JPH0342035Y2 - - Google Patents
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Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の技術分野〕
本考案は、基板に対向するターゲツト表面の周
辺に枠状のシールド部材を備えたマグネトロンス
パツタリング装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a magnetron sputtering device that includes a frame-shaped shield member around a target surface facing a substrate.
マグネトロンスパツタリング装置は、電界と直
交する磁界を形成し真空中で発生するプラズマを
ターゲツト近傍の空間に閉じ込めるようにしたも
ので、真空蒸着に比べ粒径が大きく均一なものが
得られること、ターゲツト材料の選択により各種
組成のものが安定して得られること、シリサイ
ド、リフラクトリ金属などの膜形成が可能である
こと、電子がターゲツト近傍に閉じ込められてい
るので基板への衝撃がないことおよびターゲツト
面積が大きくスパツタ原子のもつエネルギーが大
きいため表面付着後高いモビリテイをもちステツ
プカバレージがすぐれていることなどの利点を有
し、各種量産装置が開発されて広く使用されるよ
うになつている。
Magnetron sputtering equipment creates a magnetic field orthogonal to the electric field to confine the plasma generated in a vacuum in the space near the target, and can produce particles with larger and more uniform particle sizes than vacuum evaporation. It is possible to stably obtain various compositions by selecting the target material, it is possible to form films of silicide, refractory metal, etc., there is no impact on the substrate because the electrons are confined near the target, and Since the area is large and the energy of the sputtered atoms is large, sputtering atoms have advantages such as high mobility after adhesion to the surface and excellent step coverage, and various mass production devices have been developed and are now widely used.
ところで、このようなマグネトロンスパツタリ
ング装置において、従来基板に対向するターゲツ
ト表面の周辺に枠状のシールド部材を設け、基板
以外の部分にスパツタ原子が付着堆積するのを防
ぐことが行なわれている。このシールド部材は、
通常表面が平滑なステンレスによつて構成され、
その端部がターゲツト表面の外縁部を覆うように
配置される。ところが、このような構成において
スパツタリングを継続して行なつていると、上記
ターゲツト表面に近接するシールド部材の垂直な
平滑の端面にスパツタ原子が堆積し、さらにそれ
が剥離してターゲツト表面に落ち、これが原因と
なつて不純物が混入したりスパツタリングが不安
定となつたり、また飛散した剥片が基板上に被着
して基板上に生成される膜にピンホールが生じた
りすることがあつた。 By the way, in such a magnetron sputtering apparatus, a frame-shaped shield member is conventionally provided around the target surface facing the substrate to prevent sputter atoms from adhering and depositing on parts other than the substrate. . This shield member is
Usually made of stainless steel with a smooth surface,
Its ends are placed over the outer edges of the target surface. However, when sputtering is continued in such a configuration, sputter atoms are deposited on the vertical smooth end face of the shield member near the target surface, and are further peeled off and fall onto the target surface. This may cause impurities to be mixed in, sputtering may become unstable, or the scattered flakes may adhere to the substrate, causing pinholes in the film formed on the substrate.
本考案はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、シールド部材端部に生ずる付着
堆積物が剥落飛散することに起因する成膜上の欠
陥の発生を防止すること、及び基板上に形成され
る膜の特性を安定化することが可能なマグネトロ
ンスパツタリング装置を提供することにある。
The present invention was developed in view of the above circumstances, and its purpose is to prevent defects in film formation caused by the peeling off and scattering of deposits that occur at the ends of the shield member, and to An object of the present invention is to provide a magnetron sputtering device capable of stabilizing the characteristics of a film formed thereon.
このような目的を達成するために、本考案は、
シールド部材のターゲツト表面に近接する端部の
表面を粗面状にすると共にこの端部をテーパ状に
形成し、さらにターゲツト表面の外縁部の非エロ
ージヨン領域がシールド部材により覆われるよう
にこのシールド部材の内側輪郭部を形成したもの
である。 In order to achieve this purpose, the present invention
The end of the shield member near the target surface is roughened and tapered, and the shield member is configured such that the non-erosion area at the outer edge of the target surface is covered by the shield member. The inner contour part is formed.
以下、図示する実施例を用いて本考案を詳細に
説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the illustrated embodiments.
第1図は本考案の一実施例を示す要部断面図で
ある。本実施例は、いわゆるプレーナ形の直流マ
グネトロンスパツタリング装置の場合で、真空チ
ヤンバ1内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の場合はこの母材3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、タ
ーゲツト2の側をそれぞれ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
ように配置されており、スパツタ原子がターゲツ
ト表面に対向して配置される基板(図示せず)以
外に付着するのを防ぐが、本実施例では電極を兼
ねており、このシールド部材5側を正、ターゲツ
ト2側を負として直流電圧が印加される。
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing an embodiment of the present invention. This embodiment is a so-called planar type DC magnetron sputtering apparatus, in which a target 2 made of, for example, chromium is placed in the center of a vacuum chamber 1. In the illustrated example, the target 2 is placed on a base material 3 made of copper, but
If the target has a sufficient area, the base material 3 may be omitted. On the back side of the target 2, a columnar magnet 4a and a ring-shaped magnet 4b surrounding the columnar magnet 4a are arranged with the target 2 side as an S pole and an N pole, respectively. Further, 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 substrate (not shown) arranged opposite to the target surface. In the embodiment, it also serves as an electrode, and a DC voltage is applied with the shield member 5 side being positive and the target 2 side being negative.
