JPH0480357A - Sputtering system and its target electrode - Google Patents

Sputtering system and its target electrode

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JPH0480357A
JPH0480357A JP19061790A JP19061790A JPH0480357A JP H0480357 A JPH0480357 A JP H0480357A JP 19061790 A JP19061790 A JP 19061790A JP 19061790 A JP19061790 A JP 19061790A JP H0480357 A JPH0480357 A JP H0480357A
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Abstract

PURPOSE:To minimize the impact of negative ion on a substrate and to prevent a lowering of efficiency in utilizing the target by forming a region not to be impressed with a target potential at the center of a target electrode. CONSTITUTION:The target electrode consists of an electrode main body 20 and a backplate 19, the backplate 19 is fixed to the upper end of the main body 20, and a circular hole 19a is provided at the center of the backplate 19. The target electrode is used in magnetron sputtering, a magnet assembly provided with an outer circular magnet 22a and an inner circular magnet 22b is placed in the target electrode, both magnets are fixed to a yoke 21, and the assembly is easily placed in and removed from the main body 20. Consequently, the secondary electron or negative ion is not generated from the center of the target electrode. Meanwhile, even if the secondary electron and negative ion stray into the region, the electron and ion are not accelerated toward the substrate since there is no potential gradient called the cathode sheath.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、電極形状に特徴のある、スパッタリング装
置のターゲット電極に関し、またこのターゲット電極を
備えたスパッタリング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a target electrode for a sputtering device, which has a characteristic electrode shape, and also relates to a sputtering device equipped with this target electrode.

[従来の技術] 近年、スパッタリング現象を利用して薄膜を作成し、そ
の膜を加工することによりデバイスなどを作成すること
が、研究および実用化の両面で活発に行われている。こ
のスパッタリング現象は、ターゲットに高エネルギーを
持ったイオンを入射させることにより、ターゲットから
スパッタ粒子(中性粒子)を発生させて、基板上にスパ
ッタ粒子を堆積させる現象である。最近脚光を浴びてい
る酸化物超電導体薄膜やITO薄膜(透明導電膜)等も
このスパッタリング現象を利用して作製している。
[Background Art] In recent years, the creation of thin films using sputtering phenomena and the creation of devices by processing the films have been actively carried out both in terms of research and practical application. This sputtering phenomenon is a phenomenon in which sputter particles (neutral particles) are generated from the target by injecting ions with high energy into the target, and the sputter particles are deposited on a substrate. Oxide superconductor thin films and ITO thin films (transparent conductive films), which have recently been in the spotlight, are also produced using this sputtering phenomenon.

[発明が解決しようとする課題] 酸化物超電導体薄膜やITOWi膜などの酸化物系の物
質をスパッタリングで作成するには、これら物質で構成
されたターゲットか、またはこれら物質の組成成分を含
むターゲットを利用することになるが、このような酸化
物系のターゲットでは、スパッタリング現象時に、スパ
ッタ粒子以外に負イオン(主として酸素負イオン)も発
生する。この負イオンは、ターゲット表面近傍のカソー
ドシースの電界により基板方向に加速され、高エネルギ
ー負イオンになる。この高エネルギー負イオンは基板に
衝突し、基板」二に堆積したスパッタ粒子(膜)を再ス
パツタリングするという問題を引き起こす。この再スパ
ツタリング現象があると、酸化物超電導体薄膜の組成が
化学量論組成からずれてくる。その結果、超電導特性が
劣化する。また、同様な再スパツタリング現象により、
ITO薄膜の導電性も劣化する。
[Problems to be Solved by the Invention] In order to create oxide-based materials such as oxide superconductor thin films and ITOWi films by sputtering, it is necessary to use a target made of these materials or a target containing compositional components of these materials. However, in such an oxide target, negative ions (mainly oxygen negative ions) are also generated in addition to sputtered particles during the sputtering phenomenon. These negative ions are accelerated toward the substrate by the electric field of the cathode sheath near the target surface and become high-energy negative ions. These high-energy negative ions impinge on the substrate and cause the problem of re-sputtering the sputtered particles (film) deposited on the substrate. When this re-sputtering phenomenon occurs, the composition of the oxide superconductor thin film deviates from the stoichiometric composition. As a result, superconducting properties deteriorate. In addition, due to the same re-sputtering phenomenon,
The conductivity of the ITO thin film also deteriorates.

