JPH0734245A - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
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- JPH0734245A JPH0734245A JP18117093A JP18117093A JPH0734245A JP H0734245 A JPH0734245 A JP H0734245A JP 18117093 A JP18117093 A JP 18117093A JP 18117093 A JP18117093 A JP 18117093A JP H0734245 A JPH0734245 A JP H0734245A
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- metal oxide
- al2o3
- metal
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造プロセスや電
子部品材料などの製造工程に使用するマグネトロンスパ
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 magnetron sputtering apparatus used in a semiconductor manufacturing process or a manufacturing process of electronic component materials.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、金属酸化膜をマグネトロンスパ
ッタリングで成膜する際には、通常の金属酸化物を素材
とするターゲットを使用するか、ターゲットとして金属
を使用しアルゴンなどの放電ガスに酸素などの反応性ガ
スを添加することによって金属酸化物薄膜を生成する方
法がある。2. Description of the Related Art Generally, when forming a metal oxide film by magnetron sputtering, a target made of a normal metal oxide is used, or a metal is used as a target and oxygen is used as a discharge gas such as argon. There is a method of forming a metal oxide thin film by adding the reactive gas of.
【０００３】近年、マグネトロンスパッタリング装置
は、半導体製造プロセスや電子部品材料などの製造工程
に使用されている。In recent years, a magnetron sputtering apparatus has been used in a semiconductor manufacturing process and a manufacturing process for electronic component materials.
【０００４】以下、従来のマグネトロンスパッタリング
装置について図面を参照して説明する。図４において、
１はヨーク２と同心円状の磁石対３を固定したカソー
ド、４はターゲット５を固定するバッキングプレート、
６は磁石対３及びターゲット５を冷却するための冷却管
である。７はターゲット５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。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内に放電ガスおよび反応ガスを供給
するためのガス供給系である。１１はカソード１に電圧
を印加し、ターゲット５の表面でプラズマを発生させる
ための電源である。A conventional magnetron sputtering apparatus will be described below with reference to the drawings. In FIG.
Reference numeral 1 denotes a cathode on which a yoke 2 and a magnet pair 3 concentric with the concentric circle are fixed, and 4 is a backing plate on which a target 5 is fixed,
Reference numeral 6 is a cooling pipe for cooling the magnet pair 3 and the target 5. A substrate 7 is arranged so as to face the target 5 and has a film deposited by sputtering. 9 is a vacuum exhaust pump for reducing the pressure in the vacuum chamber 8.
Is a gas supply system for supplying the discharge gas and the reaction gas into the vacuum chamber 8. Reference numeral 11 is a power supply for applying a voltage to the cathode 1 to generate plasma on the surface of the target 5.
【０００５】以上のように構成されたマグネトロンスパ
ッタリング装置についてその動作を図面を参照して説明
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×-6Torr台の真空度まで真空排気する。そ
の後、ガス供給系１０により真空チャンバー８内部にア
ルゴンガスを導入し、５×１０-3Torr程度の真空度に設
定し、電源１１によりカソード１に直流または高周波の
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。これによりアルゴンイオンが発生する。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、すなわちエロー
ジョン領域から粒子が飛散し、対向して配置された基板
７の表面に堆積し膜が形成される。The operation of the magnetron sputtering apparatus configured as above will be described with reference to the drawings. First, the inside of the vacuum chamber 8 is evacuated by the vacuum exhaust pump 9 to a degree of vacuum on the order of 10.times.- 6 Torr. After that, argon gas is introduced into the vacuum chamber 8 by the gas supply system 10, a vacuum degree of about 5 × 10 −3 Torr is set, and a DC or high-frequency voltage is applied to the cathode 1 by the power source 11 to make the vacuum chamber 8 A plasma is generated inside. As a result, argon ions are generated. Further, the magnetic field 12 of the magnet pair 3 generates a portion 13 having a high plasma density, and the amount of collision of argon ions with the target 5 increases. Then, the particles mainly scatter from the area, that is, the erosion area, and are deposited on the surface of the substrate 7 arranged facing each other to form a film.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら金属酸化
膜をマグネトロンスパッタリングで生成するにおいて、
金属酸化物からなるターゲットを使用すると、金属ター
ゲットを使用した場合に比べその成膜速度は１００分の
１以下になる。また、金属からなるターゲットを使用し
放電ガスのアルゴンに反応ガスである酸素を添加して酸
化物化合薄膜を生成する反応性スパッタリングでは、タ
ーゲット上に酸化物が堆積してしまう為成膜速度がやは
り１００分の１以下になる。However, in producing a metal oxide film by magnetron sputtering,
When a target made of a metal oxide is used, the film formation rate is 1/100 or less as compared with the case where a metal target is used. Further, in reactive sputtering in which a target made of a metal is used and oxygen, which is a reaction gas, is added to argon, which is a discharge gas, to form an oxide compound thin film, an oxide is deposited on the target, so that the film formation rate is high. After all, it is less than 1/100.
