JPH0372072A - Earth shielding structure of sputtering device - Google Patents

Earth shielding structure of sputtering device

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JPH0372072A
JPH0372072A JP20754189A JP20754189A JPH0372072A JP H0372072 A JPH0372072 A JP H0372072A JP 20754189 A JP20754189 A JP 20754189A JP 20754189 A JP20754189 A JP 20754189A JP H0372072 A JPH0372072 A JP H0372072A
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JP
Japan
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target
shielding body
shield body
cylindrical
earth
Prior art date
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Pending
Application number
JP20754189A
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Japanese (ja)
Inventor
Akikazu Denpoya
傳法谷 彰計
Yoshinobu Taguchi
田口 義信
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Publication of JPH0372072A publication Critical patent/JPH0372072A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the above earth sealing structure which prevents the collision of diagonal incident ions and uniformizes target erosion by forming a shielding body to a cylindrical body having a deep depth and constituting the shielding body so as to overhang highly from a target surface. CONSTITUTION:The target 1 is disposed to face the substrate apart a prescribed distance therefrom and, for example, the long cylindrical shielding body 10 is so provided as to dispose the target 1 at the deep end of the cylinder. The cylindrical front end 10a of the shielding body 10 overhangs long from the target surface 1a and the better effect is obtd. if the height (d)(cm) thereof is set at d>=10<-2>/P of the pressure P (Torr) at the time of film production. Since the shielding body is made to overhang highly from the target surface according to the above-mentioned earth shielding structure, the above mentioned effect is exhibited and the improvement in a sputtering rate and target utilizing efficiency is attained. In addition, a uniform film thickness is obtd.

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し、特にカソード部の
ターゲット周囲に配置されるアースシールドの構造に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a sputtering apparatus, and particularly to the structure of an earth shield placed around a target in a cathode section.

(従来技術) 例えば基板上に合金膜や磁性膜を作製するのに用いられ
るスパッタ法においては、膜原料であるターゲットから
の放電を安定化させるために、ターゲット周囲にアース
シールドを設置してターゲットの側部を該シールドで包
囲している。第3図は従来のコンベンショナルスパッタ
リング装置の概略図である。″iii膜材料となるター
ゲットlと膜形成すべき基板2を対向させて容器3内に
配置し、ターゲット1を陰極に、基板2を陽極とするよ
うにこれらを電源回路4に接続し、ターゲットlの周囲
にシールド体5を設置し、またターゲット1と基板2と
の間にシャンク6を設けている。容器3には該容器内を
負圧にするための吸気口7およびスバンタガス導入口8
を設けである。スパンタガスとしては一般にアルゴンガ
スが用いられる。
(Prior art) For example, in the sputtering method used to produce alloy films and magnetic films on substrates, an earth shield is installed around the target in order to stabilize the discharge from the target, which is the film raw material. The sides of the shield are surrounded by the shield. FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional conventional sputtering apparatus. ``iii. A target l, which is a film material, and a substrate 2 on which a film is to be formed are placed in a container 3 so as to face each other, and connected to the power supply circuit 4 so that the target 1 is used as a cathode and the substrate 2 is used as an anode. A shield body 5 is installed around the target 1 and a shank 6 is provided between the target 1 and the substrate 2.The container 3 has an inlet 7 and a svanta gas inlet 8 for creating a negative pressure inside the container.
This is provided. Argon gas is generally used as the spanner gas.

9は基板ホルダである。ターゲット1の負電圧により、
導入されたアルゴンガスのアルゴンイオンがターゲット
表面1aに引き付けられ、その際の衝突によりターゲッ
ト1からターゲット物質が飛び出し、基板表面2aに付
着する。
9 is a substrate holder. Due to the negative voltage of target 1,
Argon ions of the introduced argon gas are attracted to the target surface 1a, and the collision causes the target material to fly out from the target 1 and adhere to the substrate surface 2a.

このようなスパッタリング装置において、従来のアース
シールド構造は第4図(a)に示すようにターゲラl−
1の側部1bのみを包囲しかつシールド体5の端面5a
がターゲット表面Laと概ね同し高さとなっているか、
あるいは第4図(b)に示すようにターゲット1部1b
からターゲット表面1aの周囲に若干かかるように浅い
凹状となった形状であり、シールド体5の高さhもター
ゲット1の表面高さとそれほど違わないものであった。
In such sputtering equipment, the conventional earth shield structure has a target ladle l-
1 and the end surface 5a of the shield body 5.
Is it approximately the same height as the target surface La?
Alternatively, as shown in FIG. 4(b), target 1 part 1b
The shield body 5 had a shallow concave shape extending slightly around the target surface 1a, and the height h of the shield body 5 was not much different from the surface height of the target 1.