ところで、現在実用化されているマクネトロンスパッタ
リング法においては、閉塞磁界によって電子をトラップ
し、気体を高密度にイオン化することによって、ターゲ
ット上に局部的にエロージョン領域を形成している。こ
のエロージョン領域ではスパッタ粒子と共に負イオンが
多く発生することになる。その結果、エロージョン領域
に対向する基板部分は負イオン衝撃を最も受は易くなる
By the way, in the McNetron sputtering method currently in practical use, electrons are trapped by a closing magnetic field and gas is ionized at high density, thereby forming an erosion region locally on the target. In this erosion region, many negative ions are generated together with sputtered particles. As a result, the portion of the substrate facing the erosion region is most susceptible to negative ion bombardment.

そこて、エロージョン領域に対向しないような位置に基
板を配置すれば負イオン衝撃は緩和される。
Therefore, if the substrate is placed in a position that does not face the erosion region, the negative ion impact can be alleviated.

しかし、エロージョン領域以外のターゲット表面におい
ても、ターゲット電位(プラズマよりも負電位となって
いる)は存在しているので、このタゲソト電位による電
界が、ターゲットで発生した2次電子やエロージョン領
域から飛来した負イオンを加速することになる。その結
果、エロージョン領域以外のターゲツト面に対向する基
板部分でも、これらの2次電子や負イオンがある程度は
基板に衝突するという問題がある。
However, since the target potential (which is more negative than the plasma) exists on the target surface other than the erosion area, the electric field due to this target potential is caused by secondary electrons generated in the target and flying from the erosion area. This will accelerate the negative ions. As a result, there is a problem in that these secondary electrons and negative ions collide with the substrate to some extent even in parts of the substrate opposite to the target surface other than the erosion region.

例えば、直径4インチ(約100mm)の単一ターゲッ
トを利用してY、Ba2 Cu30.の酸化物超電導体
薄膜を作製する場合、基板」−の膜の組成変動(化学量
論比からのずれ)が2%以内である領域は、直径20m
mの範囲内の領域のみであり、この領域以外では、組成
が大きく変動して、結晶性が悪く、超電導特性も大きく
劣化している。
For example, using a single target with a diameter of 4 inches (approximately 100 mm), Y, Ba2 Cu30. When producing an oxide superconductor thin film of
m, and outside this region, the composition varies greatly, the crystallinity is poor, and the superconducting properties are greatly deteriorated.

上述したように、従来のターゲット電極においては、タ
ーゲットから発生した負イオンが基板に衝突するという
問題を完全には解決できていない。
As described above, conventional target electrodes cannot completely solve the problem of negative ions generated from the target colliding with the substrate.

ところで、マグネトロンスパッタリングにおいては、エ
ロージョン領域をターゲットの中心から離した位置に設
けたり、エロージョン領域の幅を狭くしたりして、負イ
オンが衝突しないような基板面積をなるべく大きく取る
ようにすることができる。これにより、ターゲットの中
心部の真1−に位置する基板領域の薄膜を、ある程度大
きな面積で均一な組成にすることができる。しかし、こ
のようにすると、ターゲット表面積に占めるエロジョン
領域の面積割合がかなり少なくなり、タゲットの利用効
率が悪くなる。
By the way, in magnetron sputtering, it is possible to set the erosion region at a position away from the center of the target or to narrow the width of the erosion region to increase the substrate area as much as possible so that negative ions do not collide with it. can. Thereby, the thin film in the substrate region located directly 1- in the center of the target can be made to have a uniform composition over a relatively large area. However, in this case, the area ratio of the erosion region to the target surface area becomes considerably small, resulting in poor target utilization efficiency.

この発明は上述の欠点を解消するために開発されたもの
であり、その目的は、基板への負イオン衝撃をできるた
け少なくして、しかも、ターゲットの利用効率を低下さ
せないようなターゲット電極を提供することであり、ま
た、このターゲット電極を備えたスパッタリング装置を
提供することである。
This invention was developed to eliminate the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a target electrode that minimizes negative ion bombardment onto the substrate and does not reduce target utilization efficiency. Another object of the present invention is to provide a sputtering apparatus equipped with this target electrode.

[課題を解決するための手段] 第1の発明は、ターゲット電極の中央部に、ターゲット
電位が印加されない領域を形成したことを特徴としてい
る。
[Means for Solving the Problems] The first invention is characterized in that a region to which no target potential is applied is formed in the center of the target electrode.

第2の発明は、第1の発明をより具体化したもので、タ
ーゲット電極を環状に形成して、その中央に空所を設け
ている。
The second invention is a more specific version of the first invention, in which the target electrode is formed into an annular shape, and a space is provided in the center of the target electrode.