【０００７】本発明は上記の問題点を解決するもので、
通常の金属酸化物スパッタや反応性スパッタでの成膜速
度の低下を防ぐことのできるマグネトロンスパッタリン
グ装置の提供を目的とするものである。The present invention solves the above problems,
It is an object of the present invention to provide a magnetron sputtering apparatus capable of preventing the film formation rate from being lowered by ordinary metal oxide sputtering or reactive sputtering.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のマグネトロンスパッタリング装置は、ターゲ
ットを金属酸化物からなる領域と金属ターゲットからな
る領域とで構成したものである。To achieve this object, the magnetron sputtering apparatus of the present invention comprises a target composed of a region made of a metal oxide and a region made of a metal target.
【０００９】[0009]
【作用】この構成により、成膜速度の遅い金属酸化物か
らなるターゲットがアルゴンイオンの衝突数の多くなる
磁場強度の強い領域に、成膜速度の速い金属が磁場強度
の弱い領域に配置され、ターゲットから飛来してくる粒
子の成分の割合を制御し、膜特性を損なうことなく且つ
ターゲットとして金属酸化物を使用したとき又は反応性
スパッタリングにより成膜したときに比べ成膜速度が向
上する。With this configuration, a target made of a metal oxide having a slow film formation rate is arranged in a region having a high magnetic field strength where the number of collisions of argon ions is large, and a metal having a high film formation rate is arranged in a region having a weak magnetic field strength. By controlling the ratio of the components of the particles flying from the target, the film formation speed is improved without impairing the film characteristics and compared with the case where a metal oxide is used as the target or the film is formed by reactive sputtering.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の一実施例であるＤＣＣ薄膜ヘ
ッド用耐磨耗膜として使用されるＡｌ2Ｏ3を製造するマ
グネトロンスパッタリング装置を略図面を参照しながら
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A magnetron sputtering apparatus for producing Al 2 O 3 used as a wear resistant film for a DCC thin film head, which is an embodiment of the present invention, will be described below with reference to the drawings.
【００１１】図１は本発明の実施例のマグネトロンスパ
ッタリング装置の構成断面図である。ここで図４の従来
例と同一機能を有する部分には同一符号を付して説明を
省略する。従来例と異なるのは、ターゲット５のエロー
ジョン領域にＡｌ2Ｏ3からなるターゲット５ａ、他のは
Ａｌからなるターゲット５ｂで構成されるものである。FIG. 1 is a sectional view showing the construction of a magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, parts having the same functions as those of the conventional example of FIG. What is different from the conventional example is that the erosion region of the target 5 is made up of a target 5a made of Al 2 O 3 and the other is made up of a target 5b made of Al.
【００１２】図２は同装置のターゲット部分の断面図
で、図３は図２のターゲット部分を鉛直上向きに見た平
断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a target portion of the apparatus, and FIG. 3 is a plan sectional view of the target portion of FIG. 2 viewed vertically upward.
【００１３】以上のように構成された本発明の反応性ス
パッタリング装置の動作を説明する。チャンバー８内を
真空排気口（図示せず）真空ポンプ９により高真空（１
０-7Torr程度）になるまで排気する。次に、ガス供給管
１０からチャンバー８内に放電ガスであるアルゴンを供
給する。The operation of the reactive sputtering apparatus of the present invention constructed as above will be described. The inside of the chamber 8 is evacuated to a high vacuum (1
Evacuate to 0-7 Torr). Next, argon, which is a discharge gas, is supplied from the gas supply pipe 10 into the chamber 8.
【００１４】このときのチャンバー８内の圧力は１０-3
〜１０-2（Torr）程度に保つ。そして、電源１１により
ターゲット５を取り付けたマグネトロンカソード１に高
周波を印加し、マグネトロンカソード１内に設置された
マグネット３による磁場と、電源１１による電場との作
用によって、ターゲット５表面近傍にマグネトロン放電
によるプラズマが発生する。この時、Ａｌ2Ｏ3ターゲッ
ト５ａ上にエロージョンが起き、主にこの領域がスパッ
タされる。At this time, the pressure in the chamber 8 is 10 -3.
Keep around 10 -2 (Torr). Then, a high frequency is applied from the power source 11 to the magnetron cathode 1 to which the target 5 is attached, and the magnetic field produced by the magnet 3 installed in the magnetron cathode 1 and the electric field produced by the power source 11 cause a magnetron discharge near the surface of the target 5. Plasma is generated. At this time, erosion occurs on the Al 2 O 3 target 5a, and this region is mainly sputtered.
