JPH027870Y2 - - Google Patents

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JPH027870Y2
JPH027870Y2 JP7957784U JP7957784U JPH027870Y2 JP H027870 Y2 JPH027870 Y2 JP H027870Y2 JP 7957784 U JP7957784 U JP 7957784U JP 7957784 U JP7957784 U JP 7957784U JP H027870 Y2 JPH027870 Y2 JP H027870Y2
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【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、半導体装置の配線層またはフオト・
マスクの遮光膜の形成等に用いるマグネトロンス
パツタ装置のターゲツトに関するものである。
[Detailed description of the invention] [Technical field of the invention]
This invention relates to a target for a magnetron sputtering device used for forming a light-shielding film on a mask.

〔従来技術〕[Prior art]

近年この種の装置として、ターゲツト表面外側
に磁力線が弧を描くようなもれ磁界と、この磁界
に直交する電界とを形成し、この直交電磁界空間
により、真空中で発生したプラズマをターゲツト
表面上の上記弧状磁力線で囲まれた領域に閉じ込
めるようにした高速マグネトロンスパツタ装置が
急速にその需要を拡大しつつある。
In recent years, this type of device has created a leakage magnetic field in which lines of magnetic force trace an arc outside the target surface, and an electric field perpendicular to this magnetic field.This orthogonal electromagnetic field space allows plasma generated in a vacuum to be directed to the target surface. The demand for high-speed magnetron sputtering devices that confine the magnetic field within the area surrounded by the above-mentioned arcuate lines of magnetic force is rapidly increasing.

これは、古典的なマグネトロンスパツタ装置が
均一磁界を利用していたのに対し、意図的に不均
一磁界を用いることによつて、高密度プラズマを
さらに効率的に収束するようにしたものであり、
それによつて生産性の飛躍的な向上がもたらされ
た。
While classical magnetron sputtering devices used a uniform magnetic field, this system purposely uses a non-uniform magnetic field to more efficiently focus high-density plasma. can be,
This resulted in a dramatic improvement in productivity.

ところが、このようなマグネトロンスパツタ装
置においては、その原理上、プラズマ領域はター
ゲツト表面の全体にわたり均一に形成されるもの
ではなく、したがつてターゲツトには、上記プラ
ズマ領域に対応した、実際にスパツタリングが行
なわれるエロージヨン領域と、それ以外の、ほと
んどスパツタリングの行なわれない非エロージヨ
ン領域とが形成されることとなる。そしてそのよ
うな状態でスパツタリングを継続するうちに、上
記非エロージヨン領域の表面上にはエロージヨン
領域からスパツタされたスパツタ原子が堆積し、
さらにそれが剥離して、エロージヨン領域に落ち
てスパツタリングを不安定にしたり、特に、飛散
した剥離片が被処理基板、例えばフオト・マスク
用のガラス基板面に付着してスパツタ原子の被着
を阻害し、スパツタ膜にピンホールが生ずる原因
となつたりする。
However, in such a magnetron sputtering device, the plasma region is not formed uniformly over the entire target surface due to its principle, and therefore the target has a sputtering area corresponding to the plasma region. This results in the formation of an erosion region where sputtering occurs and a non-erosion region where sputtering hardly occurs. As sputtering continues in such a state, sputtered atoms from the erosion region are deposited on the surface of the non-erosion region.
Furthermore, the flakes may peel off and fall into the erosion area, making sputtering unstable.In particular, the scattered flakes may adhere to the surface of the substrate to be processed, such as a glass substrate for a photo mask, inhibiting the adhesion of sputter atoms. This may cause pinholes to form in the sputtered film.

〔考案の目的および構成〕[Purpose and structure of the invention]

本考案はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、非エロージヨンエリアに堆
積したターゲツト材料層が剥離飛散することに起
因して被処理基板上のスパツタ膜に欠陥が生ずる
のを防ぐことが可能なマグネトロンスパツタ装置
のターゲツトを提供することにある。
The present invention was developed in view of these circumstances, and its purpose is to prevent defects from occurring in the spatter film on the substrate to be processed due to the peeling and scattering of the target material layer deposited in the non-erosion area. It is an object of the present invention to provide a target for a magnetron sputtering device that can prevent such problems.

