JP2607727Y2 - Cathode sputtering equipment - Google Patents

Cathode sputtering equipment

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JP2607727Y2
JP2607727Y2 JP1993002033U JP203393U JP2607727Y2 JP 2607727 Y2 JP2607727 Y2 JP 2607727Y2 JP 1993002033 U JP1993002033 U JP 1993002033U JP 203393 U JP203393 U JP 203393U JP 2607727 Y2 JP2607727 Y2 JP 2607727Y2
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sputtering apparatus
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ジッヒマン エゴ
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【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は、真空プロセス室中でプ
ラズマを用い、基板上に薄膜を作成するためのカソード
スパッタリング装置であって、ターゲットが一体的、か
つ回転対称に構成され、回転軸線(A−A)の周囲に配
置された軸方向孔部を有している形式のカソードスパッ
タリング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate using plasma in a vacuum process chamber. The present invention relates to a cathode sputtering apparatus having an axial hole disposed around (A-A).

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜を基板上に作成するため、例えばコ
ンパクトディスクを被覆するためには、多数の解決手段
が従来技術から公知である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Numerous solutions are known from the prior art for producing thin films on substrates, for example for coating compact discs.

【0003】例えばEP0163445明細書から、真
空中でスパッタ材料からなる第1および第2のカソード
要素をスパッタリングするための装置用のターゲットが
公知である。ここでは第2のカソード要素は第1のカソ
ード要素を取り囲んでおり、第1および第2の要素の幾
何学的配置は、それらが真空中にあるとき、材料が第2
の要素の放出表面によりスパッタリングされ得(この表
面は第1の要素の表面の外にある)、第1のターゲット
要素がリング状のカソードであり、第2の要素の最初の
放出表面がさい頭円錐形であるようになされている。
[0003] For example, from EP 0 163 445 a target for an apparatus for sputtering first and second cathode elements made of sputtered material in a vacuum is known. Here the second cathode element surrounds the first cathode element, and the geometry of the first and second elements is such that when they are in a vacuum,
(The surface is outside the surface of the first element), the first target element is a ring-shaped cathode, and the first emission surface of the second element is It is made to be conical.

【0004】別の刊行物、US4747926明細書に
は同様に、マグネトロンスパッタリング装置に使用する
ためのさい頭円錐形のスパッタリングターゲットが記載
されている。このターゲットは実質的に、2つの表面領
域を有する一体ターゲットからなる。これらの表面領域
は扁平基板の中心領域、第3の傾斜領域(この領域は第
1および第2の領域を連結する)、支持板並びに磁界発
生手段に対して平行に延在し、異なる直径を有する2つ
のプラズマが形成される。
Another publication, US Pat. No. 4,747,926, also describes a frusto-conical sputtering target for use in a magnetron sputtering apparatus. This target consists essentially of an integral target with two surface areas. These surface areas extend parallel to the central area of the flat substrate, the third inclined area (which connects the first and second areas), the support plate and the magnetic field generating means and have different diameters. Are formed.

【0005】さらに別の刊行物、US4933064に
は、マグネトロン方式のスパッタリングカソードと永久
磁石装置が記載されている。このスパッタリングカソー
ドは少なくとも2つの貫通同心突出部を備えたターゲッ
トを有する。この突出部の壁面はスパッタリング面に対
して垂直に延在する。永久磁石装置は軟磁性の磁極片を
有し、それらの磁極片から出ている磁力線面はスパッタ
リング面と交差している。
In another publication, US Pat. No. 4,933,064, a magnetron type sputtering cathode and a permanent magnet device are described. The sputtering cathode has a target with at least two through concentric protrusions. The wall surface of this projection extends perpendicular to the sputtering surface. Permanent magnet arrangements have soft magnetic pole pieces, the field lines of which emanate from the pole pieces intersect the sputtering surface.

【0006】上に述べた公知の構成はすべて次のような
欠点を有する。すなわち、第1に比較的高い消費電力が
スパッタリング電流の供給のために必要であり、第2に
スパッタリングの際に不十分な効率しか達成されない。
すなわち、多量のターゲット材料が、基板にではなくシ
ールドおよび絞り部にデポジットされる。第3にアーク
のためスパッタリング電流供給部SSVが障害に対して
非常に弱く、そのためSSVの遮断が非常に頻繁に生じ
る。
[0006] All of the known arrangements described above have the following disadvantages. First, relatively high power consumption is required to supply the sputtering current, and second, insufficient efficiency is achieved during sputtering.
That is, a large amount of target material is deposited not on the substrate but on the shield and the throttle. Third, because of the arc, the sputtering current supply SSV is very susceptible to failure, so that the interruption of the SSV occurs very frequently.

