JPS63247367A - Ion beam sputtering device - Google Patents

Ion beam sputtering device

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JPS63247367A
JPS63247367A JP8096387A JP8096387A JPS63247367A JP S63247367 A JPS63247367 A JP S63247367A JP 8096387 A JP8096387 A JP 8096387A JP 8096387 A JP8096387 A JP 8096387A JP S63247367 A JPS63247367 A JP S63247367A
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ion source
ion beam
ion
beam sputtering
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康則 大野
Yoshimi Hakamata
袴田 好美
Kenichi Natsui
健一 夏井
Yukio Nakagawa
中川 由岐夫
Tadashi Sato
忠 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To enable high-speed and large-area treatment, by arranging plural targets releasing sputtering grains by means of irradiation from an ion source into a shape of an inclined plane of a circular cone, etc., standing on the ion- source side as a base so as to converge the above-mentioned grains. CONSTITUTION:This ion beam sputtering device is composed of an ion source 1 producing plasma, a vacuum vessel 6 fitted to the above in a state held airtight, targets 7, and a substrate 8 on which a film is formed by means of the grains released from the targets 7. The above targets 7 release the grains sputtered by the irradiation of an ion beam from the ion source 1, and moreover, plural targets 7 are arranged so that they form a part of the inclined plane of a circular cone, etc., standing on the above-mentioned ion-source 1 side as a base.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンビームスパッタ装置に係り、特に、イオ
ン源からのイオンビームをターゲットに照射することに
よりスパッタされる粒子を基板に付着させて膜を形成す
るイオンビームスパッタ族はに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion beam sputtering apparatus, and in particular, to a sputtering device that deposits sputtered particles on a substrate by irradiating an ion beam from an ion source onto a target. The ion beam sputtering family that forms .

〔従来の技術〕 従来のイオンビームスパッタ装置は、例えば特開昭52
−140480号公報に記載のように、イオン源からの
イオンビームをターゲットに照射し、そこから、四方に
飛散する粒子をターゲットの周囲を取り囲むように配置
された複数の基板に付着させる方法をとっていた。この
方法は、ターゲットの材料を無駄なく使用するという点
では効果がある。
[Prior art] A conventional ion beam sputtering apparatus is, for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 52
As described in Publication No. 140480, a method is used in which an ion beam from an ion source is irradiated onto a target, and particles scattered in all directions are attached to a plurality of substrates arranged to surround the target. was. This method is effective in using the target material without wasting it.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、一般にスパッタされた粒子の密度は、タ
ーゲットからの距離の2乗に逆比例して小さくなるため
、現在よく用いられている平行平板型のスパッタよりも
ターゲットと基板の距離を大きくしなければならないイ
オンビームスパッタでは、成膜速度が平行平枚型のスパ
ッタよりも遅くなるという問題がある。
However, the density of sputtered particles generally decreases in inverse proportion to the square of the distance from the target, so the distance between the target and substrate must be larger than in the parallel plate type sputtering that is commonly used today. Ion beam sputtering, which does not have the same structure, has a problem in that the film formation rate is slower than that of parallel plate sputtering.

即ち、上記従来技術は、成膜速度を高める手段について
配慮がされておらず、この技術で作成した膜が良好な特
性を示す場合でも、成膜速度が遅く、処理可能な面積が
小さいため、この技術を実際の製造プロセスで採用する
のが難しいという問題があった。
That is, the above-mentioned conventional technology does not consider means for increasing the film-forming rate, and even if the film produced using this technology exhibits good characteristics, the film-forming speed is slow and the processable area is small. There was a problem in that it was difficult to apply this technology in an actual manufacturing process.

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、高速で、かつ、大面積の処理が可能なイオ
ンビームスパッタ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 an ion beam sputtering apparatus capable of processing a large area at high speed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、イオン源からのイオン照射によりスパッタ
される金属、絶縁物、半導体から選ばれた少なくとも1
つの粒子を放出するターゲットをイオン源側を底面とす
る円錐、又は多角錐の斜面の少なくとも一部となるよう
に複数個配置して形成し、このターゲットからスパッタ
される粒子を中心に集束することにより達成される。
The above purpose is to sputter at least one material selected from metals, insulators, and semiconductors by ion irradiation from an ion source.
A plurality of targets that emit one particle are arranged to form at least a part of the slope of a cone or polygonal pyramid with the bottom facing the ion source side, and the particles sputtered from this target are focused at the center. This is achieved by

〔作用〕[Effect]

