groove for vacuum sealing and an O-ring 15 for shielding the cooling water from the surrounding vacuum are used for the projecting holder. The fixing screws or bolts 14 are made of the same material as the target plate 1, and are fixed as shown in FIG. 1 (b) or FIG.
又、固定ネジ、又はボルト14がターゲット板１と異なる
材質を用いる場合は、第３図のように、固定ネジ、又は
ボルト14の上をターゲット板１と同一材の小片カバー16
で覆うか、あるいは第４図のように、固定ネジ、又はボ
ルト14をターゲット板１と同一材のカバー17でその周囲
を覆うようにする。このようにすることにより、固定材
の不純物の影響を取り除くことができる。When the fixing screw or bolt 14 is made of a material different from that of the target plate 1, the small piece cover 16 made of the same material as the target plate 1 is placed on the fixing screw or bolt 14 as shown in FIG.
Alternatively, as shown in FIG. 4, the fixing screw or bolt 14 is covered with a cover 17 made of the same material as the target plate 1 so as to cover the periphery thereof. By doing so, the influence of impurities in the fixing material can be removed.
以上説明した本発明の薄膜形成装置によれば、カソード
ホルダに支持されている磁場発生手段と同一表面上に直
接支持されている磁性材料からなるターゲット板の食刻
領域の内側と外側に、該ターゲット板を支持するカソー
ドホルダとターゲット板との固定用取付穴を設け、該固
定用取付穴を介して前記ターゲット板をカソードホルダ
にネジ、又はボルトで固定するようにしたものであるか
ら、パッキングプレートが付いてなく強度の弱いターゲ
ット板を用いても、又、大面積ターゲット板を用いて
も、不純物の影響を心配することなく、冷却水圧力に耐
え得るようにターゲット板を固定できるので、大面積磁
性膜装置用の薄くて強くて漏洩磁束密度の高いターゲッ
ト板を備えた薄膜形成装置を得ることができる。According to the thin film forming apparatus of the present invention described above, the inside and outside of the etching region of the target plate made of a magnetic material that is directly supported on the same surface as the magnetic field generating means supported by the cathode holder, A fixing hole for fixing the cathode holder supporting the target plate and the target plate is provided, and the target plate is fixed to the cathode holder with a screw or a bolt through the fixing mounting hole. Even if you use a weak target plate without a plate, or even if you use a large area target plate, you can fix the target plate to withstand the cooling water pressure without worrying about the influence of impurities, It is possible to obtain a thin film forming apparatus provided with a thin, strong and high leakage magnetic flux density target plate for a large area magnetic film apparatus.
第１図（ａ）は本発明の薄膜形成装置の一実施例である
スパツタ装置の全体構成図、第１図（ｂ）は第１図
（ａ）におけるターゲット部の詳細図、第２図はターゲ
ット板の固定部詳細図、第３図、及び第４図は、それぞ
れ本発明の実施例におけるターゲット板の固定の他の例
をを示す詳細図、第５図（ａ）、（ｂ）はマグネトロン
磁場の非磁性ターゲットと磁性ターゲットの場合の相違
を示す概念図である。 １…ターゲット板、２…カソードホルダ、３…基板、４
…基板ホルダ、５…真空容器、６…冷却水入口、７…磁
石、８…ヨーク、９…磁力線、10…漏洩磁場、11…ター
ゲット食刻領域、14…固定ネジ、又はボルト、16…小片
カバー、17…カバー、18…高周波電源。FIG. 1 (a) is an overall configuration diagram of a sputter device which is an embodiment of the thin film forming apparatus of the present invention, FIG. 1 (b) is a detailed view of the target portion in FIG. 1 (a), and FIG. FIG. 3 is a detailed view of the fixing portion of the target plate, FIG. 3 and FIG. 4 are detailed views showing another example of fixing the target plate in the embodiment of the present invention, and FIGS. It is a conceptual diagram which shows the difference in the case of a non-magnetic target and a magnetic target of a magnetron magnetic field. 1 ... Target plate, 2 ... Cathode holder, 3 ... Substrate, 4
... Substrate holder, 5 ... Vacuum container, 6 ... Cooling water inlet, 7 ... Magnet, 8 ... Yoke, 9 ... Magnetic field line, 10 ... Leakage magnetic field, 11 ... Target etching area, 14 ... Fixing screw or bolt, 16 ... Small piece Cover, 17 ... Cover, 18 ... High frequency power supply.
