JPH02221368A - Sputtering device - Google Patents

Sputtering device

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JPH02221368A
JPH02221368A JP4251489A JP4251489A JPH02221368A JP H02221368 A JPH02221368 A JP H02221368A JP 4251489 A JP4251489 A JP 4251489A JP 4251489 A JP4251489 A JP 4251489A JP H02221368 A JPH02221368 A JP H02221368A
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JP
Japan
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target
cooling
temperature
temp
detected
Prior art date
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Pending
Application number
JP4251489A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Sato
保彦 佐藤
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH02221368A publication Critical patent/JPH02221368A/en
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Abstract

PURPOSE:To keep the cooled state of a target constant and to prevent the variations in the quality of a formed thin film by monitoring the temp. of the target and controlling the amt. of a cooling medium to be supplied to the target cooling part in accordance with the target. CONSTITUTION:The target 2 provided with a target cooling part 3 is sputtered in a reaction chamber 1 to form a thin film on a substrate (non shown in the figure). In the sputtering device, the temp. of the target 2 is detected by an optical fiber-type fluorescence thermometer 12 having an optical fiber 13. A flow rate control valve 10 provided to a cooling water supply tube 8 is adjusted by a controller 14 in accordance with the detected temp., and the amt. of cooling water to be supplied to the cooling part 3 is controlled. Furthermore, the flow rate of cooling water is detected by a flowmeter 11 furnished to a cooling water discharge tube 9, a sputtering power source 17 is turned on or off, if necessary, through the controller 14, an alarm 15 and a timer 16, etc., and the temp. of the target 2 is raised or lowered. By this method, the cooled state of the target 2 is made uniform, and the quality of the thin film obtained is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、各種薄膜を形成するために用いられるスパッ
タ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a sputtering apparatus used for forming various thin films.

[従来の技術] スパッタ法によって単体薄膜、化合物薄膜等の各種の薄
膜を形成することが行なわれており、これら薄膜は付着
力が強く、ステップカバリッジが良好で、かつグレイン
サイズが小さくて均−等の優れた点を有しているので、
各種電子部品、装飾用コーティング等多方面に応用され
ている。特に近年になって反応性ガス中でスパッタを行
なう反応性スパッタ法が積極的に行なわれて、基板上に
各種の化合物薄膜1例えばTi0a (酸化チタン)。
[Prior art] Sputtering has been used to form various thin films such as single thin films and compound thin films.These thin films have strong adhesion, good step coverage, small grain size, and uniform grain size. - Since it has excellent points such as
It is used in a wide variety of fields, including various electronic parts and decorative coatings. Particularly in recent years, reactive sputtering, in which sputtering is performed in a reactive gas, has been actively used to deposit various compound thin films 1, such as TiOa (titanium oxide), on substrates.

ZnO(酸化亜鉛)等を形成する場合に適用され。It is applied when forming ZnO (zinc oxide), etc.

さらに各種の強誘電体、高温超伝導体膜等の形成にも適
用されている。
Furthermore, it is also applied to the formation of various ferroelectric materials, high-temperature superconductor films, etc.

[発明が解決しようとする課題] ところで、反応性スパッタ法によって薄膜を形成する場
合は最適条件の把握が困難なので、形成される膜質が変
動し易いという問題がある。この理由は膜質が多くの要
因1例えば酸化膜を形成する場合、スパッタ導入電力や
酸素分圧、さらにターゲット冷却状態等に依存している
ことにある。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, when forming a thin film by the reactive sputtering method, it is difficult to grasp the optimal conditions, so there is a problem that the quality of the formed film tends to vary. The reason for this is that the film quality depends on many factors, such as sputtering power, oxygen partial pressure, and target cooling state when forming an oxide film.