第3の発明は、第2の発明の構成に加えて、環状のター
ゲット電極の内周縁をターゲットシールドで覆うように
している。
In addition to the configuration of the second invention, the third invention includes a target shield covering the inner peripheral edge of the annular target electrode.

第4の発明は、第1の発明をより具体化したもので、タ
ーゲット電極を環状に形成して、その中央に導電体を配
置し、この導電体と、ターゲット電極の外周縁を覆うタ
ーゲットシールドとを電気的に接続している。
The fourth invention is a more specific version of the first invention, in which the target electrode is formed into an annular shape, a conductor is placed in the center of the target electrode, and a target shield covers the conductor and the outer periphery of the target electrode. are electrically connected.

第5の発明は、以上のようなターゲット電極を備えたス
パッタリング装置の発明であり、このタゲット電極のタ
ーゲット電位が印加されない領域に対向させて基板を配
置したことを特徴としている。
A fifth invention is an invention of a sputtering apparatus equipped with the above-mentioned target electrode, and is characterized in that a substrate is disposed facing a region of the target electrode to which no target potential is applied.

[作用] ターゲット電極の中央部に、ターゲット電位が印加され
ない領域を形成すると、この領域ではカソードシースと
呼ばれる電位勾配が存在しないので、ターゲットで発生
する2次電子や負イオンがこの領域に迷い込んでも加速
されるようなことかない。もちろん、この領域にはター
ゲットが存在しないので、この領域は2次電子や負イオ
ンの発生源とはならない。
[Effect] When a region where no target potential is applied is formed in the center of the target electrode, there is no potential gradient called a cathode sheath in this region, so even if secondary electrons or negative ions generated in the target stray into this region, There's no way it's going to be accelerated. Of course, since there is no target in this region, this region does not become a source of secondary electrons or negative ions.

ターゲット電位が印加されない領域を作るノJ法の一つ
は、ターゲット電極を環状に形成して、その中央に空所
を設けることである。この場合、環状のターゲット電極
の内周縁をターゲットシールドで覆うようにすれば、こ
の内周縁付近から基板に向かうであろう2次電子や負イ
オンを遮断することができる。
One method for creating a region to which no target potential is applied is to form a target electrode in a ring shape and provide a void in the center. In this case, by covering the inner peripheral edge of the annular target electrode with a target shield, it is possible to block secondary electrons and negative ions that would travel toward the substrate from around the inner peripheral edge.

ターゲット電位が印加されない領域を作る別の方法は、
環状ターゲット電極の中央に導電体を配置して、この導
電体とターゲットシールドとを電気的に接続して接地す
ることである。こうすると、導電体の表面近傍ではター
ゲット表面近傍のような電位勾配が生じなくなる。
Another way to create a region where no target potential is applied is to
A conductor is placed in the center of the annular target electrode, and the conductor and the target shield are electrically connected and grounded. In this way, a potential gradient like that near the target surface does not occur near the surface of the conductor.

以」二のようなターゲット電極を用いる場合、このター
ゲット電極のターゲット電位が印加されない領域に対向
させて基板を配置すれば、基板は負イオン衝撃を受けな
くなる。
When using a target electrode as described in (2) above, if the substrate is placed so as to face the region of the target electrode to which no target potential is applied, the substrate will not be subjected to negative ion bombardment.

[実施例] 次に、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。[Example] Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第11図は、酸化物薄膜を作成するためのスパッタリン
グ装置の一例を示す正面断面図である。
FIG. 11 is a front sectional view showing an example of a sputtering apparatus for forming an oxide thin film.

真空容器1の圧力は、矢印13方向に設置しである主排
気系により、1O−7Torr以下の真空に保つことが
できる。薄膜を作製するために必要なガスを供給するた
めのガス導入系29を真空容器1に設け、バルブ10a
、10.bを介して真空容器1の中へガスを導入する。
The pressure in the vacuum container 1 can be maintained at a vacuum of 10-7 Torr or less by a main exhaust system installed in the direction of arrow 13. A gas introduction system 29 for supplying gas necessary for producing a thin film is provided in the vacuum container 1, and a valve 10a is provided.
, 10. Gas is introduced into the vacuum vessel 1 via b.