(発明が解決しようとする課題) 上述の如〈従来のアースシールド構造は、ターゲット表
面とシールド体先端高さが概ね同じか、若干ターゲット
表面の周囲がかくれる程度に高くなっているのみである
ため、斜方入射イオンの衝突が防げず、膜作製中ターゲ
ット表面のエロージョンが均一化されない、特に第4図
(alの場合はターゲット表面の電界分布により斜方入
射イオンがターゲットに衝突し、第5図のようにターゲ
ット表面1aの周囲が符号Aの如く、局部的にスパッタ
され、すぐ新しいターゲットと交換しなければならない
、また基板2上の膜厚も不均一になり易く膜厚レートも
使用時間に伴ない変化するという不具合があった。第4
図伽)の場合はターゲット1がシールド体5に若干かく
れているので、第4図(a)と比べて局部的なエロージ
ョンは多少緩和されるものの、やはり同様な現象が生じ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, in the conventional earth shield structure, the height of the target surface and the tip of the shield body are approximately the same, or are only raised to the extent that the periphery of the target surface is slightly hidden. Therefore, collisions of obliquely incident ions cannot be prevented, and erosion of the target surface cannot be made uniform during film fabrication. As shown in Figure 5, the area around the target surface 1a is locally sputtered as shown by symbol A, and it must be replaced with a new target immediately.Furthermore, the film thickness on the substrate 2 tends to be uneven, so the film thickness rate is also used. There was a problem that it changed over time. 4th
In the case of Fig. 4), the target 1 is slightly hidden by the shield body 5, so although the local erosion is somewhat alleviated compared to Fig. 4(a), the same phenomenon still occurs.

(41題を解決するための手段) そこで本発明は、シールド体の形状を奥行の深い筒状の
形状とし、ターゲット表面から高くせり出すようにする
ことにより、斜方入射イオンの衝突を防ぎ、ターゲット
・エロージョンの均一化。
(Means for Solving Problem 41) Therefore, the present invention has a shield body having a deep cylindrical shape and protruding high from the target surface to prevent obliquely incident ions from colliding with the target. - Uniform erosion.

ターゲット利用効率の向上を図ろうとするものである。This is an attempt to improve target utilization efficiency.

即ち本発明によるスパッタリング装置のアースシールド
構造は、ターゲットの外側部を包囲するシールド体を奥
行の深い筒状に形成し、ターゲット表面からシールド体
の筒状の先端までの距離を長くしたことを特徴とするも
のである。
That is, the earth shield structure of the sputtering apparatus according to the present invention is characterized in that the shield body surrounding the outer part of the target is formed into a deep cylindrical shape, and the distance from the target surface to the cylindrical tip of the shield body is increased. That is.

本発明の1つの形態によれば、前記シールド体の筒状の
先端開口部が狭くなるように該シールド体の筒状内側面
がテーパ形に形成されている。
According to one form of the present invention, the cylindrical inner surface of the shield body is formed in a tapered shape so that the cylindrical tip opening of the shield body becomes narrow.

(実施例) 次に、本発明を実施例について図面を参照して説明する
(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例に係るアースシールド構
造の概略的な側面断面図である。第3図でも説明したよ
うに金属膜を施すべき基板2(第3図)に対し所定間隔
離してターゲラl−1が対峙されており、その周囲にシ
ールド体10が設けられている。この実施例ではシール
ド体10は長い筒状の形状を威し、筒の奥端にターゲラ
)1が配置される。シールド体10の筒先端10aはタ
ーゲット表面1aから長くせり出し、その高さd(CI
)は膜作製時の圧力P (Torr )に対してd≧1
0−”/Pとするのが効果的である。
FIG. 1 is a schematic side sectional view of an earth shield structure according to a first embodiment of the present invention. As explained in FIG. 3, the target layer 1-1 faces the substrate 2 (FIG. 3) on which the metal film is to be applied, separated by a predetermined distance, and the shield body 10 is provided around it. In this embodiment, the shield body 10 has a long cylindrical shape, and a targera 1 is disposed at the rear end of the cylinder. The cylinder tip 10a of the shield body 10 protrudes from the target surface 1a, and its height d (CI
) is d≧1 for the pressure P (Torr) during membrane preparation.
It is effective to set it to 0-''/P.

第2図は本発明の第2の実施例を示したアースシールド
構造の側面断面図である。この実施例のシールド体11
は全体としては長さの長い筒状を威しており、その実端
側(基端側)にターゲラ)1が設置されることは第1図
の例と同じであるが、筒の内周面Ilbは筒先@ L 
L aの開口部へ向けて漸次小径となるようにテーパが
付けられている。
FIG. 2 is a side sectional view of an earth shield structure showing a second embodiment of the present invention. Shield body 11 of this embodiment
It has a long cylindrical shape as a whole, and the target blade 1 is installed on its real end (base end side), which is the same as the example in Figure 1, but the inner peripheral surface of the cylinder Ilb is tube tip @ L
It is tapered so that the diameter gradually becomes smaller toward the opening of La.

テーパ角θは成膜時圧力にもよるが、概ねO°〜30’
の範囲が適切である。
The taper angle θ depends on the pressure during film formation, but is approximately 0° to 30'
range is appropriate.

