JPS62211371A - Sputtering device - Google Patents
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Landscapes
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、IC,LSIなどの半導体素子、サーマルヘ
ッド、表示用パネル等の電気、電子機器、部品あるいは
保護用、装飾用のコーティング等、’1llP2形成を
必要とする技術分野において使用しつるスパッタリング
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention is applicable to semiconductor devices such as ICs and LSIs, electrical and electronic devices such as thermal heads and display panels, and protective and decorative coatings. The present invention relates to a sputtering apparatus used in technical fields requiring formation.
従来の技術
薄膜の形成方法としては、真空蒸着をはじめ、近年はス
パッター、CVO,電子ビーム蒸着など様々な技術が開
発されている。スパッター法は広く普及している製