このような目的を達成するために、本考案は、
ターゲツトの非エロージヨン領域表面を粗面状と
したものである。以下、図示する実施例を用いて
本考案を詳細に説明する。
In order to achieve this purpose, the present invention
The surface of the non-erosion area of the target is roughened. Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the illustrated embodiments.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本考案の一実施例を示すマグネトロン
スパツタ装置の要部断面図である。これは、いわ
ゆるプレーナ形の直流マグネトロンスパツタ装置
に用いた例であり、不活性ガスのアルゴンガスを
導入した真空チヤンバ1の中央部に、例えばクロ
ムからなるターゲツト2が配置される。図示の例
では、このターゲツト2は銅からなる母材3の上
に載置されているが、ターゲツトが十分な面積を
有する場合は、この母材はなくてもよい。このタ
ーゲツト2の裏面に、柱状の磁石4aおよびそれ
を囲む環状の磁石4bが、それぞれターゲツト2
の側をS極、N極として配置されている。また、
ターゲツト2の表面側周辺に、枠状のシールド部
材5が配置されている。シールド部材5は、その
端部がターゲツト2の外縁を覆うように配置さ
れ、スパツタ原子がターゲツト表面に対向して配
置される被処理基板としてのガラス基板(図示せ
ず)以外に付着するのを防ぐ役割を果たしている
が、この例では電極を兼ねており、このシールド
部材5を陽極、ターゲツト2を陰極として直流電
圧が印加される。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a magnetron sputtering device showing an embodiment of the present invention. This is an example used in a so-called planar type DC magnetron sputtering device, and a target 2 made of, for example, chromium is placed in the center of a vacuum chamber 1 into which an inert gas, argon gas, is introduced. In the illustrated example, the target 2 is placed on a base material 3 made of copper, but this base material may be omitted if the target has a sufficient area. On the back side of this target 2, a columnar magnet 4a and an annular magnet 4b surrounding it are attached to the target 2.
The sides are arranged as the S pole and the N pole. Also,
A frame-shaped shield member 5 is arranged around the surface side of the target 2. The shield member 5 is arranged so that its end portion covers the outer edge of the target 2, and prevents spatter atoms from adhering to a substrate other than a glass substrate (not shown) as a substrate to be processed, which is arranged opposite to the target surface. In this example, it also serves as an electrode, and a DC voltage is applied using the shield member 5 as an anode and the target 2 as a cathode.

ターゲツト2は、第2図に示すような矩形平板
状であり、その表面の外側には裏面に配置された
環状N極から出て中心のS極に入る磁力線11が
弧状を描いて形成されている。この結果、1対の
磁極の中間の空間にはこの磁力線と上記直流電圧
による電気力線とが直交する直交電磁界空間がで
き、真空中で発生するプラズマを弧状磁力線が作
るドーナツ状の領域12に閉じ込める。電子は、
その軌跡を13で示すようにこのプラズマ領域1
2内をサイクロイド運動し、アルゴンイオンの発
生を増進させるため、プラズマの密度が高まりス
パツタ効率が上昇する。
The target 2 has a rectangular flat plate shape as shown in FIG. 2, and on the outside of its surface, lines of magnetic force 11 are formed in an arc shape, coming out from the annular north pole arranged on the back surface and entering the central south pole. There is. As a result, an orthogonal electromagnetic field space is created in the space between the pair of magnetic poles, where the lines of magnetic force and the lines of electric force due to the DC voltage are orthogonal to each other, and the plasma generated in a vacuum is created by the arcuate magnetic lines of force in a donut-shaped region 12. to be confined in The electron is
As shown by the trajectory 13, this plasma region 1
The cycloidal movement within the argon ions increases the generation of argon ions, which increases the density of the plasma and increases the sputtering efficiency.

ここで、ターゲツト2には、第3図に示すよう
に上記プラズマ領域12に対応する、スパツタ領
域としてのエロージヨン領域21と、中央部およ
び外縁部の非エロージヨン領域22,23とが形
成される。このうち、従来非エロージヨン領域に
堆積したターゲツト材料層が、被処理基板上のス
パツタ膜に欠陥が生ずる原因となつていたことは
先に述べた通りであるが、本実施例では、この非
エロージヨン領域22,23のターゲツト表面を
第4図に示すように粗面状に形成したことによつ
て、この問題を解決している。すなわち、クロム
の場合、非エロージヨン領域に堆積した層は、従
来の表面が平滑なものでは数十μm程度の厚さで
剥離するが、例えばこの堆積層2aの厚さに対し
て1桁大きい程度の凹凸を非エロージヨン領域表
面に設けておくことにより、当該堆積層を削り落
とす保守作業の頻度を従来の1/3から1/5程度に軽
減することができた。これは、表面状態の変化に
よりスパツタ原子が被着しにくくなつたこととと
もに、特に、第4図からも明らかなように、堆積
層2aと非エロージヨン領域22,23のターゲ
ツト表面との接触面積の増大により堆積層の被着
強度が高まり、いつたん被着したものが容易に剥
離しなくなつたことによるものと考えられる。
Here, as shown in FIG. 3, the target 2 is formed with an erosion region 21 as a sputter region corresponding to the plasma region 12, and non-erosion regions 22 and 23 at the center and outer edges. As mentioned earlier, the target material layer deposited in the non-erosion region conventionally caused defects in the sputtered film on the substrate to be processed. This problem is solved by forming the target surfaces of regions 22 and 23 into a rough shape as shown in FIG. In other words, in the case of chromium, the layer deposited in the non-erosion region peels off with a thickness of about several tens of μm on a conventional smooth surface, but for example, it peels off with a thickness of about several tens of μm, which is one order of magnitude larger than the thickness of the deposited layer 2a. By providing this unevenness on the surface of the non-erosion area, we were able to reduce the frequency of maintenance work to scrape off the deposited layer to about 1/3 to 1/5 of the conventional level. This is because it becomes difficult for spatter atoms to adhere due to changes in the surface condition, and in particular, as is clear from FIG. This is thought to be due to the fact that the adhesion strength of the deposited layer increased due to the increase, and once the adhesion was applied, it became difficult to peel off easily.