例えば、矢印11方向からArガスを供給し、矢印12
方向から02ガスを供給し、これらを混合して真空容器
1の中へ導入する。真空容器1内の圧力は、ガス導入系
29のマスフローメータ(図示せず)と矢印13方向に
設置しである主排気系とを調節することにより、適切な
値に設定できる。真空容器1内には、基板4を保持して
800℃まで加熱することができる基板ホルダー5を設
置している。加熱方式は、温度調節装置8と、サイリス
タトランス9と、基板ホルダー5の表面に取り付けた熱
電対6とを利用して、ランプ加熱ヒータ7を制御する方
式である。基板ホルダー5に対向する位置には、ターゲ
ット電極3を配置する。ターゲット電極3の外周縁には
ターゲットシールド2を設置し、このタゲットシールド
2とターゲット電極3の間には電気絶縁リング14(フ
ッ素樹脂製)を設けている。
For example, by supplying Ar gas from the direction of arrow 11,
02 gas is supplied from the direction, mixed and introduced into the vacuum container 1. The pressure inside the vacuum vessel 1 can be set to an appropriate value by adjusting the mass flow meter (not shown) of the gas introduction system 29 and the main exhaust system installed in the direction of the arrow 13. A substrate holder 5 that can hold the substrate 4 and heat it up to 800° C. is installed inside the vacuum container 1. The heating method is a method in which the lamp heater 7 is controlled using a temperature adjustment device 8, a thyristor transformer 9, and a thermocouple 6 attached to the surface of the substrate holder 5. A target electrode 3 is arranged at a position facing the substrate holder 5. A target shield 2 is installed on the outer periphery of the target electrode 3, and an electrically insulating ring 14 (made of fluororesin) is provided between the target shield 2 and the target electrode 3.

このターゲット電極3には冷却水(矢印15a、15b
)を流している。ターゲット電極3にはインピーダンス
整合器16を介して高周波電源17を接続している。
This target electrode 3 is provided with cooling water (arrows 15a, 15b).
) is running. A high frequency power source 17 is connected to the target electrode 3 via an impedance matching device 16.

第1図は、第11図のスパッタリング装置で使用可能な
ターゲット電極の一例を示した斜視図である。ターゲッ
ト電極は、電極本体20と背板19からなる。電極本体
20の上端に背板19が取り付けられる。背板19の中
央には円形孔19aがある。このターゲット電極はマグ
ネトロンスパッタリングに使用するものであって、その
内部には、第2図に示す磁石組立体を入れる。この磁石
組立体は、外側の円形磁石22aと内側の円形磁石22
bを備え、その両者はヨーク21に固定されている。こ
の磁石組立体は電極本体20の内部に容易に着脱できる
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a target electrode that can be used in the sputtering apparatus shown in FIG. 11. The target electrode consists of an electrode body 20 and a back plate 19. A back plate 19 is attached to the upper end of the electrode body 20. At the center of the back plate 19 is a circular hole 19a. This target electrode is used for magnetron sputtering, and a magnet assembly shown in FIG. 2 is placed inside the target electrode. This magnet assembly includes an outer circular magnet 22a and an inner circular magnet 22.
b, both of which are fixed to the yoke 21. This magnet assembly can be easily installed and removed inside the electrode body 20.

第3図は第1図のターゲット電極を組み込んだターゲッ
ト機構の正面断面図であり、第4図はその平面図である
。第3図において、電極本体20の上端には、ターゲッ
ト背板19を取り付け、この背板19にターゲット18
をボンディングしている。背板19およびターゲット1
8の形状は、いずれも中央に孔の開いた円板である。電
極本体20は中空円形の電気絶縁板23(フッ素樹脂製
)の上に固定されている。電極本体20の内周面20a
と外周面20bは、シールド板24で取り囲まれている
。背板19およびターゲット18の外周縁もシールド板
24で覆われている。電極本体20には水冷管が接続し
ており、冷却水を矢印15a方向から矢印15b方向へ
流している。背板19の下面にはOリング30.31が
あって冷却水のシールをしている。電極本体20には、
インピーダンス整合器16を介して高周波電源17を接
続し、所定の電力を印加できるようになっている。
3 is a front sectional view of a target mechanism incorporating the target electrode of FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view thereof. In FIG. 3, a target back plate 19 is attached to the upper end of the electrode body 20, and a target 18 is attached to this back plate 19.
are bonded. Back plate 19 and target 1
8 is a disk with a hole in the center. The electrode body 20 is fixed on a hollow circular electrical insulating plate 23 (made of fluororesin). Inner peripheral surface 20a of electrode body 20
The outer peripheral surface 20b is surrounded by a shield plate 24. The outer peripheral edges of the back plate 19 and the target 18 are also covered with a shield plate 24. A water cooling pipe is connected to the electrode body 20, and the cooling water flows from the direction of arrow 15a to the direction of arrow 15b. There are O-rings 30 and 31 on the lower surface of the back plate 19 to seal the cooling water. The electrode body 20 includes
A high frequency power source 17 is connected via an impedance matching device 16, so that a predetermined power can be applied.

