JP2547891Y2 - Bias sputtering equipment - Google Patents
Bias sputtering equipmentInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この考案は、均一な膜厚分布が得
られるようにしたバイアススパッタ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bias sputtering apparatus capable of obtaining a uniform film thickness distribution.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、スパッタリングにより、基板表面
に薄膜を形成する装置として、ターゲットと基板電極を
対向させ、ターゲットおよび基板電極の両方に高周波電
源が接続された構成のバイアススパッタ装置が知られて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for forming a thin film on a substrate surface by sputtering, a bias sputtering device in which a target and a substrate electrode are opposed to each other and a high-frequency power source is connected to both the target and the substrate electrode is known. I have.
【０００３】磁気記録媒体に対して書込みおよび読取り
を行う薄膜ヘッドのアルミナ保護膜の形成などの工程に
おいては、厚い膜厚（数１０μm ）を大きな面積に亘っ
て短時間で形成する目的で、前記バイアススパッタ装置
が、ターゲットと基板電極の間隔を２０〜４０mmと短く
設定して利用されている。In a process such as formation of an alumina protective film of a thin film head for writing and reading data on and from a magnetic recording medium, the thick film (several tens of μm) is formed over a large area in a short period of time. A bias sputtering apparatus is used by setting a distance between a target and a substrate electrode as short as 20 to 40 mm.
【０００４】[0004]
【考案が解決しようとする課題】前記のように、ターゲ
ットと基板電極の間隔を短く設定したバイアススパッタ
装置では、両電極間に放電によりプラズマを形成した場
合に、プラズマ密度の分布が両電極間で均一にならず、
この結果としてスパッタリングにより形成される薄膜の
膜厚分布に均一性が得られない問題点があった。As described above, in the bias sputtering apparatus in which the distance between the target and the substrate electrode is set short, when plasma is formed between the two electrodes by discharge, the distribution of the plasma density is reduced between the two electrodes. Not uniform
As a result, there has been a problem that uniformity in thickness distribution of a thin film formed by sputtering cannot be obtained.
【０００５】前記プラズマ密度の分布が不均一になるの
は、電極周辺のスパッタリングガス（例えばアルゴンガ
ス）の圧力分布や流れの不均一が原因となっていると認
められるが、圧力分布や流れを調節しても、プラズマ密
度の均一化並びに膜厚分布の均一化にはあまり寄与でき
ていなかった。It is recognized that the non-uniform plasma density distribution is caused by non-uniform pressure distribution and flow of the sputtering gas (eg, argon gas) around the electrode. Even if it was adjusted, it could not contribute much to the uniformization of the plasma density and the uniformity of the film thickness distribution.
【０００６】電極周囲の接地シールドの形状や、電極を
収容した真空容器の形状を変化させたり、放電プロセス
条件を変化させて、プラズマ密度の均一化を図る試みも
なされたが、膜厚分布の改善に有効に作用させることは
できなかった。Attempts have been made to change the shape of the ground shield around the electrodes, the shape of the vacuum vessel containing the electrodes, or the conditions of the discharge process to make the plasma density uniform. It could not be effectively used for improvement.
【０００７】[0007]
【課題を解決する為の手段】この考案は前記のような問
題点に鑑みてなされたもので、ターゲットと基板電極の
間隔を短く設定したバイアススパッタ装置の膜厚分布を
改善することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to improve the film thickness distribution of a bias sputtering apparatus in which the distance between a target and a substrate electrode is set short. I have.
【０００８】この考案は、ターゲット（２）と基板電極
（３）を対向させ、ターゲット（２）および基板電極
（３）の両方に高周波電源（７）、（８）が接続された
バイアススパッタ装置において、前記ターゲット（２）
と基板電極（３）の対向部（１１）の外周に沿って、環
状の補助電極（１２）が電気的に浮いた状態で設置して
あり、補助電極（１２）と、接地電位（１４）との間が
チョークコイル（１５）で接続してあることを特徴とす
るバイアススパッタ装置である。 [0008] This invention is based on the followings.
(3) facing each other, target (2) and substrate electrode
High frequency power supplies (7) and (8) were connected to both (3)
In the bias sputtering apparatus, the target (2)
A ring is formed along the outer periphery of the opposing portion (11) of the substrate electrode (3).