なお、金属表面を粗面化する加工技術として
は、一般にサンドブラストや化学エツチング法が
用いられるが、本実施例のクロムターゲツトで
は、材質が硬く、通常のガラスビーズによるサン
ドブラストでの加工は困難であるため、塩酸を主
成分とするエツチング液を用いた化学エツチング
法によつた。すなわち、エロージヨン領域21の
ターゲツト表面を保護膜で覆い、非エロージヨン
領域22,23の表面のみを上記エツチング液に
接触させて数時間エツチングを行なつた。もちろ
ん、このエツチング時間はエツチング液の濃度と
の関係で適当な値に設定される。多少時間はかか
るが、他のエツチング液、例えば一般にガラス基
板上にスパツタしたクロム膜をエツチングしてマ
スクパターンを形成する際に使用される、第二硝
酸セリウムアンモニウムと過塩素酸および水から
なるエツチング液を用いても、同様の方法により
粗面化を行なうことができる。もちろん、通常の
ガラスビーズではなくより硬質の材料を用いれ
ば、サンドブラストによる方法も可能である。
Note that sandblasting and chemical etching are generally used as processing techniques to roughen the metal surface, but the chromium target in this example is made of a hard material and is difficult to process by sandblasting using ordinary glass beads. Therefore, a chemical etching method using an etching solution containing hydrochloric acid as the main component was used. That is, the target surface of the erosion region 21 was covered with a protective film, and only the surfaces of the non-erosion regions 22 and 23 were brought into contact with the etching solution, and etching was carried out for several hours. Of course, this etching time is set to an appropriate value in relation to the concentration of the etching solution. Although it takes some time, other etching solutions such as cerium ammonium nitrate, perchloric acid, and water, which are generally used when etching a chromium film sputtered on a glass substrate to form a mask pattern, can be used. Even when a liquid is used, the surface can be roughened by a similar method. Of course, a sandblasting method is also possible if a harder material is used instead of ordinary glass beads.

以上、クロムターゲツトを例に説明を行なつ
た。これは、クロムの場合、アルミニウムなどに
比べて非エロージヨン領域に堆積したターゲツト
材料層がきわめて剥離しやすく、より問題となり
やすいためであるが、もちろん、他のターゲツト
材料を用いた場合にも同様に適用でき、その場合
アルミニウムのような軟質のターゲツトについて
は、粗面化の方法として通常のガラスビーズを用
いたサンドブラスト法も十分使用可能である。
The above explanation was given using the chrome target as an example. This is because in the case of chromium, the target material layer deposited in the non-erosion area is much more likely to peel off than with aluminum, which is more likely to cause problems, but of course, this also applies when other target materials are used. In this case, for soft targets such as aluminum, a common sandblasting method using glass beads can be used as a roughening method.

また、上述した実施例では中央部および外縁部
の非エロージヨン領域全体についてその表面を粗
面化したが、図示のようなシールド部材5を用い
る場合、外縁部の非エロージヨン領域はそれによ
つて大部分が覆われることとなるため、この部分
は粗面化を省略し、中央部の非エロージヨン領域
22についてのみ粗面化を施しても、ほぼ同様の
効果を得ることは可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the surface of the entire non-erosion area at the center and outer edge is roughened, but when using the shield member 5 as shown in the figure, most of the non-erosion area at the outer edge is roughened. Therefore, it is possible to obtain substantially the same effect even if this portion is omitted from being roughened and only the central non-erosion region 22 is roughened.

なお、エロージヨン領域21について粗面化し
なかつたのは、この部分に凹凸があると突起部に
電界が集中し、異常放電を起こしてスパツタ膜の
形成に悪影響を与えることが考えられ、これを避
けるためである。
Note that the reason why the surface of the erosion region 21 was not roughened is that if there are irregularities in this part, the electric field will concentrate on the protrusion, causing abnormal discharge and adversely affecting the formation of the spatter film, so this should be avoided. It's for a reason.

