JP4230564B2 - Sputtering equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空容器内で、ターゲット材料の薄膜を基板上に形成するスパッタリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スパッタリング装置では、ターゲットと基板を対向させて配置し、その間にプラズマ発生用のガスを導入する。ターゲットを配置したカソード部に高周波または直流電圧を印加してプラズマを発生させ、電場によって加速されたイオンをターゲットに衝突させ、ターゲットから材料を飛ばして基板に堆積する。
【0003】
図4は、従来のこの種のスパッタリング装置の概要を示したものである。図4において、1は真空容器、2はカソード部で、電源3が接続されている。4はカソード部2の上に配置された、蒸着物質であるターゲット、5はターゲット4に対向して配置された基板、6はガス導入部、7は排気口で、調圧バルブ8が配置されている。9は真空圧力センサである。
【0004】
このような装置において、ガス導入部6よりアルゴンガス等のプラズマ発生ガスを真空容器1内に導入し、一方、排気口7から調圧バルブ8を介して真空ポンプにより、所定のスパッタ圧力になるように排気を行う。真空圧力は、真空圧力センサ9でモニタリングしている。この状態で、カソード部2に電源3から直流または高周波電圧を印加すると、基板5とターゲット4との間にプラズマが発生し、プラズマ内のアルゴンイオンは電場によって加速されてターゲット4に衝突し、ターゲット物質が叩かれて真空中に飛び出す。この物質が基板5に付着し、薄膜を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスパッタリング装置では、真空容器1内のスパッタ圧力を所定の圧力にするために、調圧バルブ8が真空圧力センサ9からのフィードバック情報を得て、排気口7の開口部を調整するため、一定時間を有してしまい、高速成膜の実現に限界があった。
【0006】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、成膜を行うスパッタ圧力を短時間で実現できるスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスパッタリング装置は、真空容器内のカソード部にスパッタ用ターゲットを配置し、これと対向するように基板を配置するとともに、前記ターゲットの表面と平行かつ前記ターゲットと前記基板との間の前記真空容器にガス導入部を設けたスパッタリング装置において、前記ガス導入部は重力方向に延出した構造であり、かつ、前記ガス導入部と対向するようにダストボックスを設置するとともに、前記ダストボックスのうち前記ガス導入部と対向する面と鉛直する面に開口率を有する遮蔽板を備え、かつ、前記遮蔽板は前記真空容器の真空排気口に設置することを特徴とするものである。
【0008】
れにより、成膜を行うスパッタ圧力を短時間で実現することができ、また真空排気口からダストが流入するのを抑制して真空ポンプに与えるダメージを防止することができる。
【0010】
さらには、遮蔽板を交換自在とし、目詰りを起こしても直ぐ交換できるので、所定のスパッタ圧力を実現させる開口率を維持することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の参考例におけるスパッタリング装置を示したものであり、従来例と同一部分には同一符号を付してある。すなわち、1は真空容器、2はカソード部で、電源3が接続されている。4はカソード部2の上に配置された蒸着物質であるターゲット、5はターゲット4に対向して配置された基板、6はガス導入部、7は真空容器1におけるガス導入部6と対角の位置にある排気口である。
【0013】
なお、ターゲット4は、ターゲット押さえ11により水冷プレート12を介してカソード部2に取り付けられており、冷却水13により冷却される。真空容器1はアースされており、カソード部2とは絶縁材14により絶縁されている。15はアースシールド、16はマグネットである。
【0014】
17は、真空容器1内の排気口7部分に設けられ、所定のスパッタ圧力を実現させる開口率をもった、例えばメッシュ等からなる遮蔽板である。
【0015】
次に、本参考例における動作について説明する。まず、真空容器1内を所定の真空度に排気した後、真空容器1内にガス導入部6よりアルゴンガス等のプラズマ発生ガスを導入し、一方、排気口7から遮蔽板17を介して真空ポンプにより排気を行う。ここで、導入するガスの流量と遮蔽板17の開口率との関係で、任意のスパッタ圧力を実現することができる。
【0016】
この状態で、カソード部2に電源3から直流または高周波電圧を印加すると、基板5とターゲット4との間にプラズマが発生し、プラズマ内のアルゴンイオンは電場によって加速されてターゲット4に衝突し、ターゲット物質が叩かれて真空中に飛び出す。この物質が基板5に付着し、薄膜を形成する。
【0017】
以上のように構成された本参考例によれば、成膜を行うスパッタ圧力を短時間で実現することができ、高速タクトの成膜が可能になって生産性の向上を図ることができる。
【0018】
2は、本発明の実施の形態におけるスパッタリング装置を示したものである。ここでは、排気口7部分に設けた遮蔽板17が一部を構成するボックス型のダストボックス18を設置したものである。このような構成にすれば、成膜時に発生するターゲット材料のダスト19を遮蔽板17で捕捉し、排気口7を通って真空ポンプに流入するのを抑制する。ダスト19はダストボックス18に溜る。したがって、真空ポンプに与えるダメージを防止することができる。
【0019】
さらに、図3に示したように、遮蔽板17を交換自在とすれば、遮蔽板17が目詰りを起こしたり、開口率の変更を行うような場合は、容易に交換することが可能になる。
【0020】
なお、上記の実施の形態では、スパッタリング装置について説明したが、一定の圧力の真空度において化学現象や物理現象を行わせるすべての装置に対して、本発明を有効に適用することができる。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定のスパッタ圧力を実現させる開口率を有する遮蔽板を真空容器の排気口に設置することにより、成膜を行うスパッタ圧力を短時間で実現でき、生産性を大幅に向上することができ、またダストを真空容器の排気口でトラップするので、真空ポンプへの影響を無くし、ポンプの寿命を延ばすことができる。
【0024】
さらに、遮蔽板を容易に交換可能とすることにより、目詰りを起こしても直ぐに交換でき、一定の真空度を常に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の参考例におけるスパッタリング装置の構成図
【図2】 本発明の実施の形態におけるスパッタリング装置の構成図
【図3】 本発明の実施の形態における要部の他の構成を示す図
【図4】 従来のスパッタリング装置の構成図
【符号の説明】
1 真空容器
2 カソード部
3 電源
4 ターゲット
5 基板
6 ガス導入部
7 排気口
17 遮蔽板
18 ダストボックス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sputtering apparatus for forming a thin film of a target material on a substrate in a vacuum vessel.
[0002]
[Prior art]
In a sputtering apparatus, a target and a substrate are arranged to face each other, and a gas for generating plasma is introduced therebetween. Plasma is generated by applying a high frequency or direct current voltage to the cathode portion where the target is disposed, and ions accelerated by the electric field are collided with the target, and the material is ejected from the target and deposited on the substrate.