-Shaped auxiliary electrode (12) is installed in an electrically floating state.
Between the auxiliary electrode (12) and the ground potential (14).
Characterized by being connected by a choke coil (15).
Bias sputtering apparatus.
【０００９】また他の考案は、ターゲット（２）と基板
電極（３）を対向させ、ターゲット（２）および基板電
極（３）の両方に高周波電源（７）、（８）が接続され
たバイアススパッタ装置において、前記ターゲット
（２）と基板電極（３）の対向部（１１）の外周に沿っ
て、環状の補助電極（１２）が電気的に浮いた状態で設
置してあり、前記補助電極（１２）は、接地電位（１
４）との間で、インピーダンス整合器１７を介して高周
波電源（１８）を接続すると共に、前記補助電極に水冷
構造を具備させたことを特徴とするバイアススパッタ装
置であり、ターゲット（２）と基板電極（３）を対向さ
せ、ターゲット（２）および基板電極（３）の両方に高
周波電源（７）、（８）が接続されたバイアススパッタ
装置において、前記ターゲット（２）と基板電極（３）
の対向部（１１）の外周に沿って、環状の補助電極（１
２）が電気的に浮いた状態で設置してあり、前記補助電
極（１２）は、接地電位（１４）との間に直流電源を接
続すると共に、前記補助電極に水冷構造を具備させたこ
とを特徴とするバイアススパッタ装置である。 [0009] Still another idea is to provide a target (2) and a substrate.
With the electrode (3) facing the target (2) and the substrate
High frequency power supplies (7) and (8) are connected to both poles (3)
In the bias sputtering apparatus, the target
Along the outer periphery of the opposing portion (11) between (2) and the substrate electrode (3)
And the annular auxiliary electrode (12) is electrically floated.
And the auxiliary electrode (12) is connected to a ground potential (1).
4) through the impedance matching unit 17
A wave power supply (18) is connected and the auxiliary electrode is water-cooled.
Bias sputtering equipment characterized by having a structure
The target (2) and the substrate electrode (3) face each other.
High on both the target (2) and the substrate electrode (3).
Bias sputter to which frequency power supplies (7) and (8) are connected
In the apparatus, the target (2) and a substrate electrode (3)
Along the outer periphery of the opposing portion (11), an annular auxiliary electrode (1) is formed.
2) is installed in an electrically floating state, and
The pole (12) connects a DC power supply to the ground potential (14).
The auxiliary electrode was provided with a water cooling structure.
And a bias sputtering apparatus.
【００１０】[0010]
【作用】この考案のバイアススパッタ装置においては、
スパッタリングの際に、補助電極に表われる電位を、タ
ーゲットと基板電極間で形成されるプラズマに作用させ
て、プラズマ密度の分布を変化させて、基板表面に形成
される薄膜の分布を改善することができる。In the bias sputtering apparatus of the present invention,
Improving the distribution of the thin film formed on the substrate surface by changing the distribution of the plasma density by applying the potential appearing on the auxiliary electrode to the plasma formed between the target and the substrate electrode during sputtering. Can be.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、この考案を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの考案の第１実施例のバイアススパッタ装
置であって、真空容器１の内部に、ターゲット２と基板
電極３が対向して設置してある。ターゲット２はターゲ
ット電極４に取付けられる基台５にボンディングされた
ものである。基板電極３は、上面に基板６が載置できる
ようになっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments. FIG. 1 shows a bias sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention, in which a target 2 and a substrate electrode 3 are installed inside a vacuum vessel 1 so as to face each other. The target 2 is bonded to a base 5 attached to a target electrode 4. The substrate electrode 3 is configured such that the substrate 6 can be placed on the upper surface.
【００１２】基板電極３およびターゲット電極４は、夫
々、図示は省略した水冷構造で冷却可能としてあると共
に、高周波電源７、８が接続されて、高周波電力をター
ゲット２と基板６の間に投入できるようにされている。The substrate electrode 3 and the target electrode 4 can be cooled by a water-cooling structure (not shown), respectively, and high-frequency power sources 7 and 8 are connected to supply high-frequency power between the target 2 and the substrate 6. It has been like that.
