JPH07292469A - Sputtering device - Google Patents

Sputtering device

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JPH07292469A
JPH07292469A JP8824794A JP8824794A JPH07292469A JP H07292469 A JPH07292469 A JP H07292469A JP 8824794 A JP8824794 A JP 8824794A JP 8824794 A JP8824794 A JP 8824794A JP H07292469 A JPH07292469 A JP H07292469A
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JP
Japan
Prior art keywords
target plate
magnet system
sputtering
substrate
target
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8824794A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Urai
彰 浦井
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH07292469A publication Critical patent/JPH07292469A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To uniformize the film thickness on the surface of a substrate which is the body to be formed without deteriorating the film forming rate by sputtering. CONSTITUTION:The center axis (m) of a magnet system 13 is arranged at a position eccentric to the center axis (n) of a target sheet 12, the target sheet 12 is made ratatable with the center axis (m) of itself as the center of rotation, and it is rotated and driven by a driving motor 16. Thus, the yield of the product and its reliability are remarkably improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カソードであるターゲ
ット板をイオン化したスパッタガスがスパッタリング
し、ターゲット板から飛び出した原子等によりアノード
に設置された基板上に薄膜を形成するスパッタリング装
置に関し、特に、ターゲット板の背後に磁力線を閉成す
る磁石系が配されてなるスパッタリング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate placed on an anode by sputtering a target gas which is a cathode by ionized sputter gas and by atoms ejected from the target plate. , A sputtering system in which a magnet system for closing magnetic field lines is arranged behind a target plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、スパッタリング装置は、グロー
放電によりカソードに設置されたターゲット板をイオン
化したArガスがスパッタリングし、ターゲット板から
飛び出した原子等によりアノードに設置された基板上に
薄膜を形成する装置である。
2. Description of the Related Art Generally, in a sputtering apparatus, an ionized Ar gas is sputtered on a target plate placed on a cathode by glow discharge, and a thin film is formed on a substrate placed on an anode by atoms or the like jumping out from the target plate. It is a device.

【0003】すなわち、上記スパッタリング装置におい
ては、先ず例えば1×10-4Pa程度以下の圧力のAr
雰囲気中にてカソード、即ちターゲット板に所定の負電
位を印加する。すると一対の電極であるカソード−アノ
ード間に電界が生じ、グロー放電が起こってイオン化し
たArガスがターゲット板をスパッタリングする。その
結果、上記ターゲット板からターゲット材料が原子等の
状態となって叩き出され、このターゲット材料がターゲ
ット板と対向して配置されたアノード表面に設置された
基板上に堆積して薄膜が形成される。
That is, in the above sputtering apparatus, first, for example, Ar at a pressure of about 1 × 10 −4 Pa or less
A predetermined negative potential is applied to the cathode, that is, the target plate in the atmosphere. Then, an electric field is generated between the cathode and the anode, which are a pair of electrodes, and glow discharge occurs and ionized Ar gas sputters the target plate. As a result, the target material is ejected from the target plate in the state of atoms and the like, and the target material is deposited on the substrate placed on the anode surface facing the target plate to form a thin film. It

【0004】近時の要請であるスパッタリング速度の増
大化に答える好適なスパッタリング装置の一つにマグネ
トロンスパッタリング装置がある。この装置は、上記タ
ーゲット板の表面にカソード−アノード間に生じる電界
と直交する方向に所定の磁界を印加することによりスパ
ッタリングの効率を上げ、上記基板上における成膜速度
を高くするものである。
A magnetron sputtering apparatus is one of the preferable sputtering apparatuses that can meet the recent demand for increasing the sputtering rate. This device increases the sputtering efficiency by applying a predetermined magnetic field to the surface of the target plate in a direction orthogonal to the electric field generated between the cathode and the anode, and increases the film formation rate on the substrate.

【0005】従来のマグネトロンスパッタリング装置の
カソード近傍の様子を図5に示す。この模式図に示すよ
うに、表面上にターゲット板102が配されたカソード
101の背後に磁石系103が設置されている。このよ
うな構造のスパッタリング装置は平板型マグネトロンス
パッタリング装置(以下、単に平板型装置と記す)と称
されている。
FIG. 5 shows a state near the cathode of a conventional magnetron sputtering apparatus. As shown in this schematic diagram, a magnet system 103 is installed behind a cathode 101 having a target plate 102 arranged on its surface. A sputtering device having such a structure is called a flat plate type magnetron sputtering device (hereinafter, simply referred to as a flat plate type device).

【0006】ここで、上記磁石系103は、S極部10
3aの周囲が円形状のN極部103bにより包囲された
形状を呈している。ターゲット板102はCu等よりな
るバッキングプレート104に設置され、このバッキン
グプレート104は電源(図示は省略する。)と電源ラ
イン105にて接続されている。また、スパッタ中にタ
ーゲット板102を冷却するためにバッキングプレート
104に冷却水ライン106を通じて冷却水が供給され
る。
Here, the magnet system 103 includes the S pole portion 10
3a has a shape surrounded by a circular N-pole portion 103b. The target plate 102 is installed on a backing plate 104 made of Cu or the like, and the backing plate 104 is connected to a power source (not shown) by a power line 105. Further, cooling water is supplied to the backing plate 104 through the cooling water line 106 to cool the target plate 102 during the sputtering.

