JPH0734242A - Sputtering device - Google Patents

Sputtering device

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Publication number
JPH0734242A
JPH0734242A JP17645693A JP17645693A JPH0734242A JP H0734242 A JPH0734242 A JP H0734242A JP 17645693 A JP17645693 A JP 17645693A JP 17645693 A JP17645693 A JP 17645693A JP H0734242 A JPH0734242 A JP H0734242A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
power source
high frequency
sputtering
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17645693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Okuda
晃 奧田
Chikako Goto
千佳子 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP17645693A priority Critical patent/JPH0734242A/en
Publication of JPH0734242A publication Critical patent/JPH0734242A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the uniformity of film quality and the film forming rate and to reduce particles by suppressing the accumulation of insulated films which are metal oxides on the parts other than erosion in a metallic target, preventing abnormal discharge and stabilizing plasma. CONSTITUTION:The sputtering device is constituted of a d.c. power source 11 applying voltage to a cathode 1 and generating plasma between a substrate 7, a high frequency power source 14 and a low-pass filter preventing the interference of high frequency with the d.c. power source 11, and insulated films which are metal oxides accumulating on the parts other than erosion on the surface of a metallic target 5 are applied with high frequency voltage simultaneously together with d.c. voltage, by which charge-up is prevented and discharge is stabilized.

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、金属ターゲットを用い
た反応性スパッタによる絶縁膜のスパッタリング装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus for an insulating film by reactive sputtering using a metal target.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、スパッタリング装置は、光磁気デ
ィスク、光ディスク、ビデオヘッドの記録膜、絶縁膜、
保護膜等の成膜に多く利用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, sputtering devices have been used for magneto-optical disks, optical disks, recording films for video heads, insulating films,
It is often used for forming protective films.

【0003】以下、図3を参照しながら、従来のスパッ
タリング装置の一例について説明する。図3において2
1はヨーク22と同心円状の磁石対23を固定したカソ
ード、24は金属ターゲット25を固定するバッキング
プレート、26は磁石対23及び金属ターゲット25を
冷却するための冷却水管である。27は金属ターゲット
25に対向して配置され、スパッタにより膜が堆積され
る基板である。29は真空チャンバー28内を減圧雰囲
気にするための真空排気ポンプ、30は真空チャンバー
28内にスパッタリングガスと反応性ガスを供給するた
めのガス供給系である。31はカソード21に電圧を印
加し、金属ターゲット25の表面でプラズマを発生させ
るための直流電源である。
An example of a conventional sputtering apparatus will be described below with reference to FIG. 2 in FIG.
Reference numeral 1 is a cathode on which a magnet pair 23 concentric with the yoke 22 is fixed, 24 is a backing plate for fixing a metal target 25, and 26 is a cooling water pipe for cooling the magnet pair 23 and the metal target 25. Reference numeral 27 is a substrate which is arranged so as to face the metal target 25 and on which a film is deposited by sputtering. Reference numeral 29 is a vacuum exhaust pump for creating a reduced pressure atmosphere in the vacuum chamber 28, and reference numeral 30 is a gas supply system for supplying a sputtering gas and a reactive gas into the vacuum chamber 28. Reference numeral 31 is a DC power supply for applying a voltage to the cathode 21 to generate plasma on the surface of the metal target 25.