通常、イオンビームがターゲットに照射されると、ター
ゲットの粒子が、スパッタリングと呼ばれる現象により
四方に放出される。しかし、スパッタされた粒子の多く
は、ターゲットから垂直、あるいは垂直からイオンビー
ムの入射方向に傾いて放出される。イオン源側を底面と
する円錐、又は多角錐の斜面の一部になるよう配置した
複数個のターゲットに、中心軸に平行にイオンビームを
入射させると、スパッタされた粒子の多くは上記円錐、
又は多角錐の中心軸を向って飛来する。スパッタされた
粒子はターゲットから離れるにつれて、その密度が低く
なるが、中心軸に向って粒子が集束されるため密度の低
下を補償できる。そして、基板をターゲットを構成する
円錐、又は多角錐と中心軸を共有し、より小さい底面積
の円錐、又は多角錐の一部に配置すれば、従来例のイオ
ンビームスパッタ装置の場合よりも高速の成膜が可能で
ある。
Normally, when a target is irradiated with an ion beam, particles of the target are emitted in all directions by a phenomenon called sputtering. However, most of the sputtered particles are emitted from the target perpendicularly, or at an angle from the perpendicular to the incident direction of the ion beam. When an ion beam is incident parallel to the central axis on multiple targets arranged so as to be part of the slope of a cone or polygonal pyramid with the ion source side as the bottom, most of the sputtered particles will fall into the cone or polygonal pyramid.
Or it flies towards the central axis of the polygonal pyramid. The density of sputtered particles decreases as they move away from the target, but the decrease in density can be compensated for by focusing the particles toward the central axis. If the substrate shares a central axis with the cone or polygonal pyramid constituting the target and is placed in a part of the cone or polygonal pyramid with a smaller base area, the speed will be faster than in the case of conventional ion beam sputtering equipment. It is possible to form a film of

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面の実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the drawings.

第1図に本発明のイオンビームスパッタ装置の一実施例
を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the ion beam sputtering apparatus of the present invention.

該図に示す如く、イオンビームを発生するターゲット照
射用イオン源1は、気密を保って真空容器6に装着され
、その真空容器6は真空ポンプ(図示せず)に接続され
ている。イオン源1は。
As shown in the figure, an ion source 1 for irradiating a target that generates an ion beam is airtightly mounted in a vacuum container 6, and the vacuum container 6 is connected to a vacuum pump (not shown). Ion source 1 is.

陽極電極を兼ねる容器12、熱電子を出すためのフィラ
メント3、放電により生ずるプラズマ(電離気体)の拡
散を抑えるための磁界をつくるN極。
A container 12 that also serves as an anode electrode, a filament 3 that emits thermoelectrons, and an N pole that creates a magnetic field to suppress the diffusion of plasma (ionized gas) generated by discharge.

S極が交互に配置された永久磁石2、プラズマからイオ
ンのみを引き出すための多数の穴の開いたイオン引き出
し電極5、並びに高電位となる容器壁12と接地電位で
ある真空容器6の電気的絶縁をとるための絶縁物4とか
ら成っている。また、真空容器6中でイオン源1の下流
側には、底面がイオン源1に対向している正6角錐の斜
面の一部となるように、ターゲット7が配置されている
A permanent magnet 2 with alternating south poles, an ion extraction electrode 5 with a large number of holes for extracting only ions from the plasma, and electrical connections between the container wall 12, which is at a high potential, and the vacuum container 6, which is at a ground potential. It consists of an insulator 4 for insulation. Further, a target 7 is arranged downstream of the ion source 1 in the vacuum vessel 6 so that the bottom surface forms part of the slope of a regular hexagonal pyramid facing the ion source 1.

この正6角錐と中心軸を共有する別の正6角錐の斜面の
一部に、基板8が配置されている。この場合、ターゲッ
ト7が配置されている正6角錐の底面積は、基板8が配
置されている正6角錐の底面積よりも小さい、なお、基
板8(複数)はモータ9によって、上述した正6角錐の
中心軸のまわりに回転することができる。
A substrate 8 is placed on a part of the slope of another regular hexagonal pyramid that shares a central axis with this regular hexagonal pyramid. In this case, the base area of the regular hexagonal pyramid on which the target 7 is arranged is smaller than the base area of the regular hexagonal pyramid on which the substrate 8 is arranged. It can rotate around the central axis of the hexagonal pyramid.

第2図は本実施例における動作を説明するためのもので
ある。まず、真空ポンプによりイオン源1、及び真空容
器6をI X 10−6Torr程度まで排気する。次
に、イオン源1にアルゴンガスを供給し、真空容器6の
側でI X 10−4Torr程度にする。
FIG. 2 is for explaining the operation in this embodiment. First, the ion source 1 and vacuum container 6 are evacuated to about I.times.10@-6 Torr using a vacuum pump. Next, argon gas is supplied to the ion source 1, and the pressure on the side of the vacuum container 6 is set to about I.times.10@-4 Torr.