また、本考案と同様の目的を達成するものとし
て、非エロージヨン領域上に、当該領域を覆いか
つ着脱可能な絶縁板を配設することも考えられる
が(例えば特公昭59−14107号公報参照)、ターゲ
ツトは所望のスパツタ膜を形成する材料自体とな
るものであり、そこに異物を置くことは不純物の
混入の観点からも避けたいところである。また、
この方法では、ターゲツト材料層の被着もしくは
その剥離自体を防止するわけではなく、非エロー
ジヨン領域に堆積したターゲツト材料層を削り落
とす代りに、当該ターゲツト材料層が堆積した上
記絶縁板を頻繁に交換する必要が生ずる。これに
対し、本考案は上記ターゲツト材料層の被着もし
くはその剥離自体を抑制するため、そのような保
守作業を根本的に軽減できるとともに、上述した
ような異物の問題も生じない利点がある。
Furthermore, in order to achieve the same purpose as the present invention, it is conceivable to provide an insulating plate that covers the non-erosion area and is detachable (see, for example, Japanese Patent Publication No. 14107/1983). The target is the material itself that will form the desired sputtered film, and placing foreign matter there should be avoided from the perspective of contamination with impurities. Also,
This method does not prevent the deposition or peeling of the target material layer itself, but instead of scraping off the target material layer deposited in the non-erosion area, the insulating plate on which the target material layer is deposited is frequently replaced. The need arises. On the other hand, the present invention suppresses adhesion of the target material layer or its peeling itself, so it has the advantage that such maintenance work can be fundamentally reduced and the problem of foreign matter as described above does not occur.

以上、プレーナ形マグネトロンスパツタ装置に
用いる矩形平板状のターゲツトを例に説明した
が、もちろん丸板状のターゲツトでもよく、また
プレーナ形に限らず、不均一な磁界を用い、ター
ゲツト上に部分的にプラズマ領域が形成されて、
ターゲツトにエロージヨン領域と非エロージヨン
領域とが生ずるようなマグネトロンスパツタ装置
に使用するターゲツトについては、一般に本考案
を適用して同様の効果を得ることができる。
The above explanation has been given using a rectangular plate-shaped target used in a planar type magnetron sputtering device as an example, but of course, a round plate-shaped target may also be used, and it is not limited to a planar type. A plasma region is formed in
The present invention can generally be applied to a target used in a magnetron sputtering device in which an eroded region and a non-eroded region are generated in the target to obtain similar effects.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上説明したように、本考案によれば、ターゲ
ツトの非エロージヨン領域を粗面化したことによ
り、当該非エロージヨン領域に堆積したターゲツ
ト材料層の剥離飛散に起因するスパツタ膜の欠陥
の発生を防止することができ、フオト・マスク、
半導体装置等の品質を向上させることができる。
As explained above, according to the present invention, by roughening the non-erosion region of the target, it is possible to prevent defects in the sputtered film caused by peeling and scattering of the target material layer deposited in the non-erosion region. can photo mask,
The quality of semiconductor devices and the like can be improved.

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

第1図は本考案の一実施例を示すマグネトロン
スパツタ装置の要部断面図、第2図はスパツタリ
ングの原理を説明するための図、第3図はターゲ
ツトを示す平面図、第4図はその要部断面図であ
る。 2……ターゲツト、2a……ターゲツト材料
層、21……エロージヨン領域、22,23……
非エロージヨン領域。
Fig. 1 is a sectional view of a main part of a magnetron sputtering device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram for explaining the principle of sputtering, Fig. 3 is a plan view showing a target, and Fig. 4 is It is a sectional view of the main part. 2... Target, 2a... Target material layer, 21... Erosion region, 22, 23...
Non-erosion area.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ターゲツト裏面に配置した磁極によりターゲツ
ト表面外側に磁力線が弧状を描くもれ磁界を形成
しかつ上記磁界に直交する電界を形成し、発生す
るプラズマをターゲツト表面上の上記弧状磁力線
で囲まれた領域に閉じ込めてスパツタリングを行
なうマグネトロンスパツタ装置に用いるターゲツ
トにおいて、上記プラズマ領域に対応したエロー
ジヨン領域を除く、非エロージヨン領域表面の少
なくとも一部を粗面状に構成したことを特徴とす
るマグネトロンスパツタ装置のターゲツト。
A magnetic pole placed on the back surface of the target forms a leakage magnetic field with arcuate lines of magnetic force on the outside of the target surface, and an electric field perpendicular to the magnetic field, directing the generated plasma to the area on the target surface surrounded by the arcuate lines of magnetic force. A target used in a magnetron sputtering apparatus that performs sputtering in a confined manner, characterized in that at least a part of the surface of the non-erosion area, excluding the erosion area corresponding to the plasma area, is formed into a rough surface. Target.
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