[0003]
FIG. 4 shows an outline of this type of conventional sputtering apparatus. In FIG. 4, 1 is a vacuum vessel, 2 is a cathode part, and the power supply 3 is connected. Reference numeral 4 denotes a target, which is a vapor deposition substance, disposed on the cathode portion 2, 5 is a substrate disposed opposite to the target 4, 6 is a gas introduction portion, 7 is an exhaust port, and a pressure regulating valve 8 is disposed. ing. 9 is a vacuum pressure sensor.
[0004]
In such an apparatus, a plasma generating gas such as argon gas is introduced into the vacuum vessel 1 from the gas introduction unit 6, and on the other hand, a predetermined sputtering pressure is obtained from the exhaust port 7 through the pressure regulating valve 8 by a vacuum pump. Exhaust so that. The vacuum pressure is monitored by a vacuum pressure sensor 9. In this state, when a direct current or a high frequency voltage is applied to the cathode unit 2 from the power source 3, plasma is generated between the substrate 5 and the target 4, and argon ions in the plasma are accelerated by the electric field and collide with the target 4. The target material is struck and jumps into the vacuum. This substance adheres to the substrate 5 and forms a thin film.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional sputtering apparatus, the pressure regulating valve 8 obtains feedback information from the vacuum pressure sensor 9 and adjusts the opening of the exhaust port 7 in order to set the sputtering pressure in the vacuum vessel 1 to a predetermined pressure. Therefore, there is a certain time, and there is a limit to the realization of high-speed film formation.
[0006]
In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of realizing a sputtering pressure for film formation in a short time.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a sputtering apparatus of the present invention has a sputtering target disposed in a cathode part in a vacuum vessel, a substrate is disposed so as to face the target, and the target is parallel to the surface of the target. In the sputtering apparatus provided with a gas introduction part in the vacuum vessel between the substrate and the substrate, the gas introduction part has a structure extending in the direction of gravity, and a dust box is installed so as to face the gas introduction part And a shielding plate having an aperture ratio on a surface of the dust box that is perpendicular to the surface facing the gas introduction portion , and the shielding plate is installed at a vacuum exhaust port of the vacuum vessel. Is.
[0008]
This ensures that it is possible to achieve in a short time sputtering pressure for forming a film, also Ru can prevent damage to the vacuum pump to prevent the dust from flowing from the vacuum exhaust port.
[0010]
Furthermore, since the shielding plate can be exchanged and can be exchanged immediately even if clogging occurs, the aperture ratio for realizing a predetermined sputtering pressure can be maintained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a sputtering apparatus in a reference example of Embodiment 1 of the present invention, and the same reference numerals are given to the same parts as in the conventional example. That is, 1 is a vacuum vessel, 2 is a cathode part, and a power source 3 is connected thereto. Reference numeral 4 denotes a target which is a vapor deposition substance disposed on the cathode portion 2, 5 denotes a substrate disposed opposite to the target 4, 6 denotes a gas introduction portion, and 7 denotes a diagonal of the gas introduction portion 6 in the vacuum vessel 1. This is the exhaust port at the position.