【0004】以上のように構成されたスパッタリング装
置について、以下その動作について説明する。まず、真
空チャンバー28の内部を真空排気ポンプ29により1
-6Torr台の真空度まで真空排気する。その後、ガ
ス供給系30により、真空チャンバー28内部に、アル
ゴンガスと酸素ガスを導入し、5×10-3Torr程度
の真空度に設定し、直流電源31によりカソード21に
直流電圧を印加し、真空チャンバー28の内部にプラズ
マを発生させる。これによりアルゴンイオン及び酸素ラ
ジカルが発生する。また、磁石対23の磁界32によ
り、プラズマ密度高い部分33が発生し、アルゴンイオ
ンの金属ターゲット25への衝突量が増加する。そし
て、主にその領域、即ち、イエロージョンから粒子が飛
散し、酸素ラジカルと反応し対向して配置された基板2
7の表面に金属酸化物が堆積し絶縁膜が形成される。
The operation of the sputtering apparatus constructed as above will be described below. First, the inside of the vacuum chamber 28 is set to 1 by the vacuum exhaust pump 29.
Evacuate to a vacuum level of 0 -6 Torr. After that, argon gas and oxygen gas are introduced into the vacuum chamber 28 by the gas supply system 30, a vacuum degree of about 5 × 10 −3 Torr is set, and a DC voltage is applied to the cathode 21 by the DC power supply 31. A plasma is generated inside the vacuum chamber 28. As a result, argon ions and oxygen radicals are generated. Further, the magnetic field 32 of the magnet pair 23 generates a portion 33 having a high plasma density, and the amount of collision of argon ions with the metal target 25 increases. Then, the particles are mainly scattered from the area, that is, the yellow john, and react with oxygen radicals to react with the substrate 2 and the substrate 2 is disposed oppositely.
A metal oxide is deposited on the surface of 7 to form an insulating film.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では同心円状の磁石対23により磁界強度の高
い部分が環状に形成され、この金属ターゲット25表面
の磁界強度の高い部分、即ちプラズマ密度の高い部分で
のアルゴンイオンの衝突量が多くなり、環状のエロージ
ョン領域で粒子の飛散が多くなる。そのため、図4に示
すようにエロージョン領域以外の部分へ酸素ラジカルと
反応した粒子が、金属酸化物である絶縁膜32となって
堆積する。このときエロージョン領域以外の部分へ堆積
した金属酸化物が絶縁体であるため、直流電源31によ
り印加された電圧がチャージアップし異常放電が発生す
るなどプラズマが不安定となる。またプラズマが停止す
ることとなる。その結果、膜質均一性が低く、パーティ
クルが増加する等の問題点を有している。
However, in the above-mentioned structure, the concentric magnet pair 23 forms a ring-shaped portion having a high magnetic field strength, and the portion of the surface of the metal target 25 having a high magnetic field strength, that is, the plasma density is high. The collision amount of argon ions in the high portion is large, and the scattering of particles is large in the annular erosion region. Therefore, as shown in FIG. 4, particles that have reacted with oxygen radicals are deposited on the portion other than the erosion region as an insulating film 32 that is a metal oxide. At this time, since the metal oxide deposited on the portion other than the erosion region is an insulator, the voltage applied by the DC power supply 31 is charged up and abnormal discharge occurs, which makes the plasma unstable. In addition, the plasma will stop. As a result, there are problems that the film quality is not uniform and particles increase.

【0006】さらに、金属酸化物は金属ターゲット25
によりスパッタ率が低いために成膜速度が低下するとい
う問題点を有している。
Further, the metal oxide is a metal target 25.
Due to the low sputtering rate, there is a problem that the film forming rate is reduced.

【0007】本発明は上記従来の問題点に鑑み、エロー
ジョン以外の部分の金属酸化物である絶縁膜の堆積を抑
制し異常放電を防止しプラズマを安定化することによ
り、膜質均一性、性膜速度を向上し、パーティクルを減
少できるスパッタリング装置を提供することを目的とす
る。
In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention suppresses the deposition of an insulating film which is a metal oxide other than erosion, prevents abnormal discharge, and stabilizes the plasma, thereby improving the uniformity of film quality and the property film. An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus that can improve the speed and reduce the particles.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、真空状態の維持が可能な真空チャンバーと、前
記真空チャンバー内を減圧雰囲気にする真空ポンプと、
真空チャンバー内にスパッタリングガス流量を調整しな
がら供給するガス供給系と、磁石体を配置されかつター
ゲットを固定されたカソードと、カソードと対抗して配
置されスパッタリングにより成膜される基板とを備えた
スパッタリング装置においてカソードに電圧を印加し基
板との間でプラズマを発生させる直流電源と、高周波電
源と、直流電源に高周波が干渉するのを防止するローパ
スフィルターを備えたことを特徴とする。
A sputtering apparatus according to the present invention comprises a vacuum chamber capable of maintaining a vacuum state, a vacuum pump for creating a reduced pressure atmosphere in the vacuum chamber,
The vacuum chamber was equipped with a gas supply system for supplying while adjusting the flow rate of the sputtering gas, a cathode on which a magnet body was arranged and a target was fixed, and a substrate which was arranged opposite to the cathode and formed by sputtering. The sputtering apparatus is characterized by including a direct current power source for applying a voltage to the cathode to generate plasma between the substrate, a high frequency power source, and a low pass filter for preventing high frequency waves from interfering with the direct current power source.