【0007】[0007]

【考案が解決しようとする課題】本考案の課題は、上記
欠点を低減ないし除去し、動作安全性と信頼性が高く、
製造および動作が安価な装置を提供することである。
The object of the present invention is to reduce or eliminate the above-mentioned drawbacks, to provide high operational safety and reliability,
It is to provide a device that is inexpensive to manufacture and operate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題は本考案によ
り、被覆すべき基板に向いた方の、スパッタリングさる
べきターゲット前面は少なくとも2つの領域に分割され
ており、すなわち平坦でリング状の中心領域と外部領域
に分割されており、前記中心領域の表面は平坦なターゲ
ット裏面に対して面平行に延在し、前記外部領域は中心
領域をリング状に取り囲み、該外部領域の表面は、中心
領域の表面に対して、ターゲットの厚さが周方向のその
外縁部においてターゲット中心の厚さよりも大きくなる
ように傾いており、ターゲット前面では第1のプラズマ
が、中心領域と外部領域との間の折曲部に形成され、第
2のプラズマがリング状の外部領域表面に形成され、前
記2つのプラズマの間隔をおいた配置により、スパッタ
リング溝が形成され、該スパッタリング溝は半径方向に
全ターゲット幅にわたって延在している構成によって解
決される。
According to the invention, the object of the invention is that the front surface of the target to be sputtered, which faces the substrate to be coated, is divided into at least two regions, namely a flat, ring-shaped central region. And a front surface of the central region extends in a plane parallel to the flat target back surface, the outer region surrounds the central region in a ring shape, and the surface of the outer region has a central region. With respect to the surface of the target, the thickness of the target is inclined such that it is greater than the thickness of the center of the target at its outer peripheral edge in the circumferential direction. A second plasma is formed at the bent portion, a second plasma is formed on the surface of the ring-shaped outer region, and a sputtering groove is formed due to the spaced apart arrangement of the two plasmas. The sputtering groove is solved by a configuration which extends over the entire target width in the radial direction.

【0009】本考案は、課せられた課題をすべて有利に
満たすものである。
The present invention advantageously satisfies all the tasks posed.

【0010】本考案のカソードスパッタリング装置によ
り、基板にデポジットする粒子の割合が高まり、周囲の
構成部材に到達する粒子の割合が低減され、従い効率が
測定可能なほど高められる。
With the cathode sputtering apparatus of the present invention, the proportion of particles deposited on the substrate is increased, the proportion of particles reaching the surrounding components is reduced, and the efficiency is increased measurably.

【0011】ターゲット前面の屋根状折曲部により、こ
の折曲部で電子の静電的蓄積が得られ、これにより最初
のプラズマリングに対する点弧条件が満たされる。
The roof-shaped fold on the front of the target provides an electrostatic accumulation of electrons at this fold, thereby satisfying the firing conditions for the first plasma ring.

【0012】この“折曲部”により、ターゲットフラン
ク(中間−ポール−ターゲット/ZPTカソードにより
公知)を省略することができる。これによりターゲット
表面全体がアクティブにスパッタリングする面として有
効作用し、ターゲット表面が粒子に覆われる危険性がな
いという利点が得られる。
This "bend" allows the elimination of the target flanks (known as middle-pole-target / ZPT cathode). This has the advantage that the entire target surface effectively acts as the active sputtering surface and there is no danger of the target surface being covered with particles.

【0013】ターゲットを一面に覆う磁極線の巧みな構
成により、第1のプラズマに加えて二次プラズマを形成
することができる。この二次プラズマはプラズマリング
として第1のプラズマリングに対して同心に形成され、
ターゲット侵食プロフィルの拡大に作用する。
[0013] With the clever configuration of the magnetic pole wire covering the entire surface of the target, a secondary plasma can be formed in addition to the first plasma. This secondary plasma is formed concentrically with the first plasma ring as a plasma ring,
Affects the expansion of the target erosion profile.