【0007】上記磁石系103の形状によりターゲット
板102に印加される漏洩磁界は閉成されたドーナツ形
状となる。この漏洩磁界の上記ターゲット板102と水
平な成分と、ターゲット板102に垂直な電界とによ
り、放電プラズマの電子がサイクロトロン運動を起こす
ことでその部分の電子密度が増大し、スパッタリングガ
スであるArのイオン化が促進される。したがって、上
記ターゲット板102のスパッタリング効率が向上して
上記基板への成膜密度が増大する。
Due to the shape of the magnet system 103, the leakage magnetic field applied to the target plate 102 has a closed donut shape. Electrons in the discharge plasma cause a cyclotron motion due to a component of the leakage magnetic field that is horizontal to the target plate 102 and an electric field that is perpendicular to the target plate 102, so that the electron density of that portion increases, and Ar of the sputtering gas Ionization is promoted. Therefore, the sputtering efficiency of the target plate 102 is improved and the film deposition density on the substrate is increased.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記平
板型装置においては、磁気トンネルにより放電プラズマ
が磁力線の頂点部に集まり易くなり、この頂点部と対応
した箇所の上記ターゲット板102の表面の侵食が激し
くなる。すなわち、ターゲット板102の表面のスパッ
タされる領域であるエロージョン111が図示の如く非
常に狭いものとなる。このため、上記平板型装置におい
ては、ターゲット板102の使用効率が数%〜20%程
度と非常に悪い。
However, in the flat plate type apparatus, the discharge plasma is easily collected at the apex portion of the magnetic force line due to the magnetic tunnel, and the surface of the target plate 102 corresponding to the apex portion is corroded. It gets fierce. That is, the erosion 111, which is a sputtered region on the surface of the target plate 102, becomes very narrow as shown in the drawing. For this reason, in the flat plate type device, the use efficiency of the target plate 102 is very low, about several% to 20%.

【0009】さらに、エロージョン111が狭いことか
ら、ターゲット板102の侵食が進行するにつれてその
形状の著しい変化が生じ、その結果、被成膜体である上
記基板の表面の膜厚が極めて不均一となる。
Further, since the erosion 111 is narrow, the shape of the target plate 102 changes remarkably as the erosion of the target plate 102 progresses, and as a result, the film thickness of the surface of the substrate, which is the film formation target, becomes extremely uneven. Become.

【0010】本発明は、上述の様々な課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、スパッタリ
ングによる成膜速度を低下させることなく被成膜体であ
る基板の表面の膜厚を均一なものとして、製品の歩溜り
及び信頼性の大幅な向上を図ることを可能とするスパッ
タリング装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems, and an object of the present invention is to form a film thickness on the surface of a substrate which is a film formation target without lowering the film formation rate by sputtering. The object is to provide a sputtering apparatus that makes it possible to significantly improve the yield and reliability of products by making them uniform.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の対象となるもの
は、基板と、この基板と対向配置されたターゲット板
と、このターゲット板の背後に設置された磁石系とを有
するスパッタリング装置である。本発明は、上記ターゲ
ット板を上記磁石系に対してこの磁石系との対向面内に
おいて可動とする駆動機構を設けて構成するものであ
る。
The object of the present invention is a sputtering apparatus having a substrate, a target plate arranged to face the substrate, and a magnet system installed behind the target plate. . According to the present invention, the target plate is provided with a drive mechanism that is movable with respect to the magnet system within a surface facing the magnet system.

【0012】この場合、具体的には、上記磁石系の中心
軸をターゲット板の中心軸に対して偏心する位置に配
し、ターゲット板をその中心軸を回転中心として回転駆
動する駆動機構を設けて構成する。すなわち、ターゲッ
ト板の表面上の各位置が上記磁石系との対向面内におい
て回転移動し、その結果、上記各位置が固定された上記
磁石系に対して周期的に移動することになる。
In this case, specifically, a drive mechanism is provided in which the central axis of the magnet system is arranged at a position eccentric to the central axis of the target plate, and the target plate is rotationally driven about the central axis. Configure. That is, each position on the surface of the target plate rotationally moves within the surface facing the magnet system, and as a result, each position periodically moves with respect to the fixed magnet system.

【0013】またこの場合、ターゲット板を上記磁石系
に対して揺動駆動する駆動機構を設けて構成することも
できる。すなわち、ターゲット板の表面上の各位置が上
記磁石系との対向面内において周期的に並進移動し、そ
の結果、上記各位置が固定された上記磁石系に対して周
期的に移動することになる。
In this case, a drive mechanism for swinging the target plate with respect to the magnet system may be provided. That is, each position on the surface of the target plate periodically translates in the surface facing the magnet system, and as a result, each position moves periodically with respect to the fixed magnet system. Become.

