JPH01239432A - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、電子顕微鏡等用試料に薄膜を形成すル際ニ使
用して好適なスパッタリング装置の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improvement in a sputtering apparatus suitable for use in forming a thin film on a sample for an electron microscope or the like.
[従来の技術] かかるスパッタリング装置の従来例を第4図に示す。[Conventional technology] A conventional example of such a sputtering apparatus is shown in FIG.
即ち、例えば10’ 〜10−2Torr程度の真空度
に保たれた容器1内にターゲット2と電極3とを互いに
対向させて配置すると共に、電極に対してターゲットが
負の高電位に保たれるように直流電源4を接続し、さら
に、電極3上に試料ホルダ5を介して試料6を載置する
。That is, the target 2 and the electrode 3 are placed facing each other in a container 1 maintained at a vacuum level of, for example, about 10' to 10-2 Torr, and the target is kept at a high negative potential with respect to the electrode. A DC power source 4 is connected as shown in FIG. 3, and a sample 6 is placed on the electrode 3 via a sample holder 5.
かかる構成において、ターゲット2と電極3との間に電
源4により例えばIKV程度の高電圧を印加すると、両
者間にグロー放電が発生し、それによ、って生じた陽イ
オンが負の電位に保たれたターゲット2に向けて加速さ
れて衝突する。この陽イオンの衝突によりターゲット表
面の原子が飛散する所謂スパッタリング現象が生じるた
め、飛散したターゲットの原子が試料6に付着し、試料
表面にターゲット物質の薄膜を形成する。In this configuration, when a high voltage of, for example, IKV is applied between the target 2 and the electrode 3 by the power source 4, a glow discharge occurs between the two, and the resulting cations are kept at a negative potential. It accelerates toward the leaning target 2 and collides with it. This collision of positive ions causes a so-called sputtering phenomenon in which atoms on the target surface are scattered, so that the scattered target atoms adhere to the sample 6 and form a thin film of the target material on the sample surface.
このように圧力が例えば10−1〜−2TOrr程度の
比較的高い雰囲気中でスパッタリング現象を起こさせれ
ば、ターゲット2からのスパッタされた原子は直進しな
いで同図中矢印で示すように雰囲気中のガス分子との衝
突を繰り返しながら試料6表面に到達するため、ターゲ
ットの原子は試料5に対してあらゆる方向から付着する
ことになる。そのため、試料表面に均一な厚さの薄膜を
形成することができる。If the sputtering phenomenon is caused in an atmosphere where the pressure is relatively high, for example, about 10-1 to -2 TOrr, the sputtered atoms from the target 2 will not go straight, but will move in the atmosphere as shown by the arrow in the figure. Since the target atoms reach the surface of the sample 6 while repeatedly colliding with gas molecules, they adhere to the sample 5 from all directions. Therefore, a thin film with a uniform thickness can be formed on the sample surface.
しかしながらその反面、圧力が高いため、試料表面に形
成される薄膜の粒子が粗くなり、また、コーティング速
度が遅くなる欠点を有している。However, on the other hand, since the pressure is high, the particles of the thin film formed on the sample surface become coarse, and the coating speed becomes slow.
このような不都合を防止するため、第5図に示すように
ターゲット2と電極3との間に磁場Fを形成することに
よりグロー放電によるイオンの発生を効率よく行うよう
にしたマグネトロンスパッタリング装置が広く使用され
ている。In order to prevent such inconveniences, magnetron sputtering equipment is widely used, which efficiently generates ions by glow discharge by forming a magnetic field F between the target 2 and the electrode 3, as shown in Fig. 5. It is used.
同図において、ターゲット2は環状に形成され、その内
側と外側に磁場Fを形成するための磁極7゜8が置かれ
ている。9はこの各磁極を接続するためのヨーク、10
は永久磁石、11は放電防止用のシールド体である。In the figure, a target 2 is formed into an annular shape, and magnetic poles 7.8 for forming a magnetic field F are placed on the inside and outside of the target 2. 9 is a yoke for connecting each magnetic pole, 10
1 is a permanent magnet, and 11 is a shield for preventing discharge.