フィラメント3を加熱して熱電子を出しながら、フィラ
メント3(陰極)と容器壁12の間に50Vの直流電圧
を印加すると、放電が起りプラズマが生成される。イオ
ン引き出し電極5には円環状に多数の小孔が開けられて
いるから、中空のイオンビームを引き出すことができる
。我々の実験では、2キロ電子ボルトのアルゴンイオン
を、2.5mA/ad(垂直入射換算)の電流密度で引
き出せた。このイオンビームを、例えばアルミナのター
ゲット7に照射すると、ターゲット7からスパッタされ
る(弾出される)スパッタ粒子11のうち、大半は上述
した正6角錐の中心軸に向って集束するように飛び出す
、基板8(例えばガラス)は、ターゲット7と中心軸の
間に置かれることになり、飛来するスパッタ粒子11を
付着し膜が生成される。
When a DC voltage of 50 V is applied between the filament 3 (cathode) and the container wall 12 while heating the filament 3 and emitting thermoelectrons, a discharge occurs and plasma is generated. Since the ion extraction electrode 5 has a large number of small holes in an annular shape, a hollow ion beam can be extracted. In our experiments, we were able to extract 2 kiloelectron volts of argon ions at a current density of 2.5 mA/ad (normal incidence equivalent). When this ion beam is irradiated onto a target 7 made of alumina, for example, most of the sputtered particles 11 sputtered (ejected) from the target 7 are ejected so as to be focused toward the central axis of the regular hexagonal pyramid mentioned above. The substrate 8 (for example, glass) is placed between the target 7 and the central axis, and the flying sputter particles 11 are attached thereto to form a film.

第3図を用いて、ターゲット7からスパッタされた粒子
が中心軸に向って集束される様子を説明する。わかり易
くするために、ターゲット7のなす正6角錐と基板8の
なす正6角錐の斜面と中心軸がほぼ平行な場合について
述べる。同図(A)は本実施例の場合を示し、同図(B
)は従来例の1ターゲツト1基板の場合をそれぞれ示し
ている。
The manner in which particles sputtered from the target 7 are focused toward the central axis will be explained using FIG. For ease of understanding, a case will be described in which the slopes and central axes of the regular hexagonal pyramid formed by the target 7 and the regular hexagonal pyramid formed by the substrate 8 are substantially parallel. The same figure (A) shows the case of this example, the same figure (B
) respectively show the case of one target and one substrate in the conventional example.

図中、Ti、Si (i=1〜6)は、それぞれ1番目
のターゲット、基板を表わしている。第3図(B)の場
合は、ターゲットT1から基板S1に飛来するスパッタ
粒子のみで成膜されるが、第3図(A)の場合は、基板
S工にはターゲットTtばかりでなく、T2.TBら飛
来するスパッタ粒子によっても成膜される。従って、第
3図(A)の場合のほうが、第3図(B)の場合よりも
高速で成膜される。
In the figure, Ti and Si (i=1 to 6) represent the first target and substrate, respectively. In the case of FIG. 3(B), the film is formed using only the sputtered particles flying from the target T1 to the substrate S1, but in the case of FIG. 3(A), not only the target Tt but also T2 are used for the substrate S process. .. A film is also formed by sputtered particles flying from TB. Therefore, the film is formed faster in the case of FIG. 3(A) than in the case of FIG. 3(B).

我々の行なった実験によれば、本実施例のようにターゲ
ット7と基板8を正6角錐の斜面に配置したほうが、従
来例の1ターゲツト1基板で成膜するより65%程高い
成膜速度が得られた。前者の場合、生成された膜の均一
性ま±8%で、後者と同程度であった。
According to our experiments, when the target 7 and the substrate 8 are arranged on the slopes of a regular hexagonal pyramid as in this example, the film formation rate is about 65% higher than when the film is formed using one target and one substrate in the conventional example. was gotten. In the former case, the uniformity of the produced film was ±8%, which was comparable to the latter.

尚、基板8を上述した正6角錐の中心軸のまわりに回転
させたり、あるいは、6つの基板8のそれぞれを自転さ
せることで、生成された膜の均一性を向上させることも
できる。また、均一性を更に向上させる手段としては、
基板8を基板支持体に対して首振り運動をさせたり、あ
るいは基板全体を上下に運動させる方法もある。
Note that the uniformity of the produced film can also be improved by rotating the substrate 8 around the central axis of the regular hexagonal pyramid mentioned above, or by rotating each of the six substrates 8 on its own axis. In addition, as a means to further improve uniformity,
There is also a method in which the substrate 8 is oscillated relative to the substrate support, or the entire substrate is moved up and down.

本実施例では6枚の基板8に成膜しているが、更にイオ
ン源1の径を大きくし、それに応じてターゲット7を配
置すれば、更に多量の基板8に同時に成膜できる。また
、本実施例では、ターゲット8は平面状であるが、凹面
状に成形したターゲットを使用しても、スパッタ粒子を
集束する効果は平面状とほぼ同様である。
In this embodiment, films are formed on six substrates 8, but by further increasing the diameter of the ion source 1 and arranging the targets 7 accordingly, films can be formed on even more substrates 8 at the same time. Further, in this embodiment, the target 8 is planar, but even if a concave target is used, the effect of focusing sputtered particles is almost the same as that of a planar target.

このように本実施例によれば、ターゲット7からスパッ
タされた粒子を集束させることができ。
As described above, according to this embodiment, particles sputtered from the target 7 can be focused.

