JPS62161956A - Sputtering device - Google Patents

Sputtering device

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Publication number
JPS62161956A
JPS62161956A JP377686A JP377686A JPS62161956A JP S62161956 A JPS62161956 A JP S62161956A JP 377686 A JP377686 A JP 377686A JP 377686 A JP377686 A JP 377686A JP S62161956 A JPS62161956 A JP S62161956A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
target
segments
magnet
cathode body
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
JP377686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahide Yokoyama
政秀 横山
Tanejiro Ikeda
池田 種次郎
Kunio Tanaka
田中 邦生
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 JP377686A priority Critical patent/JPS62161956A/en
Publication of JPS62161956A publication Critical patent/JPS62161956A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/354Introduction of auxiliary energy into the plasma

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To facilitate composition control of alloy films and to miniaturize a cathode, by dividing a target into plural segments and by placing a magnet outside the cathode. CONSTITUTION:The cathode body 4 is divided by insulating materials 13 into segments. When a voltage is individually impressed to plural targets 3, an electric field is perpendicularly applied to the target 3 surfaces and cuts a magnetic flux 10 generated from the magnet 1 at right angles, so that electrons undergo cyclotronic movement. Consequently, a plasma density is increased and a velocity of film formation is also increased. The cathode body 4 is divided into segments and the voltage is impressed individually to the segments, so that ternary film can be formed into the desired composition. Owing to the above mechanism, the cathode as a whole is miniaturized and, as a result, the rate of collection of grains sputtered from the target 3 onto a substrate 12 is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、合金膜をスパッタリングにより形成する装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming an alloy film by sputtering.

従来の技術 従来、スパッタリング装置のカソード部分は、例えば特
公昭53−19319号公報に示されているように、第
2図のようになっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, the cathode portion of a sputtering apparatus has been constructed as shown in FIG. 2, as shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 19319/1983.

以下、図面を参照しながら従来のスパッタリング装置に
ついて説明する。24は磁石21、ヨーク22を固定す
るカソード本体、23はターゲット、25はプラズマシ
ールド、26はターゲット23を冷却するための冷却水
の入口、27は冷却水出口である。28はカソード本体
24及び基板ホルダー31を支持するチャンバーである
。また32はスパッタリングにより膜が形成される基板
で、基板ホルダー31に装着されている。
A conventional sputtering apparatus will be described below with reference to the drawings. 24 is a cathode body for fixing the magnet 21 and yoke 22, 23 is a target, 25 is a plasma shield, 26 is a cooling water inlet for cooling the target 23, and 27 is a cooling water outlet. 28 is a chamber that supports the cathode body 24 and the substrate holder 31. Further, 32 is a substrate on which a film is formed by sputtering, and is mounted on the substrate holder 31.

以下その動作について説明する。チャンバー28内を真
空ポンプにより10TOrr台の真空度まで排気する。
The operation will be explained below. The inside of the chamber 28 is evacuated to a degree of vacuum on the order of 10 TOrr using a vacuum pump.

その後アルゴンガスを導入して5×10 TOrr程度
に設定し、カソード本体24へ電源29によりDC又は
RFの電圧を印加する。
Thereafter, argon gas is introduced and set to approximately 5×10 6 TOrr, and a DC or RF voltage is applied to the cathode body 24 by the power source 29.

これによりチャンバー28内にプラズマが発生し、その
ためアルゴンイオンが発生する。また、磁石21の磁界
30によりプラズマ密度の高い部分が発生し、アルゴン
イオンのターゲット23への衝突量が増加し、基板32
へ膜が形成される。
This generates plasma within the chamber 28, thereby generating argon ions. In addition, the magnetic field 30 of the magnet 21 generates a region with high plasma density, and the amount of argon ions colliding with the target 23 increases.
A membrane is formed.

発明が解決しようとする問題点 このカソードにおいて合金膜を形成しようとすると、タ
ーゲット23を合金とするか、ターゲッ1・23上へ別
の材料を何種類かモザイク状に配置するという方法を採
らなければならなくなる。その場合、まず合金のターゲ
ットの場合は、目的とする組成比を得るために、試行錯
誤でターゲットの組成比を変えなければならないため、
その費用及び時間が莫大なものになる。
Problems to be Solved by the Invention In order to form an alloy film on this cathode, it is necessary to use an alloy for the target 23 or to arrange several types of different materials on the targets 1 and 23 in a mosaic pattern. It will stop happening. In that case, first of all, in the case of an alloy target, the composition ratio of the target must be changed through trial and error in order to obtain the desired composition ratio.
The cost and time involved would be enormous.