Claims (2)
ゲット板を支持し、かつ、水冷する構造を備えていると
共に、該ターゲット板表面に漏洩磁場を形成するための
磁場発生手段を、ターゲット板支持側に形成されている
凹部に有するカソードホルダと、前記ターゲット板と対
向配置されている成膜すべき母材である基板と、該基板
を保持する基板ホルダと、これらを収納保持する真空容
器とから成り、 前記磁場発生手段を支持したカソードホルダに前記ター
ゲット材を前記磁場発生手段と同一平面上に直接支持し
て冷却するようにし、前記カソードホルダに高周波電力
を印加することにより放電プラズマを形成し、このプラ
ズマ電子が前記漏洩磁場に巻付きながら旋回運動し、こ
の電子と衝突電離したイオンが高周波電界により前記タ
ーゲット板と衝突して該ターゲット板をスパッタさせて
前記基板表面に薄膜を形成する薄膜形成装置において、 前記カソードホルダの磁場発生手段と同一表面上に直接
支持されている前記ターゲット板の食刻領域の内側と外
側に、前記ターゲット板を支持する前記カソードホルダ
とターゲット板との固定用取付穴を設け、該固定用取付
穴を介して前記ターゲット板をカソードホルダにネジ、
又はボルトで固定したことを特徴とする薄膜形成装置。1. A target plate comprising a target plate made of a magnetic material, a structure for supporting the target plate and cooling with water, and a magnetic field generating means for forming a leakage magnetic field on the surface of the target plate. A cathode holder having a recess formed on the support side, a substrate that is a base material for forming a film and is arranged to face the target plate, a substrate holder that holds the substrate, and a vacuum container that stores and holds these. The target material is directly supported on the cathode holder that supports the magnetic field generating means on the same plane as the magnetic field generating means to cool the target material, and high-frequency power is applied to the cathode holder to generate discharge plasma. The plasma electrons are swirled while being wound around the leakage magnetic field, and the ions that have collided and ionized with the electrons are generated by the high-frequency electric field. In a thin film forming apparatus that collides with a get plate to sputter the target plate to form a thin film on the surface of the substrate, an etching region of the target plate directly supported on the same surface as the magnetic field generating means of the cathode holder. Inside and outside, provided with a mounting hole for fixing the cathode holder supporting the target plate and the target plate, the target plate is screwed to the cathode holder through the mounting hole for fixing,
Alternatively, a thin film forming apparatus characterized by being fixed with a bolt.
前記ターゲット板と同一材質から成る小片、又はカバー
で覆ったことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
薄膜形成装置。2. The head of the fixing screw or bolt,
The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the thin film forming apparatus is covered with a small piece made of the same material as the target plate or a cover.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61154055A JPH0699802B2 (en) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | Thin film forming equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61154055A JPH0699802B2 (en) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | Thin film forming equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6311665A JPS6311665A (en) | 1988-01-19 |
| JPH0699802B2 true JPH0699802B2 (en) | 1994-12-07 |
Family
ID=15575925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61154055A Expired - Fee Related JPH0699802B2 (en) | 1986-07-02 | 1986-07-02 | Thin film forming equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699802B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5545347Y2 (en) * | 1975-07-22 | 1980-10-24 | ||
| JPS5289149U (en) * | 1975-12-26 | 1977-07-04 |
-
1986
- 1986-07-02 JP JP61154055A patent/JPH0699802B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6311665A (en) | 1988-01-19 |
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