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
た環状磁極から出て中心の柱状磁極に入る磁力線
11が弧状を描く。この結果、1対の磁石の中間
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1
3で示すようにこのプラズマ領域12内部をサイ
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
が向上する。したがつてターゲツト2には、第3
図に示すようにスパツタ領域に相当するエロージ
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とができる。 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 drawn in an arc shape, coming out from an annular magnetic pole arranged on the back surface and entering a columnar magnetic pole at the center. As a result, an orthogonal electromagnetic field space is created in the space between the pair of magnets, where the lines of magnetic force and the lines of electric force due to the DC voltage are perpendicular 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's trajectory is 1
As shown by 3, the plasma undergoes cycloidal movement inside the plasma region 12 to promote the generation of argon ions, thereby increasing the density of the plasma and improving the sputtering efficiency. Therefore, target 2 has a third
As shown in the figure, an erosion region 21 corresponding to a sputter region and non-erosion regions 22 and 23 at the center and outer edges are formed.
ここで、シールド部材5はアルミニウムからな
り、その表面は粗面状に加工してある。このた
め、従来ステンレスの平滑面だつたものに比較し
てスパツタ原子は強固に付着し、容易に剥離して
ターゲツト上に落ちたり、飛散して基板に被着し
たりするようなことがなくなる。特に、図示の例
ではシールド部材5のターゲツト2の表面に近接
する端部5aがテーパー状に形成してあるため、
付着堆積物はさらに剥落しにくい構成となつてい
る。すなわち、従来第1図に破線で示すようにタ
ーゲツト面に垂直な端面を有するものでは、この
端面にスパツタ原子が大量に付着してそれが剥落
しやすかつたのに対し、本実施例のようにこの端
面を傾斜させた場合にはこの斜面に平均して付着
し、剥落しにくくなる。 Here, the shield member 5 is made of aluminum, and its surface is roughened. Therefore, compared to the smooth surface of conventional stainless steel, the spatter atoms adhere more firmly and do not easily peel off and fall onto the target, or scatter and adhere to the substrate. In particular, in the illustrated example, the end portion 5a of the shield member 5 close to the surface of the target 2 is formed into a tapered shape.
The attached deposits are structured to be more difficult to peel off. That is, in the conventional device having an end face perpendicular to the target surface as shown by the broken line in FIG. 1, a large amount of spatter atoms adhered to this end face and easily peeled off, whereas in this example, If this end face is sloped, it will adhere to the slope on average and will be difficult to peel off.
さらに、本実施例では第4図に示すように枠状
のシールド部材5の内側輪郭を長円状とし、ター
ゲツト2の外縁部の非エロージヨン領域23を完
全に覆う形としてある。従来非エロージヨン領域
23とエロージヨン領域21との境界が長円状で
あるのに対し第4図に破線で示すような矩形状の
輪郭を有するシールド部材5を用いていたため
に、同図中斜線で示すようなシールド部材5によ
つてカバーされない非エロージヨン領域23aが
残つたが、このような非エロージヨン領域23a
に付着したスパツタ原子は、いつたんシールド部
材5に付着したものと同様に、それがエロージヨ
ン領域21に落ちて再度スパツタされ、あるいは
飛散して基板に被着する場合には、本来エロージ
ヨン領域21から直接スパツタされた原子のみで
生成されるべき基板上の膜の特性を劣化させる。
したがつて、本実施例では上述したように外縁部
の非エロージヨン領域23を完全に覆うことで非
エロージヨン領域からのスパツタを減少させ、膜
の特性を安定化させている。 Further, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the inner contour of the frame-shaped shield member 5 is oval, and is shaped to completely cover the non-erosion area 23 at the outer edge of the target 2. Conventionally, the boundary between the non-erosion area 23 and the erosion area 21 is oval, whereas the shield member 5 has a rectangular outline as shown by the broken line in FIG. 4. Although a non-erosion area 23a not covered by the shield member 5 as shown remains, such a non-erosion area 23a
The spatter atoms attached to the shield member 5 are similar to those once attached to the shield member 5, and when they fall into the erosion region 21 and are sputtered again, or are scattered and adhered to the substrate, they are originally removed from the erosion region 21. This degrades the properties of the film on the substrate that should be produced only with directly sputtered atoms.
Therefore, in this embodiment, as described above, by completely covering the non-erosion region 23 at the outer edge, spatter from the non-erosion region is reduced and the properties of the film are stabilized.