本発明のスパッタリング装置による膜作製動作を説明す
れば、まず、ターゲットおよび基板を収容した容器内を
10−’Torr程度に排気した後、アルゴンガスを入
れて10−2〜10−’Torrにする1次に筒状のシ
ールド体10あるいはテーパ状シールド体11に包囲さ
れたターゲラ)1に電圧をかける。前記容器内ではアル
ゴンがAr・+e−に119し、アルゴンイオンAr”
がターゲット1に引き寄せられて衝突し、その衝撃によ
りターゲット表面1aからターゲット物質(粒子)がは
しき出され、陽極側の基板2(第3図参照)上に入射し
、付着する。
To explain the film production operation using the sputtering apparatus of the present invention, first, the inside of the container containing the target and substrate is evacuated to about 10-' Torr, and then argon gas is introduced to bring the temperature to 10-2 to 10-' Torr. First, a voltage is applied to the target layer 1 surrounded by the cylindrical shield body 10 or the tapered shield body 11. In the container, argon is converted to Ar・+e−, and argon ion Ar”
is attracted to the target 1 and collides with it, and the target material (particles) is ejected from the target surface 1a by the impact and impinges on and adheres to the substrate 2 on the anode side (see FIG. 3).

本発明ではターゲットが筒状のシールド体10で深くお
おわれているので、斜方入射イオンによるターゲットの
エツチングを防ぐことができ、これによってターゲット
表面のエロージぢンが均一化され、第6図に示すように
その外周部1bを除いてほぼ全面が等しくエロージョン
を受ける。第2図の実施例では、シールド体11の内面
にテーバが付されているためにターゲ7)1はこのシー
ルド体11のテーバ部内に一層深くおおわれることとな
り、第1図の場合とくらべてスパッタリングレートはや
や落ちるものの、さらに均一なエロージョンが得られる
In the present invention, since the target is deeply covered with the cylindrical shield body 10, it is possible to prevent etching of the target by obliquely incident ions, thereby making the erosion on the target surface uniform, as shown in FIG. As such, almost the entire surface except the outer peripheral portion 1b is subject to erosion equally. In the embodiment shown in FIG. 2, since the inner surface of the shield body 11 is tapered, the target 7) 1 is covered more deeply within the tapered portion of the shield body 11, compared to the case of FIG. Although the sputtering rate is slightly lower, more uniform erosion can be obtained.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、シールド体をター
ゲットの表面から高くせり出すように筒状の形状とした
ので、ターゲット全体がシールド体に深くおおわれるこ
とになり、斜方入射イオンを防ぎ、ターゲット表面のエ
ロージョンが均一化され、スパッタリングレートの向上
、ターゲット利用効率の向上が図られ、また均一な膜厚
が得られる効果がある。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, since the shield body is formed into a cylindrical shape so as to protrude high from the surface of the target, the entire target is deeply covered by the shield body, and the oblique This has the effect of preventing incident ions, making the erosion of the target surface uniform, improving the sputtering rate, improving the target utilization efficiency, and obtaining a uniform film thickness.

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

第1図は本発明の第1の実施例によるアースシールド構
造の側面断面図、第2図は本発明の第2の実施例の側面
断面図、第3図は一般的なスパッタリング装置の概略図
、第4図(a)、Φ)は従来のスパッタリング装置にお
けるアースシールド構造の各種例を示す側面断面図、第
5図は従来のターゲット・エロージョン状態を示す断面
図、第6図は本発明によるターゲット・エロージョン状
態を示す断面図である。 1・・・ターゲット、1a・・・ターゲット表面、tb
・・・ターゲット側部、2・・・基板、5.10.11
・・・シールド体、 10a、lla・・・筒先端、llb・・・内周面。
FIG. 1 is a side sectional view of the earth shield structure according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a general sputtering apparatus. , FIG. 4(a), Φ) are side sectional views showing various examples of earth shield structures in conventional sputtering equipment, FIG. 5 is a sectional view showing conventional target erosion states, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a target erosion state. 1...Target, 1a...Target surface, tb
...Target side part, 2...Substrate, 5.10.11
...Shield body, 10a, lla...Tip of cylinder, llb...Inner peripheral surface.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1).ターゲットの外側部を包囲するシールド体を底
深い筒状に形成し、ターゲットのスパッタ面からシール
ド体の筒状の先端までの距離を長くしたことを特徴とす
るスパッタリング装置のアースシールド構造。
(1). An earth shield structure for a sputtering device, characterized in that a shield body surrounding the outer part of a target is formed into a deep cylindrical shape, and the distance from the sputtering surface of the target to the cylindrical tip of the shield body is long.
(2).前記シールド体の筒状の先端開口部が狭くなる
ようにその筒状内側面をテーパ形に形成したことを特徴
とする請求項第1項記載のスパッタリング装置のアース
シールド構造。
(2). 2. The earth shield structure for a sputtering apparatus according to claim 1, wherein the cylindrical inner surface of the shield body is formed into a tapered shape so that the cylindrical tip opening of the shield body becomes narrow.
JP20754189A 1989-08-10 1989-08-10 Earth shielding structure of sputtering device Pending JPH0372072A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100328134B1 (en) * 1993-05-19 2002-06-20 조셉 제이. 스위니 Sputter deposition apparatus and method for increasing the uniformity of sputtering rate
JP2006213937A (en) * 2005-02-01 2006-08-17 Cyg Gijutsu Kenkyusho Kk Sputtering system

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