【００１５】一方、Ａｌターゲット５ｂの領域の磁場強
度が弱いので、到達するアルゴンイオンの数がターゲッ
ト５ａに比べ少なく、スパッタされ難い。On the other hand, since the magnetic field strength of the region of the Al target 5b is weak, the number of arriving argon ions is smaller than that of the target 5a, and the sputtering is difficult.
【００１６】したがって、スパッタ率の低いＡｌ2Ｏ3が
スパッタ率の高いＡｌより多くスパッタされることにな
り、基板に堆積する膜は絶縁性を保持することができ且
つ成膜速度が向上する。Therefore, Al 2 O 3 having a low sputter rate is sputtered more than Al having a high sputter rate, so that the film deposited on the substrate can maintain the insulating property and the film formation rate is improved.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上のように本発明のマグネトロンスパ
ッタリング装置は、ターゲットを異なる材質からなるタ
ーゲットの組み合わせにより構成したもので、スパッタ
率の低い金属酸化物ターゲットを磁場強度の強い領域に
配置し、スパッタ率の高い金属ターゲットを磁場強度の
弱い領域に配置することにより、スパッタされる粒子は
主に金属酸化物で占められるが、金属ターゲットから飛
来する粒子もそれに加わりこれらの混合されたものが膜
として基板に堆積していく。As described above, in the magnetron sputtering apparatus of the present invention, the target is composed of a combination of targets made of different materials, and a metal oxide target having a low sputtering rate is arranged in a region having a strong magnetic field strength. By arranging a metal target with a high sputtering rate in a region where the magnetic field strength is weak, the particles to be sputtered are mainly occupied by metal oxides, but particles flying from the metal target are also added, and a mixture of these is formed. As it is deposited on the substrate.
【００１８】その結果、マグネトロンスパッタリングに
より形成される金属酸化膜の絶縁性を失うことなく且つ
成膜速度を向上させることのできる優れたスパッタリン
グ装置を提供することができる。As a result, it is possible to provide an excellent sputtering apparatus which can improve the film formation rate without losing the insulating property of the metal oxide film formed by magnetron sputtering.
【図１】本発明の一実施例におけるマグネトロンスパッ
タリング装置の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】同装置のターゲットの断面図FIG. 2 is a sectional view of a target of the device.
【図３】同平断面図[FIG. 3] Same plane sectional view
【図４】従来のマグネトロンスパッタリング装置の構成
図FIG. 4 is a block diagram of a conventional magnetron sputtering apparatus.
１ カソード ２ ヨーク ３ 磁石対 ４ バッキングプレート ５ ターゲット ６ 冷却管 ７ 基板 ８ 真空チャンバー ９ 真空排気ポンプ １０ ガス供給系 １１ 電源 1 Cathode 2 Yoke 3 Magnet Pair 4 Backing Plate 5 Target 6 Cooling Tube 7 Substrate 8 Vacuum Chamber 9 Vacuum Exhaust Pump 10 Gas Supply System 11 Power Supply
Claims (1)
前記チャンバー内を減圧雰囲気にするための真空ポンプ
と、前記チャンバー内に固定されたマグネトロン型カソ
ードと、前記カソードに取り付けられ金属酸化物からな
る領域と金属からなる領域よりなるターゲットと、前記
チャンバー内に放電ガスを供給するためのガス供給系
と、前記カソードに電圧を印加する電源とから構成され
るスパッタリング装置。1. A chamber capable of maintaining a vacuum state,
A vacuum pump for creating a reduced pressure atmosphere in the chamber, a magnetron type cathode fixed in the chamber, a target made of a metal oxide region and a metal region attached to the cathode, and the inside of the chamber. A sputtering apparatus comprising a gas supply system for supplying a discharge gas to the cathode and a power supply for applying a voltage to the cathode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18117093A JPH0734245A (en) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18117093A JPH0734245A (en) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0734245A true JPH0734245A (en) | 1995-02-03 |
Family
ID=16096115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18117093A Pending JPH0734245A (en) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734245A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100302280B1 (en) * | 1998-01-14 | 2001-09-26 | 니시무로 타이죠 | Forming method of fine wiring pattern |
| JP2009538986A (en) * | 2006-06-02 | 2009-11-12 | ベーカート・アドヴァンスト・コーティングス | Rotating sputter target |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP18117093A patent/JPH0734245A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100302280B1 (en) * | 1998-01-14 | 2001-09-26 | 니시무로 타이죠 | Forming method of fine wiring pattern |
| JP2009538986A (en) * | 2006-06-02 | 2009-11-12 | ベーカート・アドヴァンスト・コーティングス | Rotating sputter target |
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