【0014】ターゲットの寿命を高め、広範に侵食され
たターゲットにおいてもスパッタ電力を低く維持するた
めに、形成される侵食プロフィルは深さに対してできる
だけ広くすべきである。この理由から、ターゲットを一
面に覆う磁界はそのターゲット表面状の強度が均一化さ
れる。これにより広い侵食溝が形成される。
The erosion profile formed should be as wide as possible in depth to increase the life of the target and to keep the sputter power low even in widely eroded targets. For this reason, the magnetic field covering the entire surface of the target has a uniform surface intensity of the target. This forms a wide erosion groove.

【0015】ターゲット侵食の増加とともに、スパッタ
リング過程は専ら平行な磁極線により制御され、幅広の
侵食プロフィルが発生する。ターゲットの外周には進捗
する侵食により“ターゲット壁”が形成され、この壁は
電子の静電的蓄積に作用する。
With increasing target erosion, the sputtering process is controlled exclusively by parallel magnetic pole lines, resulting in a wide erosion profile. Progressive erosion forms a "target wall" around the periphery of the target, which acts on the electrostatic accumulation of electrons.

【0016】スパッタリング電流供給部の必要な電気接
続電力は格段に低減され得る。実験装置では、従来約3
0kW必要だったものが、本考案のターゲットにより約
15kWの半分の電力で間に合うようになった。
[0016] The required electrical connection power of the sputtering current supply can be significantly reduced. In the experimental device, about 3
What used to require 0 kW can now be made with half the power of about 15 kW with the target of the present invention.

【00017】例えばコンパクトディスク等の小さな基
板に被覆する際に通常使用されるターゲット材料は、ア
ルミニウムおよびAlCu合金である。本考案により、
種々異なるターゲット材料を反応スパッタリングに使用
することが考えられる。
The target materials usually used for coating small substrates such as compact discs are aluminum and AlCu alloys. According to the present invention,
It is conceivable to use different target materials for reactive sputtering.

【0018】本考案には種々の実施例が可能である。1
例を図面に基づき詳細に説明する。
Various embodiments of the present invention are possible. 1
Examples will be described in detail with reference to the drawings.

【0019】[0019]

【実施例】スパッタすべきターゲット1(図1)は、軸
線A−Aに回転対称であり、実質的にディスク状の基体
からなる。この基体は中心軸孔部2と平坦なターゲット
裏面3を有している。ターゲット前面4の平坦な中心領
域5は裏面3に対して平行に配置されており、リング状
の外部領域6により取り囲まれている。外部領域の表面
は中心領域5の表面に対して、斜面上に形成可能な垂直
線がフォーカシングされ、ターゲット1前の一点で交差
するように傾いている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The target 1 to be sputtered (FIG. 1) is rotationally symmetric about the axis AA and consists essentially of a disk-shaped substrate. The base has a central shaft hole 2 and a flat target back surface 3. A flat central region 5 of the target front surface 4 is arranged parallel to the rear surface 3 and is surrounded by a ring-shaped external region 6. The surface of the outer region is inclined with respect to the surface of the central region 5 so that a vertical line that can be formed on the slope is focused and intersects at a point in front of the target 1.

【0020】図2は、図1のターゲット1の左半分を示
す。ここには2つのプラズマ7、8が示されている。磁
界(簡単にするため図示されていない)が相応に配列さ
れていれば、2つのプラズマ7、8は、ターゲット1の
表面に沿ってホース形に形成される。その際、プラズマ
7は中心領域5とリング状外部領域6との間の折曲部で
形成され、第2のプラズマ8は外部領域6のリングに形
成される。
FIG. 2 shows the left half of the target 1 of FIG. Here, two plasmas 7, 8 are shown. If a magnetic field (not shown for simplicity) is arranged accordingly, the two plasmas 7, 8 are formed in the form of a hose along the surface of the target 1. At this time, the plasma 7 is formed at a bent portion between the central region 5 and the ring-shaped outer region 6, and the second plasma 8 is formed in a ring of the outer region 6.

【0021】2つのプラズマ7、8のこの幾何学的構成
により、半径方向に全ターゲット幅にわたって延在する
スパッタリング溝9が成形可能であり、理想的なターゲ
ット効率が得られる。
With this geometry of the two plasmas 7, 8, a sputtering groove 9 extending radially over the entire target width can be formed, resulting in ideal target efficiency.