かかる構成によれば、容器1内の圧力を例えば10−4
〜10″6Torr程度に低くしても、磁場F中で放電
が行われる関係上、電子が磁場によって曲げられそれだ
け電子軌道が長くなり、それに伴って単位時間あたりに
おけるイオンの発生効率を向上させることができるため
、コーティング速度が速くなりターゲット物質を短時間
で付着させることができる。また、低い圧力の雰囲気中
でコーティングが行われるため、粒子の非常に細かい薄
膜を得ることができる。According to this configuration, the pressure inside the container 1 is reduced to 10-4, for example.
Even if the temperature is as low as ~10"6 Torr, since the discharge occurs in the magnetic field F, the electrons are bent by the magnetic field and the electron trajectory becomes longer, thereby improving the ion generation efficiency per unit time. This increases the coating speed and allows the target material to be deposited in a short time.Furthermore, since coating is performed in a low pressure atmosphere, a thin film with very fine particles can be obtained.
しかしながらその反面、圧力が低いため、イオン照射に
よりターゲットからスパッタリングされる原子は雰囲気
中のガス分子に衝突することなく、殆どのものが直進し
て試料に到達する。そのため一定方向からスパッタリン
グが行われることになり、均一な薄膜を形成することが
できない。On the other hand, however, because the pressure is low, most of the atoms sputtered from the target by ion irradiation do not collide with gas molecules in the atmosphere and reach the sample in a straight line. Therefore, sputtering is performed from a fixed direction, making it impossible to form a uniform thin film.
[発明が解決しようとする課題]
そこで、試料ホルダ5と電極3との間に回転遊星運動機
構12を使用することにより試料6を自転かつ公転させ
ながらスパッタリングを行う必要が生じ、そのため構造
が複雑化かつコストアップとなり、しかも試料の大きさ
が制限されることになる。[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, by using the rotating planetary movement mechanism 12 between the sample holder 5 and the electrode 3, it becomes necessary to perform sputtering while rotating and revolving the sample 6, which makes the structure complicated. This results in an increase in costs and increases the size of the sample.
そこで、本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり
、回転遊星運動機構を使用することなく試料に均一な厚
さの薄膜を形成することのできるマグネトロンスパッタ
リング装置を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a magnetron sputtering apparatus that can form a thin film of uniform thickness on a sample without using a rotating planetary movement mechanism.
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するため、本発明のスパッタリング装置
は、試料を中心とする円弧に沿って配置される帯状ある
いは線状のターゲットと、該ターゲットの外周面に沿っ
て配置されかつ隣接する磁極が互いに同極となるように
配列された複数の磁石と、これらの部材を収容するため
真空に保たれた容器と、前記ターゲットと試料との間に
電圧を印加して放電を発生させるための手段とを備え、
前記試料を通りかつ前記円弧を含む面上に設けられた回
転軸を中心にして前記ターゲットあるいは試料のいずれ
かを回転させながら放電を発生させるように構成したこ
とを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the sputtering apparatus of the present invention includes a band-shaped or linear target arranged along an arc centered on a sample, and a sputtering device arranged along an outer peripheral surface of the target. A voltage is applied between a plurality of magnets arranged such that adjacent magnetic poles are the same as each other, a container kept in a vacuum to accommodate these members, and the target and the sample. and a means for generating an electric discharge,
The present invention is characterized in that a discharge is generated while either the target or the sample is rotated about a rotation axis that passes through the sample and is provided on a surface that includes the circular arc.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
[実施例]
第1図は本発明で使用されるマグネトロンスパッタリン
グ装置の一例を示す断面図、第2図は第1図のAA拡大
断面図、第3図はBB矢視図である。[Example] Fig. 1 is a cross-sectional view showing an example of a magnetron sputtering apparatus used in the present invention, Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA in Fig. 1, and Fig. 3 is a view taken along arrow BB.
同図において、13は基台、14はこの基台上に気密を
保って載置されたガラス製の筒状の容器、15はこの容
器上端部に着脱可能に設けられた蓋体、16はこの容器
13内の基台上に固定された電極で、アース電位に保た
れている。17はこの電極の上面に装着された試料ホル
ダで、試料18を保持している。In the figure, 13 is a base, 14 is a glass cylindrical container placed airtightly on the base, 15 is a lid removably attached to the upper end of the container, and 16 is a An electrode fixed on a base inside this container 13 is maintained at ground potential. A sample holder 17 is attached to the upper surface of this electrode and holds a sample 18 therein.