次に、モザイク状にする場合は目的の組成比は時間をあ
まりかけなくても得られるが、モザイク状にしていると
いうことで、異常放電等が発生し易いためパワーをあま
り−Fけることができない。
Next, when creating a mosaic shape, the desired composition ratio can be obtained without spending much time, but since it is created in a mosaic shape, abnormal discharges are likely to occur, so it is not recommended to apply too much -F power. Can not.

また、何回も使用しているとターゲットが徐々に侵食さ
れC削れでくるため、組成比がずれてくるという問題が
発生してくる。
Furthermore, if the target is used many times, the target will gradually be eroded and C will be scraped off, resulting in a problem that the composition ratio will shift.

そこで、本発明はカソード本体の形状を工夫することに
より、目的の合金組成を容易に得ることができるように
したものである。
Therefore, the present invention makes it possible to easily obtain a desired alloy composition by devising the shape of the cathode body.

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するだめに本発明のスパッタリング装
置は、ターゲットを複数個の扇形に分割できるようにカ
ソードを構成し、各々のターゲットを絶縁状態にすると
共にマグネトロン放電を発生させるだめの磁石をカソー
ド本体の外へ設置するようにしたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the sputtering apparatus of the present invention has a cathode configured so that the target can be divided into a plurality of sector shapes, each target being insulated, and magnetron discharge. The magnet that generates this is placed outside the cathode body.

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。action The effect of this technical means is as follows.

すなわち、ターゲットを複数個の扇形に分割できるよう
にカソードを構成したことにより、カソード全体が小型
化される。また、各々を絶縁状態にすることで、ターゲ
ットに印加できる電圧を各各変化させることができるよ
うになシ、組成制御が容易にできるようになる。更に、
カソード内部に存在した磁石をカソード外へ設置するこ
とにより、カソードがより小型化された。
That is, by configuring the cathode so that the target can be divided into a plurality of sector shapes, the entire cathode can be made smaller. Further, by making each of them in an insulating state, the voltage that can be applied to the target can be varied, and the composition can be easily controlled. Furthermore,
By placing the magnet that was inside the cathode outside the cathode, the cathode was made more compact.

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図aは本発明の一実施例における7パツタリング装
置の断面を示す。第1図&において、1はターゲット3
0表面上に平行磁界1oを発生させるだめの磁石である
。4はターゲット3を装着するためのカソード本体、5
はプラズマシールド、6は冷却水入口、7は冷却水出口
、9はカソード本体4へRF又はDCの電圧を印加する
ための電源テする。8はカソード本体4及び基板ホルダ
ー11を支持するだめのチャンバーである。12はスパ
ッタリングにより膜が形成される基板で、基板ホルダー
11に装着されている。
FIG. 1a shows a cross-section of a seven-puttering device in one embodiment of the invention. In Figure 1 &, 1 is target 3
This is a magnet that generates a parallel magnetic field 1o on the 0 surface. 4 is a cathode body for attaching target 3, 5
6 is a plasma shield, 6 is a cooling water inlet, 7 is a cooling water outlet, and 9 is a power source for applying RF or DC voltage to the cathode body 4. 8 is a chamber that supports the cathode body 4 and the substrate holder 11. Reference numeral 12 denotes a substrate on which a film is formed by sputtering, and is mounted on the substrate holder 11.

磁石1は、円柱状の磁石S極と、それを同心円状に囲む
N極が配置されている。13はカソード本体をアース及
び他のカソード本体から絶縁するだめの絶縁物である。
The magnet 1 has a cylindrical magnetic south pole and a north pole concentrically surrounding the south pole. Reference numeral 13 denotes an insulator that insulates the cathode body from the ground and other cathode bodies.

ターゲット3は第1図すに示すように扇形に分割されて
いる。なお2はヨークである。
The target 3 is divided into fan shapes as shown in FIG. Note that 2 is a yoke.