第4図は一例としてTie、膜を形成する場合のスパッ
タリング速度fの酸素分圧に対する依存性を示すグラフ
で、酸素分圧によって規格化されたターゲツト面のスパ
ッタリング速度fは酸素分圧に大きく依存している。こ
れはターゲット表面がスバッタ反応の進行につれて金属
か゛ら酸化物に移り変わるために生ずるものであり、膜
質に対して大きな影響を及ぼす要因となっている。同様
にターゲットの冷却状態が変化してもターゲット表面の
酸化状態が変化し、やはり膜質に対して大きく影響する
Figure 4 is a graph showing the dependence of the sputtering rate f on the oxygen partial pressure when forming a Tie film as an example.The sputtering rate f on the target surface, normalized by the oxygen partial pressure, greatly depends on the oxygen partial pressure. are doing. This occurs because the target surface changes from metal to oxide as the sputtering reaction progresses, and is a factor that has a large effect on film quality. Similarly, if the cooling state of the target changes, the oxidation state of the target surface changes, which also has a large effect on film quality.

本発明は以上のような問題に対処してなされたもので、
膜質を改善するようにしたスパッタ装置を提供すること
を目的とするものである。
The present invention has been made in response to the above-mentioned problems.
The object of the present invention is to provide a sputtering apparatus that improves film quality.

[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は、ターゲットの温度
を検出する温度検出手段と、ターゲット冷却部に冷却媒
体を供給する冷却媒体供給手段と、上記温度検出手段に
よって検出された温度に応じて上記冷却媒体供給手段に
よって供給される冷却媒体供給量を制御する供給量制御
手段とを備え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 present invention provides a temperature detection means for detecting the temperature of a target, a cooling medium supply means for supplying a cooling medium to a target cooling section, and the temperature detection means. The present invention is characterized by comprising a supply amount control means for controlling the amount of cooling medium supplied by the cooling medium supply means in accordance with the temperature detected by the cooling medium supply means.

[作用] ターゲットの温度を常にモニターし温度が変化したとき
はこれを検出して、ターゲットに対する冷却媒体の供給
量を制御するようにフィードバック制御する。これによ
ってターゲット冷却状態を一定に保つことができるので
、膜質の変動要因を少なくすることができるため膜質が
改善される。
[Operation] The temperature of the target is constantly monitored, and when the temperature changes, this is detected and feedback control is performed to control the amount of cooling medium supplied to the target. As a result, the target cooling state can be kept constant, and the factors that change the film quality can be reduced, thereby improving the film quality.

[実施例] 以下図面を参照して本発明実施例を説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明のスパッタ装置の実施例を示す構成図で
、1は反応室(ターゲット上方部)でスパッタ処理すべ
き基板(図示せず)と共に薄膜を形成する源となるター
ゲット2が配置され、下方にはターゲット冷却部3が設
けられている。4はターゲットカバー 5はターゲット
冷却部をアースから浮かしている絶縁体で0−リング6
によって密封されている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the sputtering apparatus of the present invention, in which 1 is a reaction chamber (above the target) where a target 2, which serves as a source for forming a thin film, is placed together with a substrate to be sputtered (not shown). A target cooling section 3 is provided below. 4 is the target cover 5 is the insulator that floats the target cooling part from the ground 0-ring 6
sealed by.

ターゲット冷却部3には、冷却媒体としての水を供給お
よび排出するための供給チューブ8および排出チューブ
9が接続され、供給チューブ8の途中には流量調整バル
ブ1oが、また排出チューブ9の途中には流量計11が
設けられている。
A supply tube 8 and a discharge tube 9 for supplying and discharging water as a cooling medium are connected to the target cooling unit 3, and a flow rate adjustment valve 1o is provided in the middle of the supply tube 8, and a flow rate adjustment valve 1o is provided in the middle of the discharge tube 9. A flow meter 11 is provided.

ターゲット2の側面にはターゲット温度を検出するため
の光フアイバー型蛍光温度計12が光ファイバー13を
介して接続されている。この蛍光温度計12は市販製品
を利用することができ、光ファイバー13のターゲット
2との接触部分には蛍光物質が塗布された高耐熱式の絶
縁プローブが用いられ、これによってターゲット2の自
己バイアスによる影響を受けることなく蛍光物質が発す
る光を光ファイバー13を介して導くことにより温度に
変換して常にターゲット温度をモニターしている。蛍光
温度計12には予め上側値Aおよび下側値Bを設定して
おくことにより、これらA。
An optical fiber type fluorescence thermometer 12 for detecting target temperature is connected to the side surface of the target 2 via an optical fiber 13. This fluorescent thermometer 12 can be a commercially available product, and a highly heat-resistant insulated probe coated with a fluorescent substance is used at the contact part of the optical fiber 13 with the target 2. The target temperature is constantly monitored by converting the light emitted by the fluorescent substance into temperature by guiding it through the optical fiber 13 without being affected. By setting an upper value A and a lower value B in the fluorescence thermometer 12 in advance, these A values can be set.