基板8上には従来例よりも高速で成膜でき、かつ、多数
枚の基板に同時に成膜できるという効果がある。また、
スパッタされた粒子のうち、基板8に付着できなかった
粒子の多くは、他のターゲット7に戻るため、ターゲッ
ト7の利用効率が従来例より良い。更に、イオン源1か
ら中空のイオンビームを引き出しているので、不用な所
をスパッタして膜に不純物を混入させることが少ないと
いう利点がある。
This method has the advantage that a film can be formed on the substrate 8 at a higher speed than in the conventional example, and that a film can be formed on a large number of substrates at the same time. Also,
Among the sputtered particles, many of the particles that could not be attached to the substrate 8 return to other targets 7, so that the utilization efficiency of the targets 7 is better than in the conventional example. Furthermore, since a hollow ion beam is extracted from the ion source 1, there is an advantage that impurities are less likely to be mixed into the film due to sputtering in unnecessary areas.

なお、本実施例では、6つのターゲットに同じ材質のも
のを使用したが、各ターゲットに異なるターゲットを配
置し、基板を上述した正6角錐の中心軸のまわりに回転
させ、又、必要に応じて停止させることにより多層膜を
成膜できる。
In this example, the same material was used for the six targets, but a different target was placed on each target, the substrate was rotated around the central axis of the regular hexagonal pyramid mentioned above, and By stopping the process, a multilayer film can be formed.

第4図に本発明の第2の実施例を示す。該図の本実施例
では容器壁12、永久磁石2、フィラメント3、絶縁物
4、イオンビーム引き出し電極5から成るイオン源1が
、真空ポンプに結合した真空容器6に装着され、この真
空容器6中に正6角錐の斜面の一部にターゲット7が配
置され、これと中心軸を共有した別の正6角錐の斜面の
一部に基板8が配置され、それがモータ9で中心軸のま
わりに回転できるのは第1図に示した実施例と同じであ
る。第1図に示した実施例と違っているのは、基板8に
対向する位置に基板照射用のイオン源10が気密を保っ
て装着されている点である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the invention. In this embodiment shown in the figure, an ion source 1 consisting of a container wall 12, a permanent magnet 2, a filament 3, an insulator 4, and an ion beam extraction electrode 5 is attached to a vacuum container 6 connected to a vacuum pump. Inside, a target 7 is placed on a part of the slope of a regular hexagonal pyramid, and a substrate 8 is placed on a part of the slope of another regular hexagonal pyramid that shares the central axis with the target 7. This is the same as the embodiment shown in FIG. 1. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that an ion source 10 for irradiating the substrate is mounted in a position facing the substrate 8 in an airtight manner.

この基板照射用イオン源10の構造と動作は、第1図に
示した実施例で説明したターゲット7の照射用のイオン
源1と同じである。
The structure and operation of this ion source 10 for irradiating a substrate are the same as the ion source 1 for irradiating the target 7 described in the embodiment shown in FIG.

次に第5図を用いて本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained using FIG.

まず、2キロ電子ボルト程度のアルゴンビームの照射に
よりターゲット7からスパッタされた粒子11は基板8
に付着する。それと同時に、基板照射用のイオン源10
で発生したイオンビームで基板8を照射することにより
成膜する0例えば、ターゲット7としてシリコンを、基
板照射用のイオン源10で発生するイオンビームを、3
00電子ボルト程度の窒素分子イオンを用いると窒化シ
リコンが生成される。
First, the particles 11 sputtered from the target 7 by irradiation with an argon beam of about 2 kiloelectron volts are transferred to the substrate 8.
Attach to. At the same time, the ion source 10 for substrate irradiation
For example, silicon is used as the target 7, and the ion beam generated by the ion source 10 for substrate irradiation is used to form a film by irradiating the substrate 8 with an ion beam generated at 3.
Silicon nitride is produced by using nitrogen molecular ions of about 00 electron volts.

基板8に照射されるイオンビームは、一度基板8に付着
した膜の一部をスパッタすることもあるが、基板8に到
達した粒子の表面移動する促し、成膜を助ける効果もあ
る。成膜速度は、概略単位時間に基板8に到達するスパ
ッタ粒子11の粒子数で決まるから、スパッタ粒子を上
述した正6角錐の中心軸に集束させる本実施例における
成膜速度は、従来例の1ターゲツト1基板の場合よりも
50%程高くなる。また、本実施例では多数枚同時成膜
が容易であるのは第1図の実施例と同様である。
The ion beam irradiated onto the substrate 8 may sputter a part of the film once attached to the substrate 8, but it also has the effect of encouraging particles that have reached the substrate 8 to move to the surface and aiding film formation. Since the film formation rate is determined by the number of sputtered particles 11 that reach the substrate 8 approximately per unit time, the film formation rate in this embodiment in which the sputtered particles are focused on the central axis of the regular hexagonal pyramid described above is the same as that in the conventional example. This is about 50% higher than in the case of one target and one substrate. Further, in this embodiment, it is easy to deposit a large number of films at the same time, as in the embodiment shown in FIG.