【００１３】真空容器１は、真空ポンプ９で、内部を真
空排気可能としてあり、また、ガス導入系（図示してい
ない）を介して、アルゴンガスその他のスパッタリング
ガスを導入可能としてあり、スパッタリングに際して
は、内部を所定圧力の雰囲気に調整できるようにしてあ
る。図中１０は絶縁部材であるそして、前記ターゲット
２と基板電極３の対向部１１の外周に沿って、環状に形
成した導電性部材でなる補助電極１２が、真空容器１の
側壁を貫通して設置した導入杆体１３を介して設置して
あり、導入杆体１３と接地電位１４の間が、チョークコ
イル１５で接続してある。The inside of the vacuum vessel 1 can be evacuated by a vacuum pump 9 and an argon gas or other sputtering gas can be introduced through a gas introduction system (not shown). Is designed so that the inside can be adjusted to an atmosphere of a predetermined pressure. In the figure, reference numeral 10 denotes an insulating member. Along the outer periphery of the facing portion 11 of the target 2 and the substrate electrode 3, an auxiliary electrode 12 made of a conductive member formed in a ring shape penetrates the side wall of the vacuum vessel 1. It is installed via the installed introducing rod 13, and the choking coil 15 connects between the introducing rod 13 and the ground potential 14.
【００１４】図２はこの考案の第２実施例のバイアスス
パッタ装置である。第１実施例と略同様の構成であっ
て、チョークコイル１５に並列に可変コンデンサ１６を
接続したものである。FIG. 2 shows a bias sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention. The configuration is substantially the same as that of the first embodiment, except that a variable capacitor 16 is connected in parallel with the choke coil 15.
【００１５】図３はこの考案の第３実施例のバイアスス
パッタ装置である。この実施例では、補助電極１２の導
入杆体１３は開放状態としてあり、補助電極１２を電気
的に浮いた状態としたものである。FIG. 3 shows a bias sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the introduction rod 13 of the auxiliary electrode 12 is in an open state, and the auxiliary electrode 12 is in an electrically floating state.
【００１６】図４はこの考案の第４実施例のバイアスス
パッタ装置である。補助電極１２の導入杆体１３にイン
ピーダンス整合器１７を介して高周波電源１８を接続し
たものである。FIG. 4 shows a bias sputtering apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. A high-frequency power supply 18 is connected to an introduction rod 13 of the auxiliary electrode 12 via an impedance matching device 17.
【００１７】更に図５はこの考案の第５実施例のバイア
ススパッタ装置である。補助電極１２の導入杆体１３に
直流電源１９を接続したものである。FIG. 5 shows a bias sputtering apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. A DC power supply 19 is connected to the introduction rod 13 of the auxiliary electrode 12.
【００１８】各実施例の補助電極１２には、外側面に沿
って水冷管を添設したり、電極自体を中空構造として、
内部を冷却水が流通できる構造として、水冷構造を備え
た補助電極とすることもできる。The auxiliary electrode 12 of each embodiment may be provided with a water-cooled tube along the outer surface, or may have a hollow structure of the electrode itself.
An auxiliary electrode having a water-cooling structure may be used as a structure through which cooling water can flow.
【００１９】上記実施例のバイアススパッタ装置によれ
ば、ターゲット２と基板電極３の間で放電を起してプラ
ズマを形成させた場合、ターゲット２と基板電極３の間
ではイオン同志或いは電子同志の反撥力によりプラズマ
が外方に拡がろうとするが、前記補助電極１２が、その
電位を外方に拡がろうとするプラズマに作用させるの
で、外方に拡がろうとするプラズマの挙動を助長し、或
いは抑制することができ、結果として電極間のプラズマ
密度の均一化を図って、基板６の表面に形成される薄膜
の膜厚分布を、基板電極３の全領域に亘って均一化する
ことができる。According to the bias sputtering apparatus of the above embodiment, when a discharge is generated between the target 2 and the substrate electrode 3 to form a plasma, between the target 2 and the substrate electrode 3, ions or electrons are generated. Although the plasma tends to spread outward due to the repulsive force, the auxiliary electrode 12 causes its potential to act on the plasma that is to expand outward, so that the behavior of the plasma that is to expand outward is promoted, Alternatively, the plasma density between the electrodes can be reduced, and as a result, the film thickness distribution of the thin film formed on the surface of the substrate 6 can be uniformed over the entire region of the substrate electrode 3. it can.