【0014】このとき、上記ターゲット板の形状を円形
或は四辺形とする。円形状のターゲット板は特にその中
心軸を回転中心として回転駆動する際に好適であり、四
辺形状のターゲット板は特に上記磁石系との対向面内に
おいて揺動駆動する際に好適である。但し、本発明にお
いては作製が容易である比較的単純な形状を有するター
ゲット板であればよく、円形或は四辺形以外のものでも
使用可能である。
At this time, the shape of the target plate is a circle or a quadrangle. The circular target plate is particularly suitable for rotational driving around its central axis, and the quadrilateral target plate is particularly suitable for oscillating driving within the surface facing the magnet system. However, in the present invention, a target plate having a relatively simple shape that is easy to manufacture may be used, and a target plate other than a circular shape or a quadrangular shape may be used.

【0015】[0015]

【作用】本発明に係るスパッタリング装置においては、
被成膜体である基板と対向配置されたターゲット板が上
記磁石系に対してこの磁石系との対向面内において可動
とする駆動機構が設けられている。かかるスパッタリン
グ装置においては、スパッタ時に磁気トンネルにより放
電プラズマが磁石系から発生する磁力線の頂点部に集ま
り易くなり、この頂点部と対応した箇所の上記ターゲッ
ト板の表面の侵食の度合がターゲット板の他の部分と比
して大きくなる。本発明においては、上記ターゲット板
の表面が上記磁石系に対してこの磁石系との対向面内に
おいて移動可能とされているので、このターゲット板の
表面全体に亘ってほぼ均一に磁力線の頂点部を通過させ
ることが可能となる。しかも、上記磁石系は固定されて
いるために放電プラズマの状態が不変となり、この放電
プラズマの安定性が確保される。したがって、スパッタ
される領域であるエロージョンが大幅に拡がってターゲ
ット板の表面の侵食の度合が表面全体に亘ってほぼ均一
となり、上記ターゲット板と対向して配されているアノ
ード上に設置された被成膜体である基板の表面の膜厚が
ほぼ均一となるとともに、上記基板に対するスパッタ粒
子(ターゲット材料が原子等の状態となって叩き出され
た粒子)の飛来方向が一定となって上記基板の表面に成
膜された膜の成長方向を容易に制御することが可能とな
る。
In the sputtering apparatus according to the present invention,
A drive mechanism is provided in which a target plate, which is arranged to face the substrate that is the film formation target, is movable with respect to the magnet system in a surface facing the magnet system. In such a sputtering apparatus, the discharge plasma is easily collected at the apex of the magnetic force lines generated from the magnet system by the magnetic tunnel during the sputtering, and the degree of erosion of the surface of the target plate at the location corresponding to the apex is different from that of the target plate. It becomes larger than the part. In the present invention, since the surface of the target plate is movable with respect to the magnet system in the surface facing the magnet system, the peak portions of the magnetic force lines are almost evenly distributed over the entire surface of the target plate. Can be passed through. Moreover, since the magnet system is fixed, the state of the discharge plasma remains unchanged and the stability of the discharge plasma is ensured. Therefore, the erosion, which is the area to be sputtered, is greatly expanded, the degree of erosion of the surface of the target plate becomes substantially uniform over the entire surface, and the erosion on the anode arranged facing the target plate is increased. The film thickness of the surface of the substrate, which is a film-forming body, becomes substantially uniform, and the flying direction of sputtered particles (particles hit out when the target material is in the state of atoms, etc.) to the substrate becomes constant and the substrate becomes It is possible to easily control the growth direction of the film formed on the surface of the.

【0016】このとき具体的には、磁石系の中心軸をタ
ーゲット板の中心軸に対して偏心する位置に配し、ター
ゲット板が自身の中心軸を回転中心として回転駆動する
駆動機構を設ける。したがって、上記ターゲット板を回
転駆動するという容易な動作によって、スパッタされる
領域であるエロージョンが大幅に拡がってターゲット板
の表面の侵食の度合が表面全体に亘ってほぼ均一とな
り、上記ターゲット板と対向して配されているアノード
上に設置された被成膜体である基板の表面の膜厚がほぼ
均一となるとともに、上記基板に対するスパッタ粒子の
飛来方向が一定となって上記基板の表面に成膜された膜
の成長方向を容易に制御することが可能となる。
At this time, specifically, a drive mechanism is provided in which the central axis of the magnet system is arranged at a position eccentric with respect to the central axis of the target plate, and the target plate is rotationally driven about its own central axis. Therefore, by the easy operation of rotating the target plate, the erosion, which is the area to be sputtered, is greatly expanded, the degree of erosion of the surface of the target plate becomes substantially uniform over the entire surface, and it faces the target plate. The film thickness of the surface of the substrate, which is the film-formation target, placed on the anodes that are arranged in a uniform manner becomes almost uniform, and the direction of the sputtered particles flying toward the substrate becomes constant so that the surface of the substrate is formed. It is possible to easily control the growth direction of the formed film.