以上、プレーナ形直流マグネトロンスパツタリ
ング装置を例に説明したが、本考案はこれに限定
されるものではなく、基板に対向するターゲツト
表面の周辺に枠状のシールド部材を備えた構造を
有するものであれば、他の方式のマグネトロンス
パツタリング装置にも同様に適用できることはい
うまでもない。 Although the above explanation has been made using a planar type DC magnetron sputtering device as an example, the present invention is not limited to this, but has a structure in which a frame-shaped shield member is provided around the target surface facing the substrate. If so, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to other types of magnetron sputtering devices.
なお、アルミニウム表面を粗面化するには、例
えば、サンドブラスト、化学エツチング又はシヨ
ツトピーニイング法等があり、本例ではサンドブ
ラスト法が用いられ、表面粗さは、数十μm〜数
百μmの範囲内が好ましく、本例では50μm〜
500μm程度のものが混在している。また、アルミ
ニウム以外にも、粗面化手段としてサンドブラス
ト法を使用する場合は銅、黄銅のような比較的軟
質金属が使用でき、化学エツチング法を使用する
場合は上記金属の他に、鉄、ステンレス、又はク
ロム、銅、鉄などを混合したニツケル合金のよう
な比較的硬質金属が使用できる。 To roughen the aluminum surface, there are methods such as sandblasting, chemical etching, shot peening, etc. In this example, the sandblasting method is used, and the surface roughness is from several tens of μm to several hundred μm. Preferably within the range, in this example 50 μm ~
There is a mixture of about 500μm. In addition to aluminum, relatively soft metals such as copper and brass can be used when sandblasting is used as a surface roughening method, and iron and stainless steel can be used in addition to the above metals when chemical etching is used. Alternatively, a relatively hard metal such as a nickel alloy containing chromium, copper, iron, etc. can be used.
粗面化加工およびテーパー加工等を行なうのに
は軟質金属が一般的には好ましく、特に本例で用
いたアルミニウムは導電性もよく、コストも安い
ため、シールド部材として実用的な材料である。 Soft metals are generally preferred for roughening and tapering, and aluminum used in this example has good conductivity and is inexpensive, making it a practical material for shielding members.
以上説明したように、本考案によれば、少なく
ともシールド部材のターゲツト表面に近接する端
部の表面を粗面状にすると共にこの端部をテーパ
状に形成したことにより、当該表面に付着したス
パツタ原子が容易に剥落しなくなるため、剥落し
た付着堆積物が直接または再度スパツタされて基
板に付着することにより生じる膜特性の劣化を防
ぐことができる。
As explained above, according to the present invention, at least the surface of the end portion of the shield member close to the target surface is roughened and this end portion is formed in a tapered shape, thereby preventing spatter adhering to the surface. Since the atoms do not easily peel off, it is possible to prevent deterioration of film properties caused by the peeled off deposits being attached to the substrate either directly or by being sputtered again.
さらに、ターゲツト表面の外縁部の非エロージ
ヨン領域がシールド部材により覆われるようにこ
のシールド部材の内側輪郭部を形成したことによ
り、非エロージヨン領域からのスパツタを減少さ
せ、基板上に形成される膜の特性を安定化するこ
とができる。 Furthermore, by forming the inner contour of the shield member so that the non-erosion area at the outer edge of the target surface is covered by the shield member, spatter from the non-erosion area is reduced and the film formed on the substrate is Characteristics can be stabilized.
第1図は本考案の一実施例を示す要部断面図、
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図はターゲツトに生ずるエロージヨン領
域と非エロージヨン領域とを説明するための図、
第4図はシールド部材の輪郭形状を説明するため
の図である。
1……チヤンバ、2……ターゲツト、4a,4
b……磁石、5……シールド部材、5a……端
部、11……磁力線、12……プラズマ領域、2
1……エロージヨン領域、22,23,23a…
…非エロージヨン領域。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of sputtering, FIG. 3 is a diagram for explaining the erosion area and non-erosion area that occur on the target,
FIG. 4 is a diagram for explaining the contour shape of the shield member. 1... Chamber, 2... Target, 4a, 4
b... Magnet, 5... Shield member, 5a... End, 11... Lines of magnetic force, 12... Plasma region, 2
1... Erosion area, 22, 23, 23a...
...non-erosion area.
Claims (1)
シールド部材を備えたマグネトロンスパツタリン
グ装置において、上記シールド部材の少なくとも
ターゲツト表面に近接する端部の表面を粗面に構
成すると共にこの端部をテーパ状に形成し、さら
にターゲツト表面の外縁部の非エロージヨン領域
が上記シールド部材により覆われるようにこのシ
ールド部材の内側輪郭部を形成したことを特徴と
するマグネトロンスパツタリング装置。 In a magnetron sputtering device including a frame-shaped shield member around a target surface facing a substrate, at least the end of the shield member near the target surface is configured to have a rough surface, and this end is tapered. A magnetron sputtering apparatus characterized in that the inner contour of the shield member is formed such that a non-erosion region at the outer edge of the target surface is covered by the shield member.
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JPS60140761U JPS60140761U (en) | 1985-09-18 |
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Family Applications (1)
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-
1984
- 1984-02-29 JP JP2715784U patent/JPS60140761U/en active Granted
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JPS60140761U (en) | 1985-09-18 |
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