JPH01184275A - Sputtering device - Google Patents

Sputtering device

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JPH01184275A
JPH01184275A JP806188A JP806188A JPH01184275A JP H01184275 A JPH01184275 A JP H01184275A JP 806188 A JP806188 A JP 806188A JP 806188 A JP806188 A JP 806188A JP H01184275 A JPH01184275 A JP H01184275A
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
sputtering
partial pressure
flow rate
vacuum chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP806188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Okuda
晃 奥田
Eizo Kubo
栄蔵 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP806188A priority Critical patent/JPH01184275A/en
Publication of JPH01184275A publication Critical patent/JPH01184275A/en
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Abstract

PURPOSE:To keep the ratio between the partial pressures of sputtering gases constant and to stabilize the compsn. and characteristics of a film by installing a means of measuring the partial pressures of the sputtering gases in a vacuum chamber and a means of controlling gas flow rate regulators in accordance with signals from the measuring means. CONSTITUTION:A vacuum chamber 7 is evacuated and gaseous Ar and O2 are introduced into the chamber 7 through gas flow rate regulators 9, 10. The partial pressures of the gases in the chamber 7 are measured with a partial pressure measuring device 11 and the regulators 9, 10 are subjected to feedback with a controller 12 to regulate the flow rates of the sputtering gases so that the ratio of the partial pressure of gaseous Ar to that of gaseous O2 is kept within about + or -0.1. The extent of reaction of sputtered particles with a reactive gas can be stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スパッタリング装置に関するものである。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a sputtering device.

従来の技術 近年、スパッタリング装置は、光磁気ディスク、光ディ
スクの記録膜などの成膜に多く使用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, sputtering apparatuses have been widely used for forming recording films for magneto-optical disks and optical disks.

以下、従来のスパッタリング装置の一例を第2図に基づ
いて説明する。第2図において、1はバッキングプレー
ト2の表面に固定されたターゲットであり、ターゲット
1はバッキングプレート2の裏面に管3から供給される
冷却水により冷却される。このターゲット1とバッキン
グプレート2と冷却水の管3を備えたカソード本体4に
は直流あるいは高周波の電源5が接続されており、電源
5によりターゲット1とこのターゲット1に対向しスパ
ッタリングによって成膜される基板6との間でプラズマ
が発生される。7はターゲット1を備えたカソード本体
4と基板6を内部に設け、真空状態の維持が可能な真空
チャンバーであり、真空チャンバー7はロータリーポン
プ、油拡散ポンプ、クライオポンプなどの真空排気ポン
プ8により減圧雰囲気にされる。9,10は真空チャン
バー7の内部にスパッタリングガス流量を調整しながら
供給するガス流量調整器であり、各スパッタリングガス
に対してそれぞれ設けられてガス供給系を形成している
An example of a conventional sputtering apparatus will be described below with reference to FIG. 2. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a target fixed to the surface of a backing plate 2, and the target 1 is cooled by cooling water supplied from a pipe 3 to the back surface of the backing plate 2. A DC or high frequency power source 5 is connected to the cathode main body 4, which includes the target 1, a backing plate 2, and a cooling water pipe 3, and the power source 5 causes the target 1 to face the target 1 and form a film by sputtering. Plasma is generated between the substrate 6 and the substrate 6. Reference numeral 7 denotes a vacuum chamber in which a cathode body 4 with a target 1 and a substrate 6 are installed, and a vacuum state can be maintained. A reduced pressure atmosphere is created. Reference numerals 9 and 10 indicate gas flow rate regulators that adjust and supply the sputtering gas flow rate into the vacuum chamber 7, and are provided for each sputtering gas to form a gas supply system.

以上のように構成されたスパッタリング装置について以
下その動作について説明する。まず、真空チャンバー7
の内部を真空排気ポンプ8により10= Torr台の
真空度まで真空排気する。その後、ガス流量調整器9.
10を通して、真空チャンバー7の内部に、Arガス、
ヘガスを導入し、5 X 10−’Torr程度の真空
度に設定し、電源5により、カソード本体4に直流また
は高周波の電圧を印加し、真空チャンバー7の内部にプ
ラズマを発生させる。
The operation of the sputtering apparatus configured as described above will be explained below. First, vacuum chamber 7
The inside of the chamber is evacuated to a vacuum level of 10 Torr using a vacuum pump 8. After that, the gas flow regulator 9.
10 into the vacuum chamber 7, Ar gas,
Gas is introduced, the degree of vacuum is set to about 5×10 Torr, and a direct current or high frequency voltage is applied to the cathode body 4 by the power source 5 to generate plasma inside the vacuum chamber 7.