【0017】また、他の具体例として、上記ターゲット
板を上記磁石系に対して揺動駆動する駆動機構を設けた
場合においても、上記ターゲット板を揺動駆動するとい
う容易な動作によって、スパッタされる領域であるエロ
ージョンが大幅に拡がってターゲット板の表面の侵食の
度合が表面全体に亘ってほぼ均一となり、上記ターゲッ
ト板と対向して配されているアノード上に設置された被
成膜体である基板の表面の膜厚がほぼ均一となるととも
に、上記基板に対するスパッタ粒子の飛来方向が一定と
なって上記基板の表面に成膜された膜の成長方向を容易
に制御することが可能となる。
As another specific example, even in the case where a drive mechanism for swinging the target plate with respect to the magnet system is provided, sputtering is performed by an easy operation of swinging the target plate. The erosion, which is the region to be spread, greatly expands and the degree of erosion of the surface of the target plate becomes almost uniform over the entire surface, and the film-forming target placed on the anode facing the target plate is The film thickness on the surface of a certain substrate becomes almost uniform, and the flying direction of sputtered particles on the substrate becomes constant, which makes it possible to easily control the growth direction of the film formed on the surface of the substrate. .

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明に係るスパッタリング装置のい
くつかの具体的な実施例を図面を参照しながら説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some specific embodiments of the sputtering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】先ず、第1実施例について述べる。この第
1実施例に係るスパッタリング装置は、ターゲット板の
表面にカソード−アノード間に生じる電界と直交する方
向に所定の磁界を印加することによりスパッタリングの
効率を上げ、上記基板上における成膜速度を高くするも
のであり、表面上に上記ターゲット板が配されたカソー
ドの背後に磁石系が設置されてなる、いわゆる平板型マ
グネトロンスパッタリング装置(以下、単に平板型装置
と記す)と称されるものである。
First, the first embodiment will be described. The sputtering apparatus according to the first embodiment increases the sputtering efficiency by applying a predetermined magnetic field to the surface of the target plate in a direction orthogonal to the electric field generated between the cathode and the anode, thereby increasing the deposition rate on the substrate. It is a so-called flat plate magnetron sputtering device (hereinafter simply referred to as a flat plate device) in which a magnet system is installed behind a cathode having the target plate arranged on the surface. is there.

【0020】具体的に、上記平板型装置は、図1に示す
ように、成膜室である真空チャンバー1と、この真空チ
ャンバー1内の真空状態を制御する真空制御部2と、プ
ラズマ放電用の電源3と、この電源3と電源ライン4に
て接続されているスパッタリングカソード部5と、この
スパッタリングカソード部5と所定距離をもって対向配
置されているアノード6と、スパッタガスであるAr等
を真空チャンバー1内に供給するためのスパッタガス供
給部7とから構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the flat plate type apparatus includes a vacuum chamber 1 as a film forming chamber, a vacuum controller 2 for controlling a vacuum state in the vacuum chamber 1, and a plasma discharge device. Power source 3, a sputtering cathode portion 5 connected to the power source 3 through a power source line 4, an anode 6 arranged to face the sputtering cathode portion 5 with a predetermined distance, and a sputtering gas such as Ar is vacuumed. It comprises a sputtering gas supply unit 7 for supplying the gas into the chamber 1.

【0021】スパッタリングカソード部5の構成要素で
あるカソードとして機能する後述のターゲット板12と
上記アノード6とにより一対の電極が構成され、アノー
ド6上にはスパッタリングカソード部5と対向して被成
膜体である基板8が設置されている。
A target plate 12, which will be described later, which functions as a cathode, which is a component of the sputtering cathode portion 5, and a pair of electrodes are constituted by the anode 6, and a film is formed on the anode 6 so as to face the sputtering cathode portion 5. A substrate 8, which is a body, is installed.

【0022】スパッタリングカソード部5は、上記基板
8と対向して配されたターゲット板12と、このターゲ
ット板12の背後に配された磁石系13とにより構成さ
れている。
The sputtering cathode portion 5 is composed of a target plate 12 arranged to face the substrate 8 and a magnet system 13 arranged behind the target plate 12.