【００２０】第１実施例ではチョークコイル１５による
高周波インピーダンスによって、補助電極１２に流入す
る電力中の電位を抑制し、第２実施例ではチョークコイ
ル１５と可変コンデンサ１６の並列回路による高周波成
分インピーダンスによって、補助電極１２に流入する電
力中の電位を抑制して、補助電極１の電位を設定し、プ
ラズマの挙動を制御するものである。In the first embodiment, the potential in the electric power flowing into the auxiliary electrode 12 is suppressed by the high-frequency impedance of the choke coil 15, and in the second embodiment, the high-frequency impedance is formed by a parallel circuit of the choke coil 15 and the variable capacitor 16.
The partial impedances, by suppressing the potential in the power flowing to the auxiliary electrode 12, to set the potential of the auxiliary electrode 1, and controls the plasma behavior.
【００２１】第３実施例は、電気的に浮いた状態の補助
電極１２にイオン又は電子による電荷が蓄積されるの
で、その蓄積電荷による電位によってプラズマの挙動を
制御するものである。In the third embodiment, since the charges by ions or electrons are stored in the electrically floating auxiliary electrode 12, the behavior of the plasma is controlled by the potential of the stored charges.
【００２２】また、第４実施例では補助電極１２に印加
される高周波電力によって、第５実施例では補助電極１
２に印加される直流電力によって、プラズマの挙動を制
御するものである。In the fourth embodiment, the high frequency power applied to the auxiliary electrode 12 causes the auxiliary electrode 1 in the fifth embodiment.
The behavior of the plasma is controlled by the DC power applied to 2.
【００２３】尚、補助電極１２にイオンが流入する場
合、補助電極表面のスパッタの可能性があり、基板側の
薄膜を汚染するので、スパッタリングが起らない程度の
電位に調整する必要がある。When ions flow into the auxiliary electrode 12, there is a possibility that the surface of the auxiliary electrode will be sputtered, and the thin film on the substrate side will be contaminated. Therefore, it is necessary to adjust the potential so that sputtering does not occur.
【００２４】[0024]
【考案の効果】以上に説明の通り、この考案によれば、
補助電極を介して、ターゲットと基板電極の間に形成さ
れるプラズマの外方へ拡がろうとする挙動を助長したり
抑制して、プラズマ密度の均一化を図るので、基板表面
に形成される薄膜の膜厚分布を、広い面積に亘って均一
にできる効果がある。[Effect of the invention] As described above, according to the invention,
A thin film formed on the substrate surface because it promotes or suppresses the tendency of the plasma formed between the target and the substrate electrode to spread outward through the auxiliary electrode, and achieves a uniform plasma density. Has an effect of making the film thickness distribution uniform over a wide area.
【００２５】また、補助電極の電位や高周波電流に対す
るインピーダンスの調整で、プラズマの持続を安定化さ
せ、かつ基板表面に形成される膜厚の膜質を制御できる
効果もある。Further, by adjusting the potential of the auxiliary electrode and the impedance with respect to the high-frequency current, there is an effect that the duration of plasma is stabilized and the quality of the film formed on the substrate surface can be controlled.
【図１】この考案の第１実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【図２】この考案の第２実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
【図３】この考案の第３実施例の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
【図４】この考案の第４実施例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the present invention.
【図５】この考案の第５実施例の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a fifth embodiment of the present invention.