これによりArイオンが発生し、ターゲット1に衝突す
ることにより、衝突した部分からスパッタ粒子が飛散し
、このスパッタ粒子は02と反応してターゲット1に対
向して配置された基板6の表面に堆積し膜が形成される
This generates Ar ions and when they collide with the target 1, sputter particles are scattered from the collided area, and these sputter particles react with 02 and deposit on the surface of the substrate 6 placed opposite the target 1. A thin film is formed.

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような従来の構成では、真空チャン
バー7の内部へArガスおよびQガスをガス流量調整器
9,10から一定流量で流しているため、2つのガスの
ガス分圧比が微少に変化し、よって、Arガスと0□ガ
スを使用した反応性スパッタを行う場合に、スパッタ粒
子と反応する02の量が変化し、膜の組成が変化してい
た。たとえば、光ディスクなどの記録膜を成膜する場合
、Arガスと02ガスのガス分圧比が0.3程度変化す
るだけで、膜の特性が変化し、量産の場合に歩留りが低
下するという問題を有していた。
Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional configuration as described above, since Ar gas and Q gas are flowed into the vacuum chamber 7 from the gas flow rate regulators 9 and 10 at a constant flow rate, the two gases are The partial pressure ratio changes slightly, and therefore, when performing reactive sputtering using Ar gas and 0□ gas, the amount of O2 that reacts with sputtered particles changes, and the composition of the film changes. For example, when forming a recording film for optical disks, a change in the gas partial pressure ratio of Ar gas and 02 gas by about 0.3 will change the properties of the film, causing a problem of lower yield in mass production. had.

本発明は上記問題を解決するものであり、スパッタの際
に、真空チャンバー内に供給されているスパッタリング
ガスのガス分圧比を一定にすることにより、膜の組成お
よび特性を安定にし、また再現性を良くし、量産の場合
に製品の歩留りを向上させるスパッタリング装置を提供
することを目的とするものである。
The present invention solves the above problems by keeping the gas partial pressure ratio of the sputtering gas supplied to the vacuum chamber constant during sputtering, thereby stabilizing the composition and characteristics of the film and improving reproducibility. The purpose of this invention is to provide a sputtering apparatus that improves the yield of products in mass production.

課題を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明のスパッタリング装置
は、真空状態の維持が可能な真空チャンバーと、前記真
空チャンバー内を減圧雰囲気にする真空ポンプと、複数
のスパッタリングガスに対して前記真空チャンバー内に
スパッタリングガス流量を調整しながら供給するそれぞ
れのガス流量調整器を有するガス供給系と、ターゲット
と、前記ターゲットを固定するバッキングプレートを有
するカソードと、スパッタリングにより成膜される基板
と、前記カソードに電圧を印加し前記ターゲットと基板
との間でプラズマを発生させる電源とを備えたスパッタ
リング装置であって、前記真空チャンバー内の前記スパ
ッタリングガスの分圧を測定するガス分圧測定器と、前
記ガス分圧測定器よりスパッタリングガス分圧信号を入
力し、スパッタリングガスの分圧比が一定になるように
前記ガス流量調整器を制御し、スパッタリングガス流量
を調整する制御装置とを設けたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the sputtering apparatus of the present invention includes a vacuum chamber that can maintain a vacuum state, a vacuum pump that creates a reduced pressure atmosphere in the vacuum chamber, and a plurality of sputtering gases. On the other hand, a gas supply system having respective gas flow rate regulators supplying the sputtering gas while adjusting the flow rate into the vacuum chamber, a target, and a cathode having a backing plate for fixing the target, and a film formed by sputtering. A sputtering apparatus comprising a substrate and a power supply that applies a voltage to the cathode to generate plasma between the target and the substrate, the gas partial pressure measuring the partial pressure of the sputtering gas in the vacuum chamber. a measuring device; and a control device that inputs a sputtering gas partial pressure signal from the gas partial pressure measuring device, controls the gas flow rate regulator so that the partial pressure ratio of the sputtering gas is constant, and adjusts the sputtering gas flow rate. It was established.