以上のように構成されたスパッタリング装置のカソード
部分について、その動作を説明する。絶縁物13により
カソード本体4を分割して、ターゲット3に個々に電圧
を印加することにより、電界がターゲット30表面に対
して垂直にかかり、磁石1により発生する磁界1oと直
交し、電子はサイクロトロン運動をする。そのため、そ
の部分のプラズマ密度が高くなり膜付速度が上昇する。
The operation of the cathode portion of the sputtering apparatus configured as described above will be explained. By dividing the cathode body 4 by the insulator 13 and applying a voltage to each target 3, an electric field is applied perpendicularly to the surface of the target 30, perpendicular to the magnetic field 1o generated by the magnet 1, and the electrons are transferred to the cyclotron. exercise. Therefore, the plasma density in that part increases and the film deposition rate increases.

この動作を、第1図aのようにカソード本体4を扇形に
分割して個々に電圧を印加することにより行うと、三元
の膜が目的の組成へと成膜される。
When this operation is performed by dividing the cathode body 4 into fan-shaped sections and applying a voltage to each section as shown in FIG. 1A, a ternary film having a desired composition is formed.

まだ、カソード本体4を扇形にすることにより、カソー
ド全体がより小型化され、それによりターゲット3から
飛び出してくる粒子の基板12への収拾率が良くなる。
However, by making the cathode body 4 fan-shaped, the entire cathode can be made smaller, which improves the collection rate of particles flying out from the target 3 onto the substrate 12.

なお、扇形の分割は2個以上であれば良く、カソード外
の磁石はプラズマ密度が高くなるのであれば形状を問わ
ない。
Note that the number of fan-shaped divisions may be two or more, and the shape of the magnet outside the cathode does not matter as long as it increases the plasma density.

発明の効果 以上のように本発明のスパッタリング装置は、カソード
本体を分割して個々に絶縁したため、電圧を別々にカソ
ード本体へ印加することができ、多元膜を成膜する場合
に組成の制御が容易になる。
Effects of the Invention As described above, in the sputtering apparatus of the present invention, the cathode body is divided and insulated individually, so voltage can be applied to the cathode body separately, and composition can be controlled when forming a multi-component film. becomes easier.

また、扇形に分割したため小型化され、ターゲットから
飛び出した粒子の利用率も通常のものと変わらない。ま
た、磁石をカソード本体の外へ装着したために、カソー
ド本体が厚み方向に薄くなり、磁石の形状を自由に選択
できる。更に、扇形のためカソードが分割されていない
時と同じ方法で膜厚分布を良くすることができるように
なり、従来の膜厚分布を良くする技術を使用して良い分
布を得ることができる。
Also, because it is divided into sectors, it is smaller, and the utilization rate of particles ejected from the target remains the same as normal ones. Furthermore, since the magnet is mounted outside the cathode body, the cathode body becomes thinner in the thickness direction, and the shape of the magnet can be freely selected. Furthermore, the fan shape allows the film thickness distribution to be improved in the same manner as when the cathode is not segmented, and conventional film thickness distribution techniques can be used to obtain a good thickness distribution.

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

第1図4.bは本発明の一実施例におけるスパッタリン
グ装置の断面図及びターゲットを上から見た図、第2図
は従来例の断面図である。 1・・・・・・磁石、3・・・・・・ターゲット、4・
・・・・・カソード本体、8・・・・・・チャンバー、
12・・・・・・基板、13・・・・・・絶縁物。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
Figure 1 4. b is a cross-sectional view of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention and a view of a target viewed from above, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional example. 1...Magnet, 3...Target, 4.
...Cathode body, 8...Chamber,
12...Substrate, 13...Insulator. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person 2nd
figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] チャンバー内に配置されたカソード及びスパッタリング
により膜が形成される基板と、前記カソード本体の外部
に配置されたマグネトロン放電を発生させるための磁石
とを有し、かつ前記カソードが扇形に分割され、その各
々が電気的に絶縁されているスパッタリング装置。
It has a cathode placed in a chamber, a substrate on which a film is formed by sputtering, and a magnet for generating magnetron discharge placed outside the cathode body, and the cathode is divided into fan shapes, Sputtering equipment each electrically insulated.
JP377686A 1986-01-10 1986-01-10 Sputtering device Pending JPS62161956A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2337272A (en) * 1998-05-15 1999-11-17 Nec Corp Sputtering using a divided target

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2337272A (en) * 1998-05-15 1999-11-17 Nec Corp Sputtering using a divided target
GB2337272B (en) * 1998-05-15 2000-07-19 Nec Corp Sputtering apparatus
US6143149A (en) * 1998-05-15 2000-11-07 Nec Corporation Magnetron with plurality of targets in correspondence to shield members

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