このように本実施例によれば、ターゲット7と同じ、又
は異なった組成の膜を、従来例よりも高速で成膜でき、
かつ、多数の基板8に同時に成膜できるという効果があ
る。なお、本実施例では、基板照射用のイオン[10と
して中空のビームを引き出すイオン源を用いているため
、不用な所をスパッタして不純物を発生することが少な
いため、良好な膜特性が得られる。なお、同時に成膜す
る基板8の数を多くする時は、基板照射用のイオン源1
0の口径を大きくすればよい。
In this way, according to this embodiment, a film having the same or different composition as the target 7 can be formed at a higher speed than in the conventional example,
Moreover, there is an effect that films can be formed on a large number of substrates 8 at the same time. In addition, in this example, since an ion source that draws out a hollow beam as the ion [10] for irradiating the substrate is used, it is less likely that unnecessary areas will be sputtered and impurities will be generated, resulting in good film characteristics. It will be done. Note that when increasing the number of substrates 8 to be deposited at the same time, the ion source 1 for irradiating the substrates may be
Just make the diameter of 0 larger.

第6図に本発明の第3の実施例を示す。該図に示す本実
施例では容器壁12、永久磁石2、フィラメント3、絶
縁物4.イオンビーム引き出し電極5からなるイオン源
1が、真空ポンプに結合した真空容器6に装着され、こ
の真空容器6中にターゲット7が正6角錐の斜面の一部
になるよう配置されているのは、第1図に示した実施例
と同じである。第1図に示した実施例と違っているのは
、上述した正6角錐と中心軸を共有する別の正6角錐の
底面上に基板8を配置している点である。また、基板8
に対向して、基板照射用イオン源10が装着されている
点は、第4図の実施例と同じである。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment shown in the figure, a container wall 12, a permanent magnet 2, a filament 3, an insulator 4. An ion source 1 consisting of an ion beam extraction electrode 5 is attached to a vacuum container 6 connected to a vacuum pump, and a target 7 is arranged in this vacuum container 6 so as to form part of the slope of a regular hexagonal pyramid. , is the same as the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the substrate 8 is placed on the bottom surface of another regular hexagonal pyramid that shares a central axis with the regular hexagonal pyramid described above. In addition, the board 8
This embodiment is the same as the embodiment shown in FIG. 4 in that the ion source 10 for irradiating the substrate is mounted opposite to the embodiment shown in FIG.

このような本実施例の構成においてターゲット7、例え
ばシリコンに、2キロ電子ボルトのアルゴンイオンを照
射すると、シリコンのスパッタ粒子は、上述した正6角
錐の中心軸に向って飛ぶ。
In this embodiment, when the target 7, for example silicon, is irradiated with argon ions of 2 kiloelectron volts, the silicon sputter particles fly toward the central axis of the regular hexagonal pyramid described above.

本実施例の場合、1つのターゲット7から基板8に飛来
する粒子の密度は1両者がほぼ平行に配置されている時
に比較して小さくなるが、6つのターゲット7からスパ
ッタ粒子11が飛来するため、基板照射用のイオン源1
0から窒素イオンを照射した場合の、窒化シリコンの成
膜速度は、従来例の1ターゲツト1基板の場合の3倍程
度となる。
In the case of this embodiment, the density of particles flying from one target 7 to the substrate 8 is smaller than when both targets 7 are arranged almost parallel, but since sputtered particles 11 are flying from six targets 7, , ion source 1 for substrate irradiation
When nitrogen ions are irradiated from zero, the film formation rate of silicon nitride is about three times that of the conventional case of one target and one substrate.

このように本実施例によれば、ターゲット7からスパッ
タされる粒子を中心軸に集束させることで、高速成膜が
できるという効果がある。
As described above, according to this embodiment, by focusing the particles sputtered from the target 7 on the central axis, it is possible to form a film at high speed.

第7図は、本発明の第4の実施例を示す。該図に示す本
実施例ではイオン源1が真空容器6に装着され、この真
空容器6中に正6角錐の斜面の一部になるようターゲッ
ト7が配置されているのは。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the invention. In this embodiment shown in the figure, the ion source 1 is mounted in a vacuum container 6, and the target 7 is arranged in the vacuum container 6 so as to form part of the slope of a regular hexagonal pyramid.

第1図に示した実施例と同じである。第1図に示した実
施例と違っているのは、ターゲット照射用のイオン源が
中空のビームを出すイオン源ではなく、円形のビームを
発生する小型のイオン源13を6つ、円周上にほぼ等間
隔で配置している点である。
This is the same as the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in Fig. 1 is that the ion source for target irradiation is not an ion source that emits a hollow beam, but six small ion sources 13 that generate circular beams arranged on the circumference. The points are arranged at approximately equal intervals.

このような本実施例の構成において、2キロ電子ボルト
のアルゴンイオンで、アルミナのターゲット7を照射し
、ガラスの基板8に成膜すると、従来例の1ターゲツト
1基板の場合に比較して、55%程高いアルミナ膜の成
膜速度が得られた。
In the configuration of this embodiment, when the alumina target 7 is irradiated with argon ions of 2 kiloelectron volts and a film is formed on the glass substrate 8, compared to the conventional case of one target and one substrate, An alumina film deposition rate that was about 55% higher was obtained.