【0009】[0009]

【作用】本発明は、上記した構成によって、エロージョ
ン以外の部分に堆積する金属酸化物である絶縁膜を直流
電圧に加え高周波電圧を同時に印加することによりチャ
ージアップを防止しプラズマを安定化することができ
る。よって、絶縁膜の堆積を抑制し異常放電を防止しプ
ラズマを安定化することができるため、膜質均一性を向
上し、パーティクルを減少できる。
According to the present invention, with the above-described structure, the insulating film which is a metal oxide deposited on the portion other than the erosion is applied to the DC voltage and the high frequency voltage is simultaneously applied to prevent the charge-up and stabilize the plasma. You can Therefore, deposition of the insulating film can be suppressed, abnormal discharge can be prevented, and plasma can be stabilized, so that uniformity of film quality can be improved and particles can be reduced.

【0010】また、スパッタ率の低い金属酸化物の堆積
が抑制されるため成膜速度の低下を防止できる。
Further, since the deposition of metal oxide having a low sputtering rate is suppressed, it is possible to prevent the film formation rate from decreasing.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例のスパッタリング装
置について、図1、図2を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0012】図1において、1はカソード、2はヨーク
である。3は同心円状の磁石対、4はターゲット5を固
定するパッキングプレート、6は磁石対3及び、金属タ
ーゲットスパッタにより膜が堆積される基板である。9
は、真空チャンバー8内を減圧雰囲気にするための真空
排気ポンプ、10は真空チャンバー8内にスパッタリン
グガスを供給するためのガス供給系である。11はカソ
ード1に直流電圧を印加し、金属ターゲット5表面でプ
ラズマを発生させるための直流電源、14は直流電源1
1と同時にカソード1に高周波電圧を印加し、金属ター
ゲット5表面でプラズマを発生させるための高周波電
源、15は直流電源に高周波が干渉するのを防止ずロー
パスフィルターである。図2はローパスフィルター15
の回路図を示したものである。
In FIG. 1, 1 is a cathode and 2 is a yoke. 3 is a concentric magnet pair, 4 is a packing plate for fixing the target 5, 6 is a magnet pair 3, and a substrate on which a film is deposited by metal target sputtering. 9
Is a vacuum exhaust pump for creating a reduced pressure atmosphere in the vacuum chamber 8, and 10 is a gas supply system for supplying a sputtering gas into the vacuum chamber 8. Reference numeral 11 is a DC power supply for applying a DC voltage to the cathode 1 to generate plasma on the surface of the metal target 5, and 14 is a DC power supply 1
Simultaneously with 1, a high-frequency voltage is applied to the cathode 1 to generate plasma on the surface of the metal target 5, and 15 is a low-pass filter that does not prevent the high-frequency from interfering with the DC power supply. 2 shows the low-pass filter 15
2 is a circuit diagram of FIG.