8間の範囲を最適温度として設定することができる。A range between 8 and 8 can be set as the optimum temperature.

コントローラー14には蛍光温度計12が上記最適温度
以外の温度を検出したときは制御信号が入力されて、流
量調整バルブ10およびアラーム15を駆動するように
制御する。ターゲット冷却部3に供給チューブ8から供
給される流量は、予め上限流量値Cおよび下限流量値り
を設定しておくことにより、これらC,D間の範囲を最
適流量として設定することができる。
When the fluorescence thermometer 12 detects a temperature other than the optimum temperature, a control signal is input to the controller 14, and the controller 14 controls the flow rate adjustment valve 10 and the alarm 15 to be driven. The flow rate supplied from the supply tube 8 to the target cooling unit 3 can be set in the range between these C and D as the optimum flow rate by setting an upper flow limit value C and a lower limit flow value in advance.

アラーム15は駆動により周囲に警告を発するように動
作すると共にタイマー16を始動させる6タイマー16
には予め最適な値Eと共に任意な値tを設定することが
できる。タイマー16は所定時間を経過するとスパッタ
電源17に制御信号を出力してその動作を停止させるよ
うに動作する。
The alarm 15 operates to issue a warning to the surroundings and also starts a timer 16.6 timer 16
An arbitrary value t can be set in advance along with an optimal value E. The timer 16 operates to output a control signal to the sputtering power source 17 to stop its operation when a predetermined time has elapsed.

これによってアラーム15が駆動されるとスパッタ電源
17がオフされ、アラーム15が駆動されないときはタ
イマー16はリセット状態に保たれているのでスパッタ
電源17はオンしたままになっている。スパッタ電源1
7がオンするとターゲット温度は上昇し、オフすると下
降する。
As a result, when the alarm 15 is driven, the sputter power supply 17 is turned off, and when the alarm 15 is not driven, the timer 16 is kept in a reset state, so the sputter power supply 17 remains on. Sputter power supply 1
When 7 is turned on, the target temperature increases, and when it is turned off, it decreases.

次に本実施例の作用をフローチャートを参照して説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to a flowchart.

(a)温度検出 第2図において、ステップaで蛍光温度計12によって
温度が検出される毎にこの検出温度Tが上側設定値Aよ
り高いか否かの判断が行なわれ、高い場合フローはステ
ップbに進んでここで流量調整バルブ10が開かれて水
の供給量を増加させる操作が行なわれる。低い場合フロ
ーはステップCに進みここで検出温度Tが下限設定値B
より低いか否かの判断が行なわれる。低い場合フローは
ステップdに進みここでバルブ10が閉じられて水の供
給量を減少させる操作が行なわれ、一方高い場合はA、
8間の最適温度に保たれているので何の操作も受けるこ
となくフローはステップaに戻る。以下同様な動作が繰
り返されることによりターゲット温度は常に最適温度に
保たれるように制御される。
(a) Temperature detection In FIG. 2, each time the temperature is detected by the fluorescent thermometer 12 in step a, it is determined whether the detected temperature T is higher than the upper set value A, and if it is higher, the flow moves to step Proceeding to step b, the flow rate regulating valve 10 is opened to increase the amount of water supplied. If it is low, the flow proceeds to step C where the detected temperature T is set to the lower limit set value B.
A determination is made as to whether or not it is lower than that. If low, the flow proceeds to step d, where valve 10 is closed to reduce the water supply, while if high, then A,
The flow returns to step a without any operation being performed since the temperature is maintained at the optimum temperature for 80 minutes. Thereafter, similar operations are repeated so that the target temperature is always maintained at the optimum temperature.