このターゲット電極では、電極本体20の内周面20a
と背板19の円形孔19aとによって、空所60が形成
されている。
In this target electrode, the inner peripheral surface 20a of the electrode body 20
A space 60 is formed by the circular hole 19a of the back plate 19.

第3図には、また、ターゲット機構に対向させる基板4
の位置を示しである。基板4は空所60に対向させて配
置し、基板4の直径D1は、空所60の内径D2より小
さくしである。
FIG. 3 also shows a substrate 4 facing the target mechanism.
It shows the position of. The substrate 4 is arranged to face the cavity 60, and the diameter D1 of the substrate 4 is smaller than the inner diameter D2 of the cavity 60.

次に、このターゲット電極機構の働きを説明する。Next, the function of this target electrode mechanism will be explained.

ターゲット18の表面上には磁石22a、22bによっ
て磁界33が形成されている。電極本体20に高周波電
圧を印加すると放電が起こり、特に磁界33がターゲッ
ト表面に平行になる部分では、プラズマが集中する。そ
して、放電中の正イオンがターゲット18をスパッタリ
ングして、基板4にスパッタ粒子を堆積させる。
A magnetic field 33 is formed on the surface of the target 18 by the magnets 22a and 22b. When a high frequency voltage is applied to the electrode body 20, a discharge occurs, and plasma is concentrated, particularly in the portion where the magnetic field 33 is parallel to the target surface. Then, the positive ions during the discharge sputter the target 18 and deposit sputtered particles on the substrate 4.

ところで、基板4の真下は、ターゲット電極の中央の空
所60になっているので、基板4に付着することになる
スパッタ粒子は、ターゲット18から斜めに飛来してき
たものである。一方で、タゲソト18で発生した2次電
子や負イオン32は、ターゲット18表面のカソードシ
ースの電位勾配で加速されてターゲット表面にほぼ垂直
に飛んでいく。したがって、基板4には2次電子や負イ
オンが飛来してこない。2次電子や負イオンが空所60
の上方に入り込んでも、この部分にはカソードシースが
存在しないので、2次電子や負イオンが基板4に向かっ
て加速されることはない。
By the way, since the space 60 at the center of the target electrode is directly below the substrate 4, the sputtered particles that will adhere to the substrate 4 are those that have come obliquely from the target 18. On the other hand, the secondary electrons and negative ions 32 generated by the target 18 are accelerated by the potential gradient of the cathode sheath on the surface of the target 18 and fly almost perpendicularly to the target surface. Therefore, secondary electrons and negative ions do not fly to the substrate 4. Secondary electrons and negative ions are vacant spaces 60
Even if they enter above the substrate 4, the secondary electrons and negative ions will not be accelerated toward the substrate 4 because there is no cathode sheath in this part.

この実施例のターゲット18は、中央に孔が開いている
ので、ターゲット表面積に占めるエロジョン領域の割合
が従来のターゲットよりも大きくなり、ターゲット使用
効率が向上する。
Since the target 18 of this embodiment has a hole in the center, the ratio of the erosion area to the target surface area is larger than that of a conventional target, and the target usage efficiency is improved.

次に、このターゲット機構を用いて酸化物超電導体薄膜
を作製した例を説明する。ターゲット18として、直径
4インチのY、Ba2Cu30゜焼結体ターゲットを用
いた。第11図のガス導入系29によりバルブ10a、
10bとマスフロメータ(図示せず)を介して、矢印1
1方向からArガスを、矢印12方向から02ガスを導
入し、これらを混合して真空本体1の中へ導入した。こ
のときのArガスと02ガスの流量比は1対1とした。
Next, an example of producing an oxide superconductor thin film using this target mechanism will be described. As the target 18, a Y, Ba2Cu 30° sintered target with a diameter of 4 inches was used. The valve 10a, by the gas introduction system 29 in FIG.
10b and a mass flow meter (not shown), arrow 1
Ar gas was introduced from one direction, and 02 gas was introduced from the direction of arrow 12, and these were mixed and introduced into the vacuum body 1. At this time, the flow rate ratio of Ar gas and 02 gas was set to 1:1.