[0013]
The target 4 is attached to the cathode portion 2 via the water cooling plate 12 by the target presser 11 and is cooled by the cooling water 13. The vacuum vessel 1 is grounded and insulated from the cathode portion 2 by an insulating material 14. Reference numeral 15 is an earth shield, and 16 is a magnet.
[0014]
Reference numeral 17 denotes a shielding plate made of, for example, a mesh or the like that is provided at the exhaust port 7 in the vacuum vessel 1 and has an aperture ratio that realizes a predetermined sputtering pressure.
[0015]
Next, the operation in this reference example will be described. First, after evacuating the inside of the vacuum vessel 1 to a predetermined degree of vacuum, a plasma generating gas such as argon gas is introduced into the vacuum vessel 1 from the gas introduction unit 6, while a vacuum is supplied from the exhaust port 7 through the shielding plate 17. Exhaust with a pump. Here, an arbitrary sputtering pressure can be realized by the relationship between the flow rate of the introduced gas and the opening ratio of the shielding plate 17.
[0016]
In this state, when a direct current or a high frequency voltage is applied to the cathode unit 2 from the power source 3, plasma is generated between the substrate 5 and the target 4, and argon ions in the plasma are accelerated by the electric field and collide with the target 4. The target material is struck and jumps into the vacuum. This substance adheres to the substrate 5 and forms a thin film.
[0017]
According to the present reference example configured as described above, the sputtering pressure for film formation can be realized in a short time, high-speed tact film formation is possible, and productivity can be improved.
[0018]
FIG. 2 shows the sputtering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Here, a box-type dust box 18, which is partly constituted by a shielding plate 17 provided at the exhaust port 7, is installed. With such a configuration, the target material dust 19 generated during film formation is captured by the shielding plate 17 and is prevented from flowing into the vacuum pump through the exhaust port 7. The dust 19 collects in the dust box 18. Therefore, damage to the vacuum pump can be prevented.
[0019]
Furthermore, as shown in FIG. 3, if the shielding plate 17 can be exchanged, it can be easily replaced when the shielding plate 17 is clogged or the aperture ratio is changed. .
[0020]
In the above-described embodiment, the sputtering apparatus has been described. However, the present invention can be effectively applied to all apparatuses that cause a chemical phenomenon or a physical phenomenon at a certain degree of vacuum.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by installing a shielding plate having an aperture ratio that realizes a predetermined sputtering pressure at the exhaust port of the vacuum vessel, the sputtering pressure for film formation can be realized in a short time, productivity can be greatly improved, also because the traps dust in the exhaust port of the vacuum vessel, eliminating the influence of the vacuum pump, Ru can extend the life of the pump.
[0024]
Furthermore, by making it possible to easily replace the shielding plate, it can be replaced immediately even if clogging occurs, and a constant degree of vacuum can always be maintained.
[Brief description of the drawings]
[1] essential in the first embodiment of the present configuration diagram of a sputtering apparatus in reference example of the first embodiment of the invention defined in the appended diagram of a sputtering apparatus according to the first embodiment of the invention the present invention; FIG Fig. 4 is a diagram showing another configuration of the unit [Fig. 4] Fig. 4 is a configuration diagram of a conventional sputtering apparatus [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Cathode part 3 Power supply 4 Target 5 Substrate 6 Gas introduction part 7 Exhaust port 17 Shielding plate 18 Dust box

Claims (2)

真空容器内のカソード部にスパッタ用ターゲットを配置し、これと対向するように基板を配置するとともに、前記ターゲットの表面と平行かつ前記ターゲットと前記基板との間の前記真空容器にガス導入部を設けたスパッタリング装置において、
前記ガス導入部は重力方向に延出した構造であり、かつ、前記ガス導入部と対向するようにダストボックスを設置するとともに、前記ダストボックスのうち前記ガス導入部と対向する面と鉛直する面に開口率を有する遮蔽板を備え、かつ、前記遮蔽板は前記真空容器の真空排気口に設けられたことを特徴とするスパッタリング装置。
A sputtering target is disposed in a cathode portion in a vacuum vessel, a substrate is disposed so as to face the sputtering target, and a gas introduction portion is provided in the vacuum vessel in parallel with the surface of the target and between the target and the substrate. In the sputtering apparatus provided,
The gas introduction part has a structure extending in the direction of gravity, and a dust box is installed so as to face the gas introduction part, and the dust box has an opening in a surface perpendicular to the face facing the gas introduction part. A sputtering apparatus comprising: a shielding plate having a rate; and the shielding plate is provided at a vacuum exhaust port of the vacuum vessel.
前記遮蔽板は、交換自在であることを特徴とする請求項1記載のスパッタリング装置。  The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the shielding plate is replaceable.
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