19はこの試料18の上方に置かれるターゲットで、こ
のターゲットは帯状のものを円弧状に形成したものであ
る。また、この円弧の中心に前記試料18が置かれてい
る。さらに、このターゲットの外周面には矩形状に形成
された複数の永久磁石20a乃至2Ofが夫々固定され
ている。この各永久磁石は互いに隣接する磁極が第1図
で示すように同極となるように配列されている。これに
より同図中矢印F1乃至F6で示すように夕・−ゲット
19内面(試料と対向する面)の前方にその長手方向に
沿って複数の磁場が形成される。Reference numeral 19 denotes a target placed above the sample 18, and this target is a band-shaped object formed into an arc shape. Further, the sample 18 is placed at the center of this circular arc. Furthermore, a plurality of rectangular permanent magnets 20a to 2Of are fixed to the outer peripheral surface of the target, respectively. These permanent magnets are arranged so that adjacent magnetic poles have the same polarity as shown in FIG. As a result, a plurality of magnetic fields are formed along the longitudinal direction in front of the inner surface of the magnet 19 (the surface facing the sample), as indicated by arrows F1 to F6 in the figure.
21はその下端部で前記ターゲット17を支持するため
の軸で、この軸の軸心は試料18を通りかつ前記円弧を
含む面に設けられた回転軸Cと一致している。この軸は
前記蓋体15を貫通して外部に取り出され、その先端が
図示外の電気絶縁物を介して電気的に絶縁された状態で
モータ22に連結されている。また、この軸の蓋体13
との貫通部分には電気絶縁物製のカラー23を介して外
筒24が一体に固定されており、この外筒が蓋体15に
固定された軸受25に回転可能に支持される。Reference numeral 21 denotes a shaft for supporting the target 17 at its lower end, and the axis of this shaft passes through the sample 18 and coincides with the rotation axis C provided on the surface including the circular arc. This shaft passes through the lid 15 and is taken out to the outside, and its tip is electrically insulated and connected to the motor 22 via an electrical insulator (not shown). In addition, the lid body 13 of this shaft
An outer cylinder 24 is integrally fixed to the penetrating portion through a collar 23 made of an electrical insulator, and this outer cylinder is rotatably supported by a bearing 25 fixed to the lid body 15.
26はモータ22の支持台、27はこの支持台25に貫
通して設けられた電極棒で、スプリングによりその先端
が前記軸21外周に当接されている。また、この電極棒
はリード線28を介して図示外の直流電源に接続されて
おり、試料18に対してターゲット19に例えば300
〜500V程度の負の電圧を印加する。2つは前記ター
ゲット17及び磁石の周りをわずがな間隔を保って囲む
ように配置されたシールド体で、ターゲットの外周部側
で放電が発生するのを防止するためのものであり、この
シールド体は前記外筒24の下端に固定されている。Reference numeral 26 denotes a support base for the motor 22, and 27 represents an electrode rod provided through the support base 25, the tip of which is brought into contact with the outer periphery of the shaft 21 by a spring. Further, this electrode rod is connected to a DC power source (not shown) via a lead wire 28, and is connected to a target 19 with a voltage of, for example, 300 volts for the sample 18.
Apply a negative voltage of about ~500V. The second shield body is arranged to surround the target 17 and the magnet with a slight spacing between them, and is used to prevent discharge from occurring on the outer peripheral side of the target. The shield body is fixed to the lower end of the outer cylinder 24.
かかる構成において、リード線28.電極棒27及び軸
21を介してターゲット19に300V〜500v程度
の負の電圧を印加すると、このターゲットと電極16と
の間で放電が発生し、それによって生じたイオンがター
ゲットに衝突するため、ターゲット内面の原子がスパッ
タリングされる。このスパッタリングされた原子は第1
図中矢印Sで示すように試料16に向けて飛散して付着
する。この状態において、モータ22を駆動し、軸21
及び外筒24を介してターゲット19(シールド体29
)を回転軸Cを中心にして回転さぜれば、この帯状のタ
ーゲットは第1図中点線りで示すようにお椀状の軌跡を
描くことになる。その結果、試料18には実質的にお椀
状のターゲットの内面全面からスパッタリングされた原
子が飛散して付着されたことになるため、試料上には均
一の厚さのターゲット物質が付着される。ここで、ター
ゲットの前方には複数の磁場Fl乃至F6が形成されて
いるため、単位時間に発生するイオン量が増大し、多量
のイオンがターゲットに衝突するため、短時間で薄膜が
形成される。In such a configuration, lead wire 28. When a negative voltage of about 300V to 500V is applied to the target 19 via the electrode rod 27 and the shaft 21, a discharge occurs between the target and the electrode 16, and the resulting ions collide with the target. Atoms on the inner surface of the target are sputtered. This sputtered atom is the first
As shown by arrow S in the figure, it scatters and adheres to the sample 16. In this state, the motor 22 is driven and the shaft 21
and the target 19 (shield body 29
) is rotated around the rotation axis C, this belt-shaped target will draw a bowl-shaped trajectory as shown by the dotted line in FIG. As a result, atoms sputtered from substantially the entire inner surface of the bowl-shaped target are scattered and attached to the sample 18, so that a uniform thickness of the target material is attached to the sample. Here, since multiple magnetic fields Fl to F6 are formed in front of the target, the amount of ions generated per unit time increases, and a large number of ions collide with the target, forming a thin film in a short time. .