【0023】上記平板型装置を使用するに際しては、先
ず上記真空チャンバー1内を真空制御部2により十分良
い真空状態、例えば1×10-4Pa以下とする。その
後、スパッタガス供給部7より真空チャンバー1内にス
パッタガス、例えばArを所要の圧力となるまで導入す
る。この状態にて上記電源3よりバッキングプレート1
1、即ちターゲット板12に所定の負電位を印加する。
すると一対の電極であるバッキングプレート11−アノ
ード6間に電界が生じ、グロー放電が起こってイオン化
したArガスがターゲット板12をスパッタリングす
る。その結果、上記ターゲット板12からターゲット材
料が原子等の状態となって叩き出され、このターゲット
材料がターゲット板12と対向して配置されたアノード
6表面に設置された上記基板8の表面に堆積して薄膜が
形成される。
When using the flat plate type apparatus, the inside of the vacuum chamber 1 is first set to a sufficiently good vacuum state, for example, 1 × 10 -4 Pa or less by the vacuum control unit 2. After that, a sputtering gas, for example, Ar is introduced into the vacuum chamber 1 from the sputtering gas supply unit 7 until the required pressure is reached. In this state, the backing plate 1 from the power source 3
1, that is, a predetermined negative potential is applied to the target plate 12.
Then, an electric field is generated between the backing plate 11 and the anode 6 which are a pair of electrodes, glow discharge occurs, and ionized Ar gas sputters the target plate 12. As a result, the target material is ejected from the target plate 12 in the state of atoms or the like, and this target material is deposited on the surface of the substrate 8 placed on the surface of the anode 6 arranged facing the target plate 12. Then, a thin film is formed.

【0024】ここで、スパッタリングカソード部5付近
の様子は、図2に示すように、スパッタリングされる部
材であるターゲット板12と、このターゲット板12が
設置されるバッキングプレート11と、このバッキング
プレート11の背後に配されている磁石系13と、この
磁石系13が固定されているチャンバー壁14と、バッ
キングプレート11を包囲するダークシールド15と、
駆動源である駆動モータ16とが設けられている。ま
た、スパッタ中にターゲット板12を冷却するためにバ
ッキングプレート11に冷却水ライン18を通じて冷却
水が供給される。
Here, as shown in FIG. 2, a state near the sputtering cathode portion 5 is a target plate 12 which is a member to be sputtered, a backing plate 11 on which the target plate 12 is installed, and the backing plate 11. A magnet system 13 arranged behind, a chamber wall 14 to which the magnet system 13 is fixed, a dark shield 15 surrounding the backing plate 11,
A drive motor 16 which is a drive source is provided. In addition, cooling water is supplied to the backing plate 11 through a cooling water line 18 to cool the target plate 12 during sputtering.

【0025】上記磁石系13は、ターゲット板12との
対向面形状が円形とされており、その中心に同様に円形
のS極部13aが形成され、このS極部13aの周囲に
同心状に円形のN極部13bが形成され閉成された構造
として構成されている。ここで、この磁石系13の中心
軸mは上記ターゲット板12の中心軸nに対して偏心し
ており、各中心軸m,n間が所定距離離間されている。
The surface of the magnet system 13 facing the target plate 12 is circular, and a circular S pole portion 13a is formed in the center of the magnet system 13. The S pole portion 13a is concentrically formed around the S pole portion 13a. A circular N pole portion 13b is formed and configured as a closed structure. Here, the central axis m of the magnet system 13 is eccentric with respect to the central axis n of the target plate 12, and the central axes m and n are separated by a predetermined distance.

【0026】このとき、上記磁石系13においては、こ
の磁石系13から発生する磁力線はN極部13bから発
生してS極部13aへ帰還する構造が形成されている。
したがって、磁力線は閉成されたトンネル状となり、タ
ーゲット板12上に磁力線がその頂点部を中心として印
加されることになる。
At this time, the magnet system 13 has a structure in which magnetic lines of force generated from the magnet system 13 are generated from the N pole portion 13b and returned to the S pole portion 13a.
Therefore, the lines of magnetic force form a closed tunnel shape, and the lines of magnetic force are applied to the target plate 12 with the apex portion as the center.

【0027】また、バッキングプレート11にはこのバ
ッキングプレート11及びターゲット板12を回転駆動
するための駆動モータ16が設けられ、ターゲット板1
2はバッキングプレート11とともに上記中心軸nを回
転中心として回転駆動される。
Further, the backing plate 11 is provided with a drive motor 16 for rotationally driving the backing plate 11 and the target plate 12.
2 is rotationally driven together with the backing plate 11 about the central axis n.

【0028】したがって、この回転駆動により、ターゲ
ット板12は上記磁石系13に対して相対的に周期的な
移動(回転移動)を行い、ターゲット板12の表面全体
に亘ってほぼ均一に磁石系13から発生する磁力線の頂
点部が通過することになる。
Therefore, due to this rotational drive, the target plate 12 relatively cyclically moves (rotates) with respect to the magnet system 13, and the magnet system 13 is substantially evenly distributed over the entire surface of the target plate 12. The vertices of the lines of magnetic force generated from will pass.

【0029】このように、上記第1実施例に係るスパッ
タリング装置においては、磁石系13の中心軸mがター
ゲット板12の中心軸nに対して偏心する位置に配さ
れ、ターゲット板12が自身の中心軸mを回転中心とし
て回転可能とされ、駆動モータ16により回転駆動され
る。
As described above, in the sputtering apparatus according to the first embodiment, the central axis m of the magnet system 13 is arranged at a position eccentric with respect to the central axis n of the target plate 12, and the target plate 12 itself. It is rotatable about a central axis m and is rotationally driven by a drive motor 16.