１ 真空容器 ２ ターゲット ３ 基板電極 ４ ターゲット電極 ６ 基板 ７、８、１８ 高周波電源 １１ 対向部 １２ 補助電極 １３ 導入杆体 １４ 接地電位 １５ チョークコイル １６ 可変コンデンサ １７ インピーダンス整合器 １９ 直流電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Target 3 Substrate electrode 4 Target electrode 6 Substrate 7, 8, 18 High frequency power supply 11 Opposing part 12 Auxiliary electrode 13 Introducing rod 14 Ground potential 15 Choke coil 16 Variable capacitor 17 Impedance matching device 19 DC power supply
Claims (3)
向させ、ターゲット（２）および基板電極（３）の両方
に高周波電源（７）、（８）が接続されたバイアススパ
ッタ装置において、前記ターゲット（２）と基板電極
（３）の対向部（１１）の外周に沿って、環状の補助電
極（１２）がターゲット（２）と基板電極（３）と非接
触で設置してあり、前記補助電極（１２）と、接地電位
（１４）との間がチョークコイル（１５）で接続してあ
ることを特徴とするバイアススパッタ装置。1. A bias sputtering apparatus wherein a target (2) and a substrate electrode (3) are opposed to each other, and high-frequency power sources (7) and (8) are connected to both the target (2) and the substrate electrode (3). An annular auxiliary electrode (12) is in non-contact with the target (2) and the substrate electrode (3) along the outer periphery of the opposing portion (11) of the target (2) and the substrate electrode (3).
Yes installed in touch, the auxiliary electrode (12), bias sputtering apparatus, wherein a is connected with the choke coil (15) between a ground potential (14).
向させ、ターゲット（２）および基板電極（３）の両方
に高周波電源（７）、（８）が接続されたバイアススパ
ッタ装置において、前記ターゲット（２）と基板電極
（３）の対向部（１１）の外周に沿って、環状の補助電
極（１２）がターゲット（２）と基板電極（３）と非接
触で設置してあり、前記補助電極（１２）は、接地電位
（１４）との間で、チョークコイル（１５）と可変コン
デンサ（１６）とが並列で接続してあることを特徴とす
るバイアススパッタ装置。2. A bias sputtering apparatus wherein a target (2) and a substrate electrode (3) are opposed to each other, and high-frequency power sources (7) and (8) are connected to both the target (2) and the substrate electrode (3). An annular auxiliary electrode (12) is in non-contact with the target (2) and the substrate electrode (3) along the outer periphery of the opposing portion (11) of the target (2) and the substrate electrode (3).
The auxiliary electrode (12) is connected to a choke coil (15) and a variable capacitor between the auxiliary electrode (12) and a ground potential (14).
A bias sputtering apparatus, wherein the bias sputtering apparatus is connected in parallel with a denser (16) .
向させ、ターゲット（２）および基板電極（３）の両方
に高周波電源（７）、（８）が接続されたバイアススパ
ッタ装置において、前記ターゲット（２）と基板電極
（３）の対向部（１１）の外周に沿って、環状の補助電
極（１２）がターゲット（２）と基板電極（３）と非接
触でかつ浮遊電位となるように設置してあることを特徴
とするバイアススパッタ装置。3. A bias sputtering apparatus wherein a target (2) and a substrate electrode (3) are opposed to each other, and high-frequency power sources (7) and (8) are connected to both the target (2) and the substrate electrode (3). An annular auxiliary electrode (12) is in non-contact with the target (2) and the substrate electrode (3) along the outer periphery of the opposing portion (11) of the target (2) and the substrate electrode (3).
Bias sputtering device, wherein you have Installation so that touch the and floating potential.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993036645U JP2547891Y2 (en) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | Bias sputtering equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993036645U JP2547891Y2 (en) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | Bias sputtering equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH079971U JPH079971U (en) | 1995-02-10 |
| JP2547891Y2 true JP2547891Y2 (en) | 1997-09-17 |
Family
ID=12475593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1993036645U Expired - Lifetime JP2547891Y2 (en) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | Bias sputtering equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (10)
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| JPS5270032U (en) * | 1975-11-18 | 1977-05-25 | ||
| JPS52108130U (en) * | 1976-02-12 | 1977-08-17 | ||
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| JPH01127773U (en) * | 1988-02-19 | 1989-08-31 | ||
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| JP4614220B2 (en) * | 2004-11-10 | 2011-01-19 | パナソニック株式会社 | Sputtering apparatus and sputtering method |
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-
1993
- 1993-07-05 JP JP1993036645U patent/JP2547891Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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