【0022】[0022]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案によるターゲットの模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a target according to the present invention.

【図2】図1の左半分の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a left half of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ターゲット 2 軸方向孔部 3 ターゲット裏面 4 ターゲット前面 7、8 プラズマ Reference Signs List 1 target 2 axial hole 3 target back 4 target front 7, 8 plasma

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 エゴ ジッヒマン ドイツ連邦共和国 ゲルンハウゼン ド イチュオルデンスシュトラーセ 31 (56)参考文献 特開 昭60−152671(JP,A) 特開 昭61−183467(JP,A) 特開 平4−318166(JP,A) 特開 昭59−229480(JP,A) 特開 平3−28369(JP,A) 特公 昭58−10989(JP,B2) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ego Jichmann Germany Federal Republic of Germany Gernhausen de Itscholdensstraße 31 (56) References JP-A-60-152671 (JP, A) JP-A-61-183467 (JP, A) JP-A-4-318166 (JP, A) JP-A-59-229480 (JP, A) JP-A-3-28369 (JP, A) JP-B-58-10989 (JP, B2)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 真空プロセス室中でプラズマを用い、基
板上に薄膜を作成するためのカソードスパッタリング装
置用ターゲットであって、該ターゲットは一体的、かつ
回転対称に構成され、回転軸線(A−A)の周囲に配置
された軸方向孔部(2)を有しているカソードスパッタ
リング装置用ターゲットにおいて、被覆すべき基板に向
いた方の、スパッタリングさるべきターゲット前面
(4)は少なくとも2つの領域に分割されており、すな
わち平坦でリング状の中心領域(5)と外部領域(6)
に分割されており、前記中心領域の表面は平坦なターゲ
ット裏面(3)に対して平行に延在し、前記外部領域
は中心領域(5)をリング状に取り囲み、該外部領域の
表面は、中心領域(5)の表面に対して、ターゲットの
厚さ(D)が周方向のその外縁部においてターゲット中心
の厚さ(d)よりも大きくなるように傾いており、 ターゲ
ット前面(4)では第1のプラズマ(7)が、中心領域
(5)と外部領域(6)との間の折曲部に形成され、
2のプラズマ(8)がリング状の外部領域(6)表面に形成
され、 前記2つのプラズマ(7、8)の間隔をおいた配
置により、スパッタリング溝(9)が形成され、該スパ
ッタリング溝は半径方向に全ターゲット幅にわたって延
在している、ことを特徴とするカソードスパッタリング
装置用ターゲット。 【請求項】 2つのプラズマ(7、8)はリング状に
構成されている請求項記載のカソードスパッタリング
装置用ターゲット。
1. A target for a cathode sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate using plasma in a vacuum process chamber, wherein the target is integrally and rotationally symmetric, and has a rotation axis (A- In a target for a cathode sputtering apparatus having an axial hole (2) arranged around A), the target front side (4) to be sputtered, facing the substrate to be coated, has at least two regions. A flat, ring-shaped central area (5) and an outer area (6).
Is divided into, the surface of the central region extends parallel plane to the flat target back surface (3), wherein the outer region surrounds the central region (5) in a ring shape, the surface of the external region , to the surface of the central region (5) is inclined to be greater than the thickness of the target (D) is a target centered at its outer edge portion of the circumferential thickness (d), target
In the front (4) of the slot, the first plasma (7)
(5) formed at a bent portion between the outer region (6) and the
2 plasma (8) is formed on the surface of the ring-shaped outer region (6)
And the two plasmas (7, 8) are spaced apart from each other.
The sputtering groove (9) is formed by the placement, and the spa
The cutter groove extends radially over the entire target width.
1. A target for a cathode sputtering apparatus, comprising: 2. A two plasma (7,8) are cathode sputtering apparatus target according to claim 1, wherein is configured in a ring shape.
JP1993002033U 1992-01-29 1993-01-29 Cathode sputtering equipment Expired - Fee Related JP2607727Y2 (en)

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DE4202349.1 1992-06-13
DE9207963 1992-06-13
DE9207963.6 1992-06-13

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JPH0616461U JPH0616461U (en) 1994-03-04
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