ただし、ターゲット7の利用効率は、第1図の実施例よ
りもやや低くなる。
However, the utilization efficiency of the target 7 is slightly lower than that of the embodiment shown in FIG.

このような本実施例においても、ターゲット7からスパ
ッタされる粒子を中心軸に集束させることにより、基板
8上に高速成膜でき、多数の基板に同時に成膜できると
いう効果がある。なお、本実施例における6枚のターゲ
ット7の材質を変えることも可能である。その際、円形
のビームを出すイオン源13のそれぞれから、異なった
イオンエネルギーとイオン電流を引き出し、基板8を中
心軸のまわりに回転させることにより、各層の厚さが十
分制御された多層膜を生成できる。
This embodiment also has the effect that by focusing the particles sputtered from the target 7 on the central axis, it is possible to form a film on the substrate 8 at high speed and to form films on a large number of substrates at the same time. Note that it is also possible to change the material of the six targets 7 in this embodiment. At this time, different ion energies and ion currents are extracted from each of the ion sources 13 that emit circular beams, and the substrate 8 is rotated around the central axis to form a multilayer film with the thickness of each layer well controlled. Can be generated.

以上の実施例では、ターゲット7及び基板8を。In the above embodiment, the target 7 and the substrate 8.

正6角錐の一部に配置する場合について説明したが、正
6角錐のかわりに円錐の一部に配置しても同様の効果が
ある。また、ターゲット照射用のイオン源1,13.基
板照射用のイオン源10として電子衝撃型のイオン源を
用いて説明したが、高周波放電やマイクロ波放電でプラ
ズマを発生させる高周波イオン源、マイクロ波イオン源
を用いても同様の効果がある。
Although the case where it is arranged in a part of a regular hexagonal pyramid has been described, the same effect can be obtained even if it is arranged in a part of a cone instead of a regular hexagonal pyramid. Further, ion sources 1, 13 . Although the explanation has been made using an electron impact type ion source as the ion source 10 for irradiating the substrate, similar effects can be obtained by using a high frequency ion source or a microwave ion source that generates plasma by high frequency discharge or microwave discharge.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した本発明のイオンビームスパッタ装置によれ
ば、イオン源からのイオン照射によりスパッタされた粒
子を放出するターゲットをイオン源側を底面とする円錐
又は多角錐の斜面の少なくとも一部となるように複数個
配置したものであるから、ターゲットからスパッタされ
る粒子を中心に集束できるため、高速で、大面積の処理
が可能なイオンビームスパッタ装置を得ることができる
According to the ion beam sputtering apparatus of the present invention described above, the target that emits particles sputtered by ion irradiation from the ion source is arranged so that it forms at least a part of the slope of a cone or polygonal pyramid whose bottom face is on the ion source side. Since a plurality of ion beam sputtering devices are arranged in the ion beam sputtering device, the particles sputtered from the target can be focused at the center, so that an ion beam sputtering device capable of processing a large area at high speed can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のイオンビームスパッタ装置の一実施例
を断面して示す斜視図、第2図は第1図の断面図、第3
図(A)は本実施例におけるターゲットからスパッタさ
れた粒子の集束される様子を示す図、第3図(B)は従
来例におけるスパッタされた粒子の集束される様子を示
す図、第4図は本発明の第2の実施例を断面図して示す
斜視図、第5図は第4図の断面図、第6図は本発明の第
3の実施例を断面して示す斜視図、第7図は本発明め第
4の実施例を真空容器を断面して示す斜視図である。 1.13・・・ターゲット照射用のイオン源、6・・・
真空容器、7・・・ターゲット、8・・・基板、10・
・・基板第1 図 ! 第4Li7I ! 第5 口 ! 第60 第7図
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the ion beam sputtering apparatus of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1, and FIG.
Figure (A) is a diagram showing how particles sputtered from a target are focused in this embodiment, Figure 3 (B) is a diagram showing how sputtered particles are focused in a conventional example, and Figure 4. 5 is a cross-sectional view of the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4, FIG. 6 is a perspective view of the third embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a perspective view showing a fourth embodiment of the present invention in cross section of a vacuum container. 1.13... Ion source for target irradiation, 6...
Vacuum container, 7... Target, 8... Substrate, 10.
... Board figure 1! 4th Li7I! Fifth mouth! 60 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、内部にプラズマを生成するイオン源と、該イオン源
と気密を保つたまま装着される真空容器と、該真空容器
内に配置され、前記イオン源からのイオンビームの照射
によりスパッタされた粒子を放出するターゲットと、該
ターゲットからの粒子により膜が生成される基板とを備
えたイオンビームスパッタ装置において、前記ターゲッ
トは複数個から成り、それぞれのターゲットが前記イオ
ン源側を底面とする円錐、又は多角錐の斜面の少なくと
も一部で形成されるように配置されていることを特徴と
するイオンビームスパッタ装置。2、前記イオン源は、
放電により発生したプラズマを、永久磁石、あるいは電
磁石の作る磁界によつて閉じ込める電子衝撃型のイオン
源であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
イオンビームスパッタ装置。 3、前記イオン源のプラズマを発生させる手段として高
周波放電、又はマイクロ波放電を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のイオンビームスパッタ装