【0030】かかるスパッタリング装置においては、ス
パッタ時に磁気トンネルにより放電プラズマが磁力線の
頂点部に集まり易くなり、この頂点部と対応した箇所の
上記ターゲット板12の表面の侵食の度合がターゲット
板12の他の部分と比して大きくなる。
In such a sputtering apparatus, the discharge plasma easily gathers at the apex of the lines of magnetic force due to the magnetic tunnel during sputtering, and the degree of erosion of the surface of the target plate 12 corresponding to the apex is different from that of the target plate 12. It becomes larger than the part.

【0031】本第1実施例においては、上記ターゲット
板12の表面が上記磁石系13に対してこの磁石系13
との対向面内において回転移動可能とされているので、
上述のようにこのターゲット板12の表面全体に亘って
ほぼ均一に磁力線の頂点部を通過させることが可能とな
る。しかも、上記磁石系13は固定されているために放
電プラズマの状態が不変となり、この放電プラズマの安
定性が確保される。したがって、スパッタされる領域で
あるエロージョン17が大幅に拡がってターゲット板1
2の表面の侵食の度合が表面全体に亘って拡がることに
なり、上記ターゲット板12と対向して配されているア
ノード6上に設置された被成膜体である基板8の表面の
膜厚がほぼ均一となるとともに、上記基板8に対するス
パッタ粒子(ターゲット材料が原子等の状態となって叩
き出された粒子)の飛来方向が一定となって上記基板8
の表面に成膜された膜の成長方向を容易に制御すること
が可能となる。
In the first embodiment, the surface of the target plate 12 is different from the magnet system 13 with respect to the magnet system 13.
Since it is possible to rotate and move in the surface facing the
As described above, it becomes possible to pass the peaks of the magnetic force lines almost uniformly over the entire surface of the target plate 12. Moreover, since the magnet system 13 is fixed, the state of the discharge plasma remains unchanged and the stability of the discharge plasma is ensured. Therefore, the erosion 17 that is the area to be sputtered is greatly expanded and the target plate 1
The degree of erosion of the surface of No. 2 spreads over the entire surface, and the film thickness of the surface of the substrate 8 which is the film-forming target placed on the anode 6 arranged facing the target plate 12. Are substantially uniform, and the flying direction of sputtered particles (particles hit by the target material in the state of atoms, etc.) to the substrate 8 is constant, and the substrate 8 is
It is possible to easily control the growth direction of the film formed on the surface of the.

【0032】ここで、上記第1実施例に対する比較例に
ついて説明する。この比較例においては、上記ターゲッ
ト板12が固定され、上記磁石部13が回転可能とされ
ている点で上記第1実施例と異なる。なお、上記第1実
施例と対応する部材等については同符号を記す。
Here, a comparative example with respect to the first embodiment will be described. This comparative example is different from the first embodiment in that the target plate 12 is fixed and the magnet portion 13 is rotatable. The same symbols are given to members and the like corresponding to the first embodiment.

【0033】すなわち、上記比較例において、そのスパ
ッタリングカソード部5付近の様子は、図3に示すよう
に、スパッタリングされる部材であるターゲット板12
と、このターゲット板12が設置されるバッキングプレ
ート11と、このバッキングプレート11の背後に配さ
れている磁石系13と、この磁石系13が設置されてい
るチャンバー壁14と、バッキングプレート11を包囲
するダークシールド15と、磁石系13の回転駆動源で
ある駆動モータ16とが設けられている。磁石系13
は、その中心軸nを回転中心として回転駆動される。
That is, in the comparative example, the state near the sputtering cathode portion 5 is, as shown in FIG. 3, a target plate 12 which is a member to be sputtered.
A backing plate 11 on which the target plate 12 is installed, a magnet system 13 arranged behind the backing plate 11, a chamber wall 14 on which the magnet system 13 is installed, and the backing plate 11 A dark shield 15 and a drive motor 16 which is a rotational drive source of the magnet system 13 are provided. Magnet system 13
Is driven to rotate about its central axis n.

【0034】このとき、ターゲット板12の使用効率は
30〜50%程度まで高くなるが、上記磁石系13の回
転に伴いこの磁石系13から発生する磁力線の頂点部が
上記基板8に対して回転移動するため、放電プラズマも
また回転移動することになる。したがって、放電プラズ
マの状態が不安定となり、基板8の表面の膜厚が不均一
となる。さらに、上記基板8に対するスパッタ粒子の飛
来方向が一定でなくなり、上記基板8の表面に成膜され
る膜の成長方向の制御が極めて困難となる。
At this time, the use efficiency of the target plate 12 is increased to about 30 to 50%, but the apex of magnetic force lines generated from the magnet system 13 rotates with respect to the substrate 8 as the magnet system 13 rotates. As it moves, the discharge plasma will also rotate. Therefore, the state of the discharge plasma becomes unstable, and the film thickness on the surface of the substrate 8 becomes uneven. Further, the flying direction of sputtered particles with respect to the substrate 8 is not constant, and it becomes extremely difficult to control the growth direction of the film formed on the surface of the substrate 8.