(b)流量検出 第3図において、ステップaで流量計11によって流量
が検出される毎にこの流量Qが上限流量値Cより多いか
否かの判断が行なわれる。多い場合フローステップbに
進みここでコントローラー14の制御によりアラーム1
5が駆動され、一方少ない場合フローはステップCに進
みここでQが下限流量値りより少ないか否かの判断が行
なわれる。少ない場合フローはステップbに進み上記の
ように操作され、一方多い場合はC,D間の最適流量に
保たれているのでフローはステップdに進みここでアラ
ーム15は駆動されることなく、さらにステップeに進
みここでタイマー16はリセットされてステップaに戻
る。
(b) Flow rate detection In FIG. 3, each time a flow rate is detected by the flow meter 11 in step a, it is determined whether the flow rate Q is greater than the upper limit flow value C. If there is a large number of
5 is driven, and if it is less, the flow proceeds to step C, where it is determined whether Q is less than the lower limit flow value. If the flow is low, the flow proceeds to step b and is operated as described above, while if the flow is high, the optimum flow rate between C and D is maintained, so the flow proceeds to step d, where the alarm 15 is not activated and further Proceed to step e, where the timer 16 is reset and return to step a.

ステップbでアラーム15が駆動されるとフローはステ
ップfに進みここでタイマー16が始動された後、フロ
ーはステップgに進みここでタイマー値tが設定タイマ
ー値Eより多いか否かの判断が行なわれる。多い場合フ
ローはステップhに進みここで直ちにスパッタ電源17
がオフされ、一方少ない場合フローは再びステップaに
戻る。
When the alarm 15 is activated in step b, the flow proceeds to step f, where the timer 16 is started, and then the flow proceeds to step g, where it is determined whether the timer value t is greater than the set timer value E. It is done. If there is a large amount, the flow proceeds to step h, where the sputter power source 17 is immediately turned on.
is turned off, whereas if it is less, the flow returns to step a again.

以下同様な動作が繰り返されて、最適流量が確保されて
コントローラー14から流量調整バルブ10およびアラ
ーム15に対し制御信号が出力されなくなるまで続けら
れる。
Thereafter, similar operations are repeated until the optimum flow rate is secured and the controller 14 no longer outputs control signals to the flow rate adjustment valve 10 and alarm 15.

このような本実施例によれば、ターゲット温度は蛍光温
度計12によって予め設定された最適温度に常に保たれ
るように制御されるので、ターゲット冷却状態を一定に
保つことができる。従って膜質の変動要因を少なくする
ことができるので。
According to this embodiment, the target temperature is controlled to always be kept at the optimum temperature set in advance by the fluorescence thermometer 12, so that the target cooling state can be kept constant. Therefore, the factors that cause variations in film quality can be reduced.

この分膜質の変動を少なく抑えることができる。This variation in membrane quality can be suppressed to a small level.

例えば本実施例によってZnO膜を形成した場合、従来
ではZnターゲットが徐々に温度上昇することでZnタ
ーゲット表面の状態が変化して数%乃至10%程度の膜
形成レイトの減少があったが、これを大きく改善するこ
とができた。またチューブ内のさび、汚れ又は給水ポン
プ圧の変動等によって冷却水の流量が変動しても、本実
施例によってターゲット温度を検出して流量制御にフィ
ードバックされるようになったので問題がなくなった。
For example, when a ZnO film is formed according to this embodiment, in the past, as the temperature of the Zn target gradually increases, the state of the Zn target surface changes and the film formation rate decreases by about several to 10%. We were able to greatly improve this. Furthermore, even if the flow rate of the cooling water fluctuates due to rust or dirt in the tubes or fluctuations in the water supply pump pressure, this problem is eliminated because the target temperature is detected and fed back to the flow rate control using this embodiment. .