【0013】以上のように構成されたスパッタリング装
置について以下その動作について説明する。まず、真空
チャンバー8の内部を真空排気ポンプ9により、10-6
Torr台の真空度まで真空排気する。その後、ガス供
給系10を通して、真空チャンバー8の内部に、アルゴ
ンガスと酸素ガスを導入し、5×10-3Torr程度の
真空度に設定する。ここで、金属ターゲット5は、冷却
水管6から冷却水によって冷却されている。次にカソー
ド1へ、直流電源11により直流電圧と高周波電源14
によりの高周波電圧を印加し、真空チャンバー8の内部
にプラズマを発生させる。このプラズマによりアルゴン
イオン及び酸素ラジカルが発生する。また、磁石対3の
磁界12によりプラズマ密度の高い部分13が発生し、
アルゴンイオンの金属ターゲット5への衝突量が増加す
る。そして、主にその領域、即ちエロージョンから粒子
が飛散し、酸素ラジカルと反応し対向して配置された基
板7の表面に金属酸化物が堆積し絶縁膜が形成される。
このとき、金属ターゲット5の表面のエロージョン以外
の部分に堆積する金属酸化物である絶縁膜は直流電圧に
加え高周波電圧を同時に印加されるためチャージアップ
が防止され放電が安定する。また、直流電源11は、ロ
ーパスフィルター15により高周波の干渉が防止され、
保護される。
The operation of the sputtering apparatus configured as described above will be described below. First, the inside of the vacuum chamber 8 is set to 10 −6 by the vacuum exhaust pump 9.
Evacuate to the vacuum level of the Torr table. After that, argon gas and oxygen gas are introduced into the vacuum chamber 8 through the gas supply system 10, and the degree of vacuum is set to about 5 × 10 −3 Torr. Here, the metal target 5 is cooled by the cooling water from the cooling water pipe 6. Next, to the cathode 1, a DC voltage and a high frequency power source 14 are supplied from the DC power source 11.
A high frequency voltage is applied to generate plasma inside the vacuum chamber 8. This plasma generates argon ions and oxygen radicals. Further, the magnetic field 12 of the magnet pair 3 generates a high plasma density portion 13,
The amount of collision of argon ions with the metal target 5 increases. Then, particles mainly scatter from the region, that is, erosion, react with oxygen radicals, and metal oxides are deposited on the surface of the substrate 7 arranged so as to oppose to form an insulating film.
At this time, the insulating film, which is a metal oxide, deposited on a portion of the surface of the metal target 5 other than the erosion is simultaneously applied with a high frequency voltage in addition to the DC voltage, so that charge-up is prevented and discharge is stabilized. Further, in the DC power supply 11, high frequency interference is prevented by the low pass filter 15,
Be protected.

【0014】以上のように本実施例によれば、カソード
1に直流電圧に加え高周波電圧を同時に印加することに
よりエロージョン以外の部分に堆積する金属酸化物であ
る絶縁膜のチャージアップを防止し放電させることがで
きる。即ち、絶縁膜の堆積を制御し異常放電を防止しプ
ラズマを安定化することができることとなる。
As described above, according to this embodiment, by simultaneously applying the high-frequency voltage in addition to the direct-current voltage to the cathode 1, it is possible to prevent the charge-up of the insulating film, which is the metal oxide deposited on the portion other than the erosion, and to discharge. Can be made. That is, it is possible to control the deposition of the insulating film, prevent abnormal discharge, and stabilize the plasma.