【0035】次いで、本発明の第2実施例について説明
する。この第2実施例に係るスパッタリング装置は、上
記第1実施例もそれとほぼ同様の構成を有するが、その
構成要素である磁石系の移動方法が異なる。なお、上記
第1実施例と対応する部材等については同符号を記す。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The sputtering apparatus according to the second embodiment has almost the same configuration as that of the first embodiment, but the method of moving the magnet system, which is the constituent element, is different. The same symbols are given to members and the like corresponding to the first embodiment.

【0036】上記第2実施例に係るスパッタリング装置
において、そのスパッタリングカソード部5付近の様子
は、図4に示すように、スパッタリングされる部材であ
るターゲット板12と、このターゲット板12が設置さ
れるバッキングプレート11と、このバッキングプレー
ト11を設置するための絶縁材よりなる支持部21と、
この支持部21と連結されてチャンバー壁14に固定さ
れ支持部21に圧力を及ぼすシリンダ22と、バッキン
グプレート11の背後に配されている磁石系13と、こ
の磁石系13が固定されているチャンバー壁14と、バ
ッキングプレート11を包囲するダークシールド15と
が設けられている。
In the sputtering apparatus according to the second embodiment, the state near the sputtering cathode portion 5 is, as shown in FIG. 4, a target plate 12 which is a member to be sputtered, and the target plate 12 is installed. A backing plate 11, and a supporting portion 21 made of an insulating material for installing the backing plate 11,
A cylinder 22 which is connected to the support portion 21 and fixed to the chamber wall 14 and exerts pressure on the support portion 21, a magnet system 13 arranged behind the backing plate 11, and a chamber in which the magnet system 13 is fixed. A wall 14 and a dark shield 15 surrounding the backing plate 11 are provided.

【0037】ここで、上記磁石系13は、ターゲット板
12との対向面形状が四辺形、例えば長方形とされ、そ
の重心を通る中心軸がターゲット板12の中心軸nと一
致している。ターゲット板12は、シリンダ22からの
圧力によりバッキングプレート11及び支持部21とと
もに上記中心軸nを中心として上記磁石系13との対向
面内において揺動駆動される。したがって、この往復運
動により、ターゲット板12は上記磁石系13に対して
相対的に周期的な移動(往復並進移動)を行い、ターゲ
ット板12の表面全体に亘ってほぼ均一に磁石系13か
ら発生する磁力線の頂点部が通過することになる。
Here, the magnet system 13 has a quadrangular shape, for example, a rectangular shape, facing the target plate 12, and the central axis passing through the center of gravity thereof coincides with the central axis n of the target plate 12. The target plate 12 is oscillated by the pressure from the cylinder 22 in a surface facing the magnet system 13 with the backing plate 11 and the support portion 21 about the central axis n. Therefore, due to this reciprocating movement, the target plate 12 relatively cyclically moves (reciprocating translational movement) with respect to the magnet system 13 and is generated from the magnet system 13 substantially uniformly over the entire surface of the target plate 12. The apex of the lines of magnetic force that pass through will pass.

【0038】このように、上記第2実施例に係るスパッ
タリング装置においては、上記ターゲット板12の表面
が上記磁石系13に対してこの磁石系13との対向面内
において揺動可能とされているので、上述のようにこの
ターゲット板12の表面全体に亘ってほぼ均一に磁力線
の頂点部を通過させることが可能となる。しかも、上記
磁石系13は固定されているために放電プラズマの状態
が不変となり、この放電プラズマの安定性が確保され
る。したがって、スパッタされる領域であるエロージョ
ン17が大幅に拡がってターゲット板12の表面の侵食
の度合が表面全体に亘って拡がることになり、上記ター
ゲット板12と対向して配されているアノード6上に設
置された被成膜体である基板8の表面の膜厚がほぼ均一
となるとともに、上記基板8に対するスパッタ粒子(タ
ーゲット材料が原子等の状態となって叩き出された粒
子)の飛来方向が一定となって上記基板8の表面に成膜
された膜の成長方向を容易に制御することが可能とな
る。
As described above, in the sputtering apparatus according to the second embodiment, the surface of the target plate 12 can swing with respect to the magnet system 13 within the surface facing the magnet system 13. Therefore, as described above, it is possible to pass the apex portions of the magnetic force lines almost uniformly over the entire surface of the target plate 12. Moreover, since the magnet system 13 is fixed, the state of the discharge plasma remains unchanged and the stability of the discharge plasma is ensured. Therefore, the erosion 17 which is a region to be sputtered is greatly expanded, and the degree of erosion of the surface of the target plate 12 is spread over the entire surface, so that the anode 6 disposed opposite to the target plate 12 is spread. The film thickness of the surface of the substrate 8 which is the object to be film-formed on the substrate 8 becomes substantially uniform, and the flying direction of sputtered particles (particles hit out in a state where the target material is an atom, etc.) onto the substrate 8 Becomes constant, and the growth direction of the film formed on the surface of the substrate 8 can be easily controlled.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明に係るスパッタリング装置によれ
ば、基板と、この基板と対向配置されたターゲット板
と、ターゲット板の背後に設置された磁石系とを有し、
前記ターゲット板を前記磁石系に対してこの磁石系との
対向面内において可動とする駆動機構を設けて構成した
ので、スパッタリングによる成膜速度を低下させること
なく被成膜体である基板の表面の膜厚を均一なものとし
て、製品の歩溜り及び信頼性の大幅な向上を図ることが
可能となる。
According to the sputtering apparatus of the present invention, it has a substrate, a target plate arranged to face the substrate, and a magnet system installed behind the target plate.
Since the target plate is provided with a drive mechanism that is movable with respect to the magnet system within a surface facing the magnet system, the surface of the substrate that is the film formation target without reducing the film formation rate by sputtering. By making the film thickness uniform, it is possible to significantly improve the yield and reliability of products.