置。 4、内部にプラズマを生成するイオン源と、該イオン源
と気密を保つたまま装着される真空容器と、該真空容器
内に配置され、前記イオン源からのイオンビームの照射
によりスパッタされた粒子を放出するターゲットを、該
ターゲットからの粒子により膜が生成される基板とを備
えたイオンビームスパッタ装置において、前記ターゲッ
トは複数個から成り、それぞれのターゲットが前記イオ
ン源側を底面とする円錐、又は多角錐の斜面の少なくと
も一部で形成されるように配置すると共に、前記基板を
前記各ターゲットと対向させて複数個配置したことを特
徴とするイオンビームスパッタ装置。 5、前記基板は、前記ターゲットを構成する円錐、又は
多角錐の斜面よりもイオン源側で、かつ、ターゲットの
円錐、又は多角錐よりも小さい底面積をもつ別の円錐、
又は多角錐の斜面、あるいは底面の少なくとも一部とな
るように配置されていることを特徴とする特許請求の範
囲第4項記載のイオンビームスパッタ装置。 6、内部にプラズマを生成するイオン源と、該イオン源
と気密を保つたまま装着される真空容器と、該真空容器
内に配置され、前記イオン源からのイオンビームの照射
によりスパッタされた粒子を放出するターゲットと、該
ターゲットからの粒子により膜が生成される基板とを備
えたイオンビームスパッタ装置において、前記ターゲッ
トは複数個から成り、それぞれのターゲットが前記イオ
ン源側を底面とする円錐、又は多角錐の斜面の少なくと
も一部で形成されるように配置すると共に、前記基板を
前記ターゲットのほぼ底面上に配置したことを特徴とす
るイオンビームスパッタ装置。 7、内部にプラズマを生成するイオン源と、該イオン源
と気密を保つたまま装着される真空容器と、該真空容器
内に配置され、前記イオン源からのイオンビームの照射
によりスパッタされた粒子を放出するターゲットと、該
ターゲットからの粒子により膜が生成される基板とを備
えたイオンビームスパッタ装置において、前記ターゲッ
トは複数個から成り、それぞれターゲットが前記イオン
源側を底面とする円錐、又は多角錐の斜面の少なくとも
一部で形成されるように配置すると共に、このターゲッ
トを照射するイオン源とは別に、前記基板を照射するた
めのイオン源を前記真空容器に設けたことを特徴とする
イオンビームスパッタ装置。 8、前記基板をターゲットと対向させて配置すると共に
、この基板を照射するイオン源として中空のイオンビー
ムを発生し得るイオン源を用いたことを特徴とする特許
請求の範囲第7項記載のイオンビームスパッタ装置。 9、内部にプラズマを生成するイオン源と、該イオン源
と気密を保つたまま装着される真空容器と、該真空容器
内に配置され、前記イオン源からのイオンビームの照射
によりスパッタされた粒子を放出するターゲットと、該
ターゲットからの粒子により膜が生成される基板とを備
えたイオンビームスパッタ装置において、前記ターゲッ
トは、前記イオン源からのイオン照射側が少なくとも開
口するよう複数のターゲットから構成され、そのターゲ
ットの開口側に前記基板を配置したことを特徴とするイ
オンビームスパッタ装置。 10、内部にプラズマを生成するイオン源と、該イオン
源と気密を保つたまま装着された真空容器と、該真空容
器内に配置され、前記イオン源からのイオンビームの照
射によりスパッタされた粒子を放出するターゲットを、
該ターゲットからの粒子により膜が生成される基板とを
備えたイオンビームスパッタ装置において、前記ターゲ
ットを、該ターゲットに前記イオン源からのイオンビー
ムを照射することによりスパッタされて放出する粒子が
真空容器のほぼ中心軸近傍に集束するように複数個配置
したことを特徴とするイオンビームスパッタ装置。 11、内部にプラズマを生成するイオン源と、該イオン
源と気密を保つたまま装着される真空容器と該真空容器
内に配置され、前記イオン源からのイオンビームの照射
によりスパッタされた粒子を放出するターゲットと、該
ターゲットからの粒子により膜が生成される基板とを備
えたイオンビームスパッタ装置において、前記ターゲッ
トは材質の異る複数個から成り、それぞれのターゲット
が前記イオン源側を底面とする円錐、又は多角錐の斜面
の少なくとも一部で形成されるように配置されているこ
とを特徴とするイオンビームスパッタ装置。
[Claims] 1. An ion source that generates plasma inside, a vacuum container that is attached to the ion source while maintaining airtightness, and a vacuum container that is placed in the vacuum container and that receives the ion beam from the ion source. In an ion beam sputtering apparatus equipped with a target that emits sputtered particles by irradiation and a substrate on which a film is generated by the particles from the target, the target is composed of a plurality of targets, and each target is located on the side of the ion source. An ion beam sputtering apparatus characterized in that the ion beam sputtering apparatus is arranged so as to be formed by at least a part of the slope of a cone or polygonal pyramid having a bottom surface. 2. The ion source is
The ion beam sputtering apparatus according to claim 1, wherein the ion beam sputtering apparatus is an electron impact type ion source in which plasma generated by discharge is confined by a magnetic field created by a permanent magnet or an electromagnet. 3. The ion beam sputtering apparatus according to claim 1, wherein a high frequency discharge or a microwave discharge is used as means for generating plasma in the ion source. 4. An ion source that generates plasma inside, a vacuum container that is attached to the ion source while maintaining airtightness, and particles that are placed in the vacuum container and are sputtered by irradiation with an ion beam from the ion source. In an ion beam sputtering apparatus comprising a target that emits ions, and a substrate on which a film is generated by particles from the target, the target includes a plurality of targets, each of which has a conical shape with the bottom facing the ion source side; Alternatively, an ion beam sputtering apparatus characterized in that a plurality of the substrates are arranged so as to be formed by at least a part of a slope of a polygonal pyramid, and a plurality of the substrates are arranged facing each of the targets. 5. The substrate is another cone that is closer to the ion source than the slope of the cone or polygonal pyramid constituting the target and has a smaller base area than the cone or polygonal pyramid of the target;