【0015】よって、膜質均一性を向上し、パーティク
ルを減少することができる。また、スパッタ率の低い金
属酸化物の堆積が抑制されるため成膜速度の低下を防止
できる。
Therefore, it is possible to improve the uniformity of film quality and reduce particles. Further, since the deposition of the metal oxide having a low sputtering rate is suppressed, it is possible to prevent the film formation rate from decreasing.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明によれば、以上のように直流電圧
と同時にカソードに高周波電圧を印加し、金属ターゲッ
ト表面でプラズマを発生させるための高周波電源と、直
流電源に高周波が干渉するのを防止するローパスフィル
ターを構成したことにより、エロージョン以外の部分に
堆積する金属酸化物である絶縁膜を直流電圧に加え高周
波電圧を同時に印加することによりチャージアップを防
止し放電させることができる。よって、絶縁膜の堆積を
制御し異常放電を防止しプラズマを安定化することがで
きるため、膜質均一性を向上し、パーティクルを減少で
きる。また、スパッタ率の低い金属酸化物の堆積が抑制
されるため成膜速度の低下を防止できる等の効果を発揮
する。
As described above, according to the present invention, the high frequency power source for applying the high frequency voltage to the cathode simultaneously with the direct current voltage to generate the plasma on the surface of the metal target and the high frequency power source for the high frequency power source interfere with the direct current power source. Since the low pass filter for preventing is configured, it is possible to prevent charge-up and discharge by simultaneously applying a high frequency voltage to the insulating film which is a metal oxide deposited on a portion other than the erosion, in addition to the DC voltage. Therefore, the deposition of the insulating film can be controlled, abnormal discharge can be prevented, and plasma can be stabilized, so that film quality uniformity can be improved and particles can be reduced. Further, since the deposition of the metal oxide having a low sputtering rate is suppressed, it is possible to prevent the decrease in the film formation rate.

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

【図1】本発明の一実施例におけるスパッタリング装置
の断面図
FIG. 1 is a sectional view of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例におけるスパッタリング装置のローパ
スフィルターの回路図
FIG. 2 is a circuit diagram of a low-pass filter of the sputtering device in the example.

【図3】従来例のスパッタリング装置の断面図FIG. 3 is a sectional view of a conventional sputtering device.

【図4】従来例における金属ターゲットの絶縁膜堆積状
態を示す断面図
FIG. 4 is a sectional view showing an insulating film deposition state of a metal target in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カソード 2 ヨーク 3 磁石対 4 バッキングプレート 5 金属ターゲット 7 基板 8 真空チャンバー 9 ガス供給系 11 直流電源 14 高周波電源 15 ローパスフィルター 1 Cathode 2 Yoke 3 Magnet Pair 4 Backing Plate 5 Metal Target 7 Substrate 8 Vacuum Chamber 9 Gas Supply System 11 DC Power Supply 14 High Frequency Power Supply 15 Low Pass Filter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空状態の維持が可能な真空チャンバー
と、前記真空チャンバー内を減圧雰囲気にする真空ポン
プと、真空チャンバー内にスパッタリングガス流量を調
整しながら供給するガス供給系と、磁石対を配置されか
つターゲットを固定されたカソードと、カソードと対向
して配置されスパッタリングにより成膜される基板とを
備えたスパッタリング装置において、カソードに電圧を
印加し基板との間でプラズマを発生させる直流電源と、
高周波電源と、直流電源に高周波が干渉するのを防止す
るローバスフィルターを備えたことを特徴とするスパッ
タリング装置。
1. A vacuum chamber capable of maintaining a vacuum state, a vacuum pump for reducing the pressure in the vacuum chamber, a gas supply system for supplying a sputtering gas into the vacuum chamber while adjusting a flow rate of a sputtering gas, and a magnet pair. A DC power supply for applying a voltage to the cathode and generating plasma between the cathode and the cathode, the cathode being arranged and having the target fixed, and the substrate arranged opposite to the cathode and formed by sputtering. When,
A sputtering apparatus comprising a high-frequency power source and a low-pass filter for preventing high-frequency interference with a DC power source.
JP17645693A 1993-07-16 1993-07-16 Sputtering device Pending JPH0734242A (en)

Priority Applications (1)

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JP17645693A JPH0734242A (en) 1993-07-16 1993-07-16 Sputtering device

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JP17645693A JPH0734242A (en) 1993-07-16 1993-07-16 Sputtering device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533686A (en) * 2005-03-24 2008-08-21 エルリコン トレーディング アクチェンゲゼルシャフト,トリューブバハ How to operate a pulsed arc source

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533686A (en) * 2005-03-24 2008-08-21 エルリコン トレーディング アクチェンゲゼルシャフト,トリューブバハ How to operate a pulsed arc source

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