また、真空本体1内の圧力は25mTorrにした。電
極本体20には、高周波電源17から150Wの高周波
電力を印加し、インピーダンス整合器16により、反射
波がOW(ゼロワット)になるように調整した。また、
as−grown状態で超電導特性を得るために基板4
を600〜700℃に加熱した状態で薄膜を堆積させた
。なお、基板4にはMgO(100) 、S rT i
 03(100)を用いたので、得られた膜はC軸配向
膜であった。
Further, the pressure inside the vacuum body 1 was set to 25 mTorr. A high frequency power of 150 W was applied to the electrode body 20 from a high frequency power source 17, and the reflected wave was adjusted by an impedance matching device 16 so that the reflected wave became OW (zero watt). Also,
In order to obtain superconducting properties in an as-grown state, the substrate 4
The thin film was deposited while heating the sample to 600-700°C. Note that the substrate 4 is made of MgO(100), S rTi
Since 03(100) was used, the obtained film was a C-axis oriented film.

以下に、このようにして作製した酸化物超電導体薄膜と
、空所のないマグネトロンターゲットで作成した従来の
薄膜とを比較して示す。
The oxide superconductor thin film produced in this manner will be compared with a conventional thin film produced using a magnetron target without voids.

(イ)この実施例で作製した超電導体薄膜膜組成:YI
 Ba2Cu3 oy  (中心部)膜組成の均一領域
(±2%以内): 直径45mmの範囲内 超電導臨界温度: Tce=90K (ロ)従来の薄膜 膜組成: YlB a 1.s Cu2.a Oy  
(中心部)膜組成の均一領域(±2%以内): 直径20mmの範囲内 超電導臨界温度: Tce=72に 上述の二つの結果を比較してみると、実施例の場合は膜
組成が改善され、特に、膜組成の均一領域は従来のもの
の2倍以上の面積になった。
(a) Superconductor thin film film composition produced in this example: YI
Ba2Cu3 oy (Center) Uniform region of film composition (within ±2%): Superconducting critical temperature within a diameter of 45 mm: Tce=90K (b) Conventional thin film composition: YlB a 1. sCu2. a Oy
(Central area) Uniform region of film composition (within ±2%): Superconducting critical temperature within a diameter of 20 mm: Comparing the above two results at Tce = 72, the film composition is improved in the case of the example. In particular, the area of uniform film composition is more than twice that of the conventional one.

第5図は第2実施例のターゲット機構の正面断面図であ
り、第6図はその平面図である。このタゲット機構は、
ターゲット電極の中央の空所にシールド板25が配置さ
れているのが特徴的であり、その他の点は、第3図の実
施例と同様である。
FIG. 5 is a front sectional view of the target mechanism of the second embodiment, and FIG. 6 is a plan view thereof. This targeting mechanism is
A characteristic feature of this embodiment is that a shield plate 25 is disposed in a space at the center of the target electrode, and other points are the same as the embodiment shown in FIG.

シールド板25は導電体で形成されていて、この実施例
では、シールド板24と一体的に形成されている。中央
の空所をシールド板25で覆うと、この部分の電位は接
地電位となるので、基板4の真下の電位勾配は完全にな
くなり、負イオン等による基板4の損傷は、第3図の実
施例の場合よりも少なくなる。
The shield plate 25 is made of a conductor, and in this embodiment is formed integrally with the shield plate 24. When the central void is covered with the shield plate 25, the potential of this part becomes the ground potential, so the potential gradient directly under the substrate 4 is completely eliminated, and damage to the substrate 4 due to negative ions etc. can be prevented by implementing the method shown in FIG. It will be less than in the example case.

第7図は第3実施例のターゲット機構の正面断面図であ
り、第8図はその平面図である。このタゲット機構は、
電極本体20の内周面20aを覆うシールド板の上端部
分26が、ターゲット18の内周縁を覆っていることが
特徴的である。その他の点は第3図の実施例と同様であ
る。このように上端部分26を設けることにより、ター
ゲット18の内周縁から基板4に向かって飛来するであ
ろう負イオンを遮断できる効果がある。
FIG. 7 is a front sectional view of the target mechanism of the third embodiment, and FIG. 8 is a plan view thereof. This targeting mechanism is
It is characteristic that the upper end portion 26 of the shield plate that covers the inner circumferential surface 20a of the electrode body 20 covers the inner circumferential edge of the target 18. Other points are similar to the embodiment shown in FIG. Providing the upper end portion 26 in this manner has the effect of blocking negative ions that would fly toward the substrate 4 from the inner peripheral edge of the target 18.