The ion beam sputtering apparatus according to claim 4, wherein the ion beam sputtering apparatus is arranged to form at least a part of the slope or the bottom of a polygonal pyramid. 6. An ion source that generates plasma inside, a vacuum container that is attached to the ion source while maintaining airtightness, and particles that are placed in the vacuum container and are sputtered by irradiation with an ion beam from the ion source. In an ion beam sputtering apparatus, the ion beam sputtering apparatus is equipped with a target that emits ions, and a substrate on which a film is generated by particles from the target, wherein the target includes a plurality of targets, each of which has a conical shape with the bottom facing the ion source side; Alternatively, an ion beam sputtering apparatus characterized in that the substrate is arranged so as to be formed by at least a part of a slope of a polygonal pyramid, and the substrate is arranged substantially on the bottom surface of the target. 7. An ion source that generates plasma inside, a vacuum container that is attached to the ion source while maintaining airtightness, and particles that are placed in the vacuum container and are sputtered by irradiation with an ion beam from the ion source. In an ion beam sputtering apparatus, the ion beam sputtering apparatus is equipped with a target that emits ions, and a substrate on which a film is formed by particles from the target. The ion source is arranged to be formed by at least a part of the slope of a polygonal pyramid, and an ion source for irradiating the substrate is provided in the vacuum container separately from an ion source for irradiating the target. Ion beam sputtering equipment. 8. The ion beam according to claim 7, wherein the substrate is arranged to face a target, and an ion source capable of generating a hollow ion beam is used as an ion source for irradiating the substrate. Beam sputtering equipment. 9. An ion source that generates plasma inside, a vacuum container that is attached to the ion source while maintaining airtightness, and particles that are placed in the vacuum container and are sputtered by irradiation with an ion beam from the ion source. In an ion beam sputtering apparatus comprising a target that emits ions, and a substrate on which a film is generated by particles from the target, the target is composed of a plurality of targets so that at least the side irradiated with ions from the ion source is open. An ion beam sputtering apparatus characterized in that the substrate is placed on the opening side of the target. 10. An ion source that generates plasma inside, a vacuum container attached to the ion source while maintaining airtightness, and particles placed in the vacuum container and sputtered by irradiation with an ion beam from the ion source. A target that emits
an ion beam sputtering apparatus comprising a substrate on which a film is formed by particles from the target, the target being sputtered and released by irradiating the target with an ion beam from the ion source; An ion beam sputtering apparatus characterized in that a plurality of ion beam sputtering devices are arranged so as to focus substantially near the central axis of the ion beam. 11. An ion source that generates plasma inside, a vacuum container that is installed in an airtight manner with the ion source, and an ion source that is placed in the vacuum container and that sputters particles by irradiation with an ion beam from the ion source. In an ion beam sputtering apparatus equipped with an emitting target and a substrate on which a film is formed by particles from the target, the targets are made of a plurality of different materials, and each target has a bottom surface facing the ion source side. An ion beam sputtering apparatus characterized in that the ion beam sputtering apparatus is arranged so as to be formed by at least a part of the slope of a cone or polygonal pyramid.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2745010A1 (en) * 1996-02-20 1997-08-22 Serole Michelle Paparone TUBULAR OR DERIVATIVE CATHODE SPRAYING TARGET MADE OF MULTIPLE LONGITUDINAL PLATES AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF

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JPS57174459A (en) * 1981-04-21 1982-10-27 Namiki Precision Jewel Co Ltd Formation of thin film
JPS6025212A (en) * 1983-07-21 1985-02-08 Hitachi Ltd Manufacture of magnetic alloy film

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