同様に冷却水温の変動に対してもフィードバックするこ
とができる。さらにターゲラを新しく交換することによ
ってスパッタ状態が変化しても、ターゲット温度が一定
に保たれることにより一定状態でスパッタを継続し易く
なった。これらによって結果的に膜質の変動が少なくな
ったので、膜の結晶学的特性、電気的特性の再現性を向
上できるようになった。
Similarly, feedback can be provided for changes in cooling water temperature. Furthermore, even if the sputtering conditions change by replacing the target laser with a new one, the target temperature remains constant, making it easier to continue sputtering in a constant state. As a result, variations in film quality have been reduced, making it possible to improve the reproducibility of the crystallographic and electrical properties of the film.

本実施例では冷却媒体として水を用いた例で示したが、
これに限らずガスあるいは熱交換器等の他の手段を選ぶ
ことができる。またターゲット温度の検出手段として接
触型の光フアイバー型蛍光温度計を用いた例で示したが
、他に赤外線放射温度計のような非接触型のものを用い
て直接ターゲット温度を検出することもできる。
In this example, water was used as the cooling medium, but
The method is not limited to this, and other means such as gas or a heat exchanger can be selected. In addition, although we have shown an example of using a contact type optical fiber type fluorescence thermometer as a means of detecting the target temperature, it is also possible to directly detect the target temperature using a non-contact type such as an infrared radiation thermometer. can.

[発明の効果] 以上述べた。ように本発明によれば、ターゲット温度を
常にモニターしてターゲット冷却状態を、−F定に保つ
ようにしたので、膜形成における変動原因が少なくなり
膜質の変動を改善することができる。
[Effects of the invention] This has been described above. According to the present invention, the target temperature is constantly monitored and the target cooling state is kept constant at -F, so that the causes of fluctuations in film formation are reduced and fluctuations in film quality can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のスパッタ装置の実施例を示す構成図、
第2図および第3図は本実施例の作用を説明するフロー
チャート、第4図はスパッタリング速度の酸素分圧依存
性を示すグラフである。 1・・・・・・・・・反応室、2・・・・・・・・・タ
ーゲット、3・・・・・・・・・ターゲット冷却部、1
0・・・・・・・・・流量調整バルブ。 11・・・・・・・・・流量計、12・・・・・・・・
・光ファイバー型蛍光温度計、 13・・・・・・・・・光ファイバー 14・・・・・・・・・ コントローラー 15・・・・・・・・・アラーム、 16・・・・・・ ・・・タイマー 17・・・・・・・・・スパッタ電源。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the sputtering apparatus of the present invention,
FIGS. 2 and 3 are flowcharts explaining the operation of this embodiment, and FIG. 4 is a graph showing the dependence of sputtering rate on oxygen partial pressure. 1...Reaction chamber, 2...Target, 3...Target cooling section, 1
0......Flow rate adjustment valve. 11・・・・・・・・・Flow meter, 12・・・・・・・・・
・Optical fiber type fluorescence thermometer, 13... Optical fiber 14... Controller 15... Alarm, 16...・Timer 17...Sputter power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  ターゲットの温度を検出する温度検出手段と、ターゲ
ット冷却部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、
上記温度検出手段によって検出された温度に応じて上記
冷却媒体供給手段によって供給される冷却媒体供給量を
制御する供給量制御手段とを備えたことを特徴とするス
パッタ装置。
a temperature detection means for detecting the temperature of the target; a cooling medium supply means for supplying a cooling medium to the target cooling section;
A sputtering apparatus comprising: supply amount control means for controlling the amount of cooling medium supplied by the cooling medium supply means in accordance with the temperature detected by the temperature detection means.
JP4251489A 1989-02-22 1989-02-22 Sputtering device Pending JPH02221368A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4251489A JPH02221368A (en) 1989-02-22 1989-02-22 Sputtering device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9586071B2 (en) 2003-11-04 2017-03-07 Honeywell International Inc. Compositions containing chlorofluoroolefins or fluoroolefins

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9586071B2 (en) 2003-11-04 2017-03-07 Honeywell International Inc. Compositions containing chlorofluoroolefins or fluoroolefins
US10066140B2 (en) 2003-11-04 2018-09-04 Honeywell International Inc. Compositions containing chlorofluoroolefins or fluoroolefins

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