第9図は第4実施例のターゲット機構の正面断面図であ
り、第8図はその平面図である。このタゲット機構は、
ターゲット電極の形状が矩形となっているのが特徴的で
ある。その他の点は、基本的に第3図の実施例と同様で
ある。第9図において、電極本体40の形状は中央に中
空部を有する直方体である。その内部に設置している磁
石42a、42bおよびヨーク41の形状も同様に中空
の直方体である。ターゲット58、ターゲット背板59
の形状は、中央に正方形孔が開いている正方形の板であ
る。電極本体40の内周面と外周面はシールド板44に
よって囲まれている。正方形の基板4の一辺の長さは、
正方形の空所60の一辺の長さよりも小さくしである。
FIG. 9 is a front sectional view of the target mechanism of the fourth embodiment, and FIG. 8 is a plan view thereof. This targeting mechanism is
The characteristic feature is that the target electrode has a rectangular shape. Other points are basically the same as the embodiment shown in FIG. In FIG. 9, the shape of the electrode body 40 is a rectangular parallelepiped with a hollow part in the center. The shapes of the magnets 42a, 42b and yoke 41 installed therein are also hollow rectangular parallelepipeds. Target 58, target back plate 59
The shape is a square plate with a square hole in the center. The inner peripheral surface and outer peripheral surface of the electrode body 40 are surrounded by a shield plate 44. The length of one side of the square board 4 is
It is smaller than the length of one side of the square void 60.

なお、コノ発明は、Y、Ba2Cu3 o、だけでなく
、次に述べるようなその他の酸化物超電導体にも適用で
きる。
Note that the present invention is applicable not only to Y and Ba2Cu3o but also to other oxide superconductors as described below.

(1)MBa2Cu30゜ ここで、M=シランタン列の元素 La、Ce、Pr、Nd、Pm。(1) MBa2Cu30° Here, M = element of the silantane series La, Ce, Pr, Nd, Pm.

Sm、Eu、Gd、Tb、Dy。Sm, Eu, Gd, Tb, Dy.

Ho、Er、Tm、Yb、Lu (2) B 12 S r2 Can−I Cun O
yここで、n=1.2. 3.4 (3)T12Ba2Can、Cun o。
Ho, Er, Tm, Yb, Lu (2) B 12 S r2 Can-I Cun O
y where n=1.2. 3.4 (3) T12Ba2Can, Cun o.

ここで、n=1.2. 3.4 (4) T I 1B a2Can−1Cu、、Oyこ
こで、n=1. 2. 3.4. 5. 6(5)以上
の化合物と同じ元素構成(他の元素が入ってもよい)で
他の化学量論性を持つ化合物 [発明の効果] 第1の発明のターゲット電極では、ターゲット電極の中
央部に、ターゲット電位が印加されない領域を形成して
いるので、この部分が2次電子や負イオンの発生源にな
ることがなく、また、この領域に2次電子や負イオンが
迷い込んでもカソードシースと呼ばれる電位勾配が存在
しないので、2次電子や負イオンが基板に向かって加速
されるようなことがない。また、ターゲットの中央部分
が不必要なので、特にマグネトロンスパッタリングにお
いて、ターゲット表面積に占めるエロージョン領域の割
合が太き(なって、ターゲット使用効率が向上する。
Here, n=1.2. 3.4 (4) T I 1B a2Can-1Cu, , Oy where n=1. 2. 3.4. 5. 6 (5) A compound having the same elemental composition (other elements may be included) as the above compound and a different stoichiometry [Effects of the Invention] In the target electrode of the first invention, the central part of the target electrode Since a region is formed in which no target potential is applied, this region will not become a source of secondary electrons or negative ions, and even if secondary electrons or negative ions stray into this region, they will not be connected to the cathode sheath. Since there is no so-called potential gradient, no secondary electrons or negative ions are accelerated toward the substrate. Furthermore, since the central portion of the target is unnecessary, especially in magnetron sputtering, the ratio of the erosion region to the target surface area is large (thus, the target usage efficiency is improved).

第2の発明は、ターゲット電位が印加されない領域とし
て空所を形成したもので、構成としては最も簡便になる
In the second invention, a void is formed as a region to which no target potential is applied, and the structure is the simplest.

第3の発明は、環状のターゲット電極の内周縁をターゲ
ットシールドで覆うようにしたので、この内周縁付近か
ら基板に向かうであろう2次電子や負イオンを遮断する
ことができる。
In the third invention, since the inner peripheral edge of the annular target electrode is covered with a target shield, it is possible to block secondary electrons and negative ions that would travel toward the substrate from around the inner peripheral edge.

第4の発明は、空所部分に導電体を配置して、この導電
体と通常のターゲットシールドとを電気的に接続して接
地しているので、導電体の表面近傍ではターゲット表面
近傍のような電位勾配が完全になくなる。
In the fourth invention, a conductor is placed in the empty space, and this conductor and a normal target shield are electrically connected and grounded. The potential gradient is completely eliminated.