作用 上記構成により、スパッタの際に、真空チャンバー内に
供給されるスパッタリングガスの分圧をガス分圧測定器
により測定し、制御装置によりそのスパッタリングガス
の分圧比が一定になるようにガス流量調整器にフィード
バックをかけ、ガス流量を調整する。よって、真空チャ
ンバー内のガス分圧比が一定になるため、スパッタリン
グガスに02ガスを使用している場合にスパッタ粒子と
反応する0□の量が一定になり、膜の組成に変化がなく
なり、膜の特性が安定し、量産の場合に製品の歩留りが
向上する。
Effect With the above configuration, during sputtering, the partial pressure of the sputtering gas supplied into the vacuum chamber is measured by a gas partial pressure measuring device, and the gas flow rate is adjusted by the control device so that the partial pressure ratio of the sputtering gas is constant. Apply feedback to the device and adjust the gas flow rate. Therefore, since the gas partial pressure ratio in the vacuum chamber becomes constant, when using 02 gas as the sputtering gas, the amount of 0□ that reacts with sputtered particles becomes constant, there is no change in the composition of the film, and the film The properties of the product are stable, and the product yield is improved in mass production.

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。な
お、従来例の第2図と同一の構成には同一符号を付して
説明を省略する。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. Note that the same components as those in FIG. 2 of the conventional example are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.

第1図は本発明のスパッタリング装置の概略断面図であ
る。第1図において、11は真空チャンバ−7の内部の
スパッタリングガスの分圧を測定するガス分圧測定器で
あり、ガス分圧測定器11のスパッタリングガス分圧信
号aはガス流量調整器9゜10を制御する制御装置12
に入力され、制御装置12はスパッタリングガスの分圧
比が一定となるように、Arガスのガス流量調整器9と
へガスのガス流量調整器10へそれぞれ制御信号す、c
を出力して、スパッタリングガス流量を調整する。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a sputtering apparatus of the present invention. In FIG. 1, 11 is a gas partial pressure measuring device that measures the partial pressure of the sputtering gas inside the vacuum chamber 7, and the sputtering gas partial pressure signal a of the gas partial pressure measuring device 11 is transmitted to the gas flow rate regulator 9°. control device 12 that controls 10;
and the control device 12 sends control signals to the Ar gas flow rate regulator 9 and the Ar gas flow rate regulator 10, respectively, so that the partial pressure ratio of the sputtering gas is constant.
output to adjust the sputtering gas flow rate.

以上のように構成されたスパッタリング装置の動作を説
明する。
The operation of the sputtering apparatus configured as above will be explained.

まず、真空チャンバー7の内部を真空排、気ポンプ8に
より、1O−6Torr台の真空度まで真空排気する。
First, the inside of the vacuum chamber 7 is evacuated using the air pump 8 to a degree of vacuum on the order of 10-6 Torr.

その後、ガス流量調整器9,10を通して、真空チャン
バー7の内部に、Arガスと02ガスを導入し、5 X
 10 = Torr程度の真空度に設定する。さらに
このとき、真空チャンバー7の内部のガス分圧をガス分
圧測定器11により測定し、Arガスと02ガスのガス
分圧比が±0.1以内となるように、制御装置12によ
り、ガス流量調整器9.10にフィードバックをかけ、
スパッタリングガス流量を調整する。
After that, Ar gas and O2 gas were introduced into the vacuum chamber 7 through the gas flow rate regulators 9 and 10, and 5X
Set the degree of vacuum to about 10 = Torr. Furthermore, at this time, the gas partial pressure inside the vacuum chamber 7 is measured by the gas partial pressure measuring device 11, and the gas partial pressure is controlled by the control device 12 so that the gas partial pressure ratio of Ar gas and 02 gas is within ±0.1. Apply feedback to flow rate regulator 9.10,
Adjust sputtering gas flow rate.

ここで、ターゲット1は、冷却水の管3から冷却水によ
って冷却されている。次にカソード本体4へ、電源5よ
り、直流または高周波の電圧を印加し、真空チャンバー
7の内部にプラズマを発生させる。このプラズマにより
Arイオンが発生し、ターゲット1へ衝突することによ
り、衝突した部分からスパッタ粒子が飛散する。この飛
散したスパッタ粒子は、真空チャンバー7の内部のAr
ガスと02ガスのガス分圧比が一定に保持されているた
め、常に一定量の02と反応し、ターゲット1と対向し
て配置された基板6の表面に堆積し膜が形成される。
Here, the target 1 is cooled by cooling water from a cooling water pipe 3. Next, a DC or high frequency voltage is applied to the cathode body 4 from the power source 5 to generate plasma inside the vacuum chamber 7. Ar ions are generated by this plasma and collide with the target 1, whereby sputtered particles are scattered from the collided portion. These scattered sputtered particles are removed by Ar inside the vacuum chamber 7.
Since the gas partial pressure ratio between the gas and the 02 gas is kept constant, a constant amount of 02 reacts with the gas and forms a film by depositing on the surface of the substrate 6 placed opposite the target 1.

このように、スパッタリングの際に、真空チャンバー7
の内部に供給するガスのガス分圧比を一定することによ
り、スパッタ粒子と反応ガスとの反応量を安定させるこ
とができ、膜の組成および特性を安定にでき、また、再
現性を良くでき、光ディスクの記録膜などの量産の場合
に歩留りを向上させることができる。
In this way, during sputtering, the vacuum chamber 7
By keeping the gas partial pressure ratio of the gas supplied inside constant, the amount of reaction between the sputtered particles and the reaction gas can be stabilized, the composition and characteristics of the film can be stabilized, and the reproducibility can be improved. Yield can be improved in mass production of recording films for optical discs.

発明の効果 以上のように本発明によれば、ガス分圧測定器により測
定された真空チェンバー内のスパッタリングガスの分圧
比が一定になるように、制御装置によりガス流量調整器
にフィードバックをかけ、スパッタリングガス流量を調
整することによって、スパッタ粒子とスパッタリングガ
スとの反応量を安定させることができ、膜の組成および
特性を安定にでき、量産の場合に製品の歩留りを向上さ
せることができる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the control device applies feedback to the gas flow rate regulator so that the partial pressure ratio of the sputtering gas in the vacuum chamber measured by the gas partial pressure measuring device is constant. By adjusting the sputtering gas flow rate, the amount of reaction between the sputtered particles and the sputtering gas can be stabilized, the composition and characteristics of the film can be stabilized, and the yield of the product can be improved in the case of mass production.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示すスパッタリング装置の
概略断面図、第2図は従来のスパッタリング装置の概略
断面図である。 1・・・ターゲット、2・・・バッキングプレート、4
・・・カソード本体、5・・・電源、6・・・基板、7
・・・真空チャンバー、8・・・真空排気ポンプ、9.
10・・・ガス流量調整器、11・・・ガス分圧測定器
、12・・・制御装置。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic sectional view of a sputtering apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a conventional sputtering apparatus. 1...Target, 2...Backing plate, 4
...Cathode body, 5...Power supply, 6...Substrate, 7
... Vacuum chamber, 8... Vacuum exhaust pump, 9.
10... Gas flow rate regulator, 11... Gas partial pressure measuring device, 12... Control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、真空状態の維持が可能な真空チャンバーと、前記真
空チャンバー内を減圧雰囲気にする真空ポンプと、複数
のスパッタリングガスに対して前記真空チャンバー内に
スパッタリングガス流量を調整しながら供給するそれぞ
れのガス流量調整器を有するガス供給系と、ターゲット
と、前記ターゲットを固定するバッキングプレートを有
するカソードと、スパッタリングにより成膜される基板
と、前記カソードに電圧を印加し前記ターゲットと基板
との間でプラズマを発生させる電源とを備えたスパッタ
リング装置であって、前記真空チャンバー内の前記スパ
ッタリングガスの分圧を測定するガス分圧測定器と、前
記ガス分圧測定器よりスパッタリングガス分圧信号を入
力し、スパッタリングガスの分圧比が一定になるように
前記ガス流量調整器を制御し、スパッタリングガス流量
を調整する制御装置とを設けたスパッタリング装置。
1. A vacuum chamber that can maintain a vacuum state, a vacuum pump that creates a reduced pressure atmosphere in the vacuum chamber, and a plurality of sputtering gases that are supplied into the vacuum chamber while adjusting the sputtering gas flow rate. A gas supply system having a flow rate regulator, a target, a cathode having a backing plate for fixing the target, a substrate on which a film is to be formed by sputtering, and a voltage being applied to the cathode to generate plasma between the target and the substrate. A sputtering apparatus is equipped with a gas partial pressure measuring device for measuring the partial pressure of the sputtering gas in the vacuum chamber, and a sputtering gas partial pressure signal is input from the gas partial pressure measuring device. A sputtering apparatus comprising: a control device that controls the gas flow rate regulator and adjusts the sputtering gas flow rate so that the partial pressure ratio of the sputtering gas is constant.
JP806188A 1988-01-18 1988-01-18 Sputtering device Pending JPH01184275A (en)

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