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

【図1】第1実施例に係るスパッタリング装置を示す模
式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a sputtering apparatus according to a first embodiment.

【図2】上記スパッタリング装置の構成要素であるスパ
ッタリングカソード部付近の様子を模式的に示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state near a sputtering cathode portion, which is a constituent element of the sputtering apparatus.

【図3】第1実施例の比較例におけるスパッタリングカ
ソード部付近の様子を模式的に示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a state near a sputtering cathode portion in a comparative example of the first embodiment.

【図4】第2実施例に係るスパッタリング装置の構成要
素であるスパッタリングカソード部付近の様子を模式的
に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state near a sputtering cathode portion, which is a constituent element of the sputtering apparatus according to the second embodiment.

【図5】従来のスパッタリング装置の構成要素であるス
パッタリングカソード部付近の様子を模式的に示す断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state near a sputtering cathode portion, which is a constituent element of a conventional sputtering apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空チャンバー 2 真空制御部 3 電源 4 電源ライン 5 スパッタリングカソード部 6 アノード 7 スパッタガス供給部 8 基板 11 バッキングプレート 12 ターゲット板 13 磁石系 14 チャンバー壁 15 ダークシールド 16 駆動モータ 17 エロージョン 1 Vacuum Chamber 2 Vacuum Control Unit 3 Power Supply 4 Power Supply Line 5 Sputtering Cathode Unit 6 Anode 7 Sputter Gas Supply Unit 8 Substrate 11 Backing Plate 12 Target Plate 13 Magnet System 14 Chamber Wall 15 Dark Shield 16 Drive Motor 17 Erosion

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、この基板と対向配置されたター
ゲット板と、ターゲット板の背後に設置された磁石系と
を有し、 前記ターゲット板が前記磁石系に対してこの磁石系との
対向面内において可動とする駆動機構を有することを特
徴とするスパッタリング装置。
1. A substrate, a target plate arranged to face the substrate, and a magnet system installed behind the target plate, the target plate facing the magnet system with the magnet system. A sputtering apparatus having a driving mechanism that is movable in a plane.
【請求項2】 磁石系の中心軸がターゲット板の中心軸
に対して偏心する位置に配され、ターゲット板をその中
心軸を回転中心として回転駆動する駆動機構を有するこ
とを特徴とする請求項1記載のスパッタリング装置。
2. A drive mechanism, which is arranged at a position where the center axis of the magnet system is eccentric with respect to the center axis of the target plate, and which drives the target plate to rotate about the center axis. 1. The sputtering apparatus according to 1.
【請求項3】 ターゲット板が前記磁石系に対して揺動
駆動する駆動機構を有することを特徴とする請求項1記
載のスパッタリング装置。
3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target plate has a driving mechanism that swings the target plate.
【請求項4】 ターゲット板が円形状であることを特徴
とする請求項1記載のスパッタリング装置。
4. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target plate has a circular shape.
【請求項5】 ターゲット板が四辺形状であることを特
徴とする請求項1記載のスパッタリング装置。
5. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target plate has a quadrilateral shape.
JP8824794A 1994-04-26 1994-04-26 Sputtering device Withdrawn JPH07292469A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006111927A (en) * 2004-10-15 2006-04-27 Cyg Gijutsu Kenkyusho Kk Sputtering system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006111927A (en) * 2004-10-15 2006-04-27 Cyg Gijutsu Kenkyusho Kk Sputtering system
JP4583868B2 (en) * 2004-10-15 2010-11-17 株式会社昭和真空 Sputtering equipment

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