第5の発明のスパッタリング装置では、ターゲット電極
のターゲット電位が印加されない領域に対向させて基板
を配置しているので、基板が負イオン衝撃を受けなくな
る。その結果、特に負イオンを発生しやすい酸化物薄膜
の作製の際に良好な特性を持つ薄膜を形成できる。
In the sputtering apparatus of the fifth aspect of the invention, the substrate is disposed so as to face the region of the target electrode to which no target potential is applied, so that the substrate is not subjected to negative ion bombardment. As a result, it is possible to form a thin film with good properties, especially when producing an oxide thin film that tends to generate negative ions.

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

第1図はこの発明の第1実施例のターゲット電極の斜視
図、 第2図は第1図のターゲット電極で使用する磁石組立体
の斜視図、 第3図は第1実施例のターゲット機構の正面断面図、 第4図は第3図のターゲット機構の平面図、第5図は第
2実施例のターゲット機構の正面断面図、 第6図は第5図のターゲット#!措の(1死面図、第7
図は第3実施例のターゲット機構の正面断面図、 第8図は第7図のターゲット機構の平面図、第9図は第
4実施例のターゲット機構の正面断面図、 第10図は第9図のターゲット機構の平面図、第11図
はこの発明を適用可能なスパッタリング装置の正面断面
図である。 4・・・基板 18・・・ターゲット 19・・・ターゲット電極の背板 20・・・ターゲット電極の電極本体 24.25.26・・・シールド板 60・・・空所
1 is a perspective view of a target electrode according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a magnet assembly used in the target electrode of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of a target mechanism according to a first embodiment of the present invention. 4 is a plan view of the target mechanism of FIG. 3, FIG. 5 is a front sectional view of the target mechanism of the second embodiment, and FIG. 6 is the target #! of FIG. 5. Measures (1 dead face, 7th
8 is a plan view of the target mechanism of FIG. 7, FIG. 9 is a front sectional view of the target mechanism of the fourth embodiment, and FIG. 10 is a front sectional view of the target mechanism of the fourth embodiment. FIG. 11 is a plan view of the target mechanism shown in the figure, and FIG. 11 is a front sectional view of a sputtering apparatus to which the present invention can be applied. 4... Substrate 18... Target 19... Back plate 20 of target electrode... Electrode body 24, 25, 26... Shield plate 60... Blank space of target electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ターゲット電極の中央部に、ターゲット電位が印
加されない領域を形成したことを特徴とするスパッタリ
ング装置のターゲット電極。
(1) A target electrode for a sputtering apparatus, characterized in that a region to which no target potential is applied is formed in the center of the target electrode.
(2)ターゲット電極を環状に形成して、その中央に空
所を設けたことを特徴とする請求項1記載のターゲット
電極。
(2) The target electrode according to claim 1, characterized in that the target electrode is formed into an annular shape and has a space provided in the center thereof.
(3)環状のターゲット電極の内周縁をターゲットシー
ルドで覆うようにしたことを特徴とする請求項2記載の
ターゲット電極。
(3) The target electrode according to claim 2, wherein the inner peripheral edge of the annular target electrode is covered with a target shield.
(4)ターゲット電極を環状に形成して、その中央に導
電体を配置し、この導電体と、ターゲット電極の外周縁
を覆うターゲットシールドとを電気的に接続したことを
特徴とする請求項1記載のターゲット電極。
(4) Claim 1 characterized in that the target electrode is formed into an annular shape, a conductor is placed in the center of the target electrode, and the conductor is electrically connected to a target shield that covers the outer periphery of the target electrode. Target electrode as described.
(5)請求項1〜4のいずれか1項に記載のターゲット
電極を備え、このターゲット電極のターゲット電位が印
加されない領域に対向させて基板を配置したことを特徴
とするスパッタリング装置。
(5) A sputtering apparatus comprising the target electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein a substrate is disposed facing a region of the target electrode to which no target potential is applied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020069603A (en) * 2001-02-27 2002-09-05 임조섭 A sputtering target for a magnetron sputtering apparatus
JP2008255481A (en) * 2007-03-09 2008-10-23 Mitsubishi Materials Corp Vapor deposition material
JP2011225992A (en) * 2010-04-16 2011-11-10 Jds Uniphase Corp Ring cathode for use in magnetron sputtering device
KR101238833B1 (en) * 2012-02-14 2013-03-04 김남진 Plazma generator and substrate treatment apparatus having thereof

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