尚、前述の説明は本発明の一例であり、実施にあたって
は幾多の変形が考えられる。例えば上記実施例ではター
ゲットを回転させたが、反対に試料を回転軸Cを中心に
して回転させるようにしても良い。It should be noted that the above description is an example of the present invention, and many modifications can be made in implementing the present invention. For example, in the above embodiment, the target is rotated, but the sample may be rotated about the rotation axis C, on the contrary.
また、ターゲットを帯状に形成したが、これに限定され
ることなく、線状部材を円弧状に形成したものを使用し
ても良い。Further, although the target is formed in a band shape, the present invention is not limited to this, and a linear member formed in an arc shape may be used.
さらに、上記実施例では永久磁石を使用したが、電磁石
を使用しても良い。Furthermore, although permanent magnets were used in the above embodiments, electromagnets may also be used.
[効果コ
以上詳述したように本発明によれば、回転遊星運動機構
を用いて試料を自転及び公転させることなく試料に均一
な薄膜を短時間で付着させることができるため、構造の
簡略化がっコストの低減を図ることができると共に、任
意の大きさの試料に薄膜を形成することができる。[Effects] As detailed above, according to the present invention, a uniform thin film can be deposited on a sample in a short time without rotating or revolving the sample using a rotating planetary motion mechanism, which simplifies the structure. In addition to being able to reduce costs, it is also possible to form a thin film on a sample of any size.
第1図は本発明で使用されるマグネトロンスパッタリン
グ装置の一例を示す断面図、第2図は第1図のAA拡大
断面図、第3図はBB矢視図、第4図及び第5図は従来
例を説明するための図である。
14:容器 15:蓋体
16:電極 、18:試料
19:ターゲット
20a乃至20f:永久磁石
21:軸 22:モータ
25:軸受 29:シールド体C:回転軸FIG. 1 is a sectional view showing an example of a magnetron sputtering apparatus used in the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a conventional example. 14: Container 15: Lid body 16: Electrode, 18: Sample 19: Targets 20a to 20f: Permanent magnet 21: Shaft 22: Motor 25: Bearing 29: Shield body C: Rotating shaft
Claims (1)
線状のターゲットと、該ターゲットの外周面に沿って配
置されかつ隣接する磁極が互いに同極となるように配列
された複数の磁石と、これらの部材を収容するため真空
に保たれた容器と、前記ターゲットと試料との間に電圧
を印加して放電を発生させるための手段とを備え、前記
試料を通りかつ前記円弧を含む面上に設けられた回転軸
を中心にして前記ターゲットあるいは試料のいずれかを
回転させながら放電を発生させるように構成したことを
特徴とするスパッタリング装置。a strip-shaped or linear target arranged along an arc centered on the sample; a plurality of magnets arranged along the outer peripheral surface of the target so that adjacent magnetic poles are the same; A container kept in a vacuum to accommodate these members, and means for applying a voltage between the target and the sample to generate an electric discharge, the apparatus comprising: a container that is kept in a vacuum to accommodate these members; A sputtering apparatus characterized in that the sputtering apparatus is configured to generate electric discharge while rotating either the target or the sample around a rotation axis provided in the sputtering apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6480388A JPH01239432A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6480388A JPH01239432A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Sputtering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01239432A true JPH01239432A (en) | 1989-09-25 |
Family
ID=13268768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6480388A Pending JPH01239432A (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Sputtering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01239432A (en) |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6480388A patent/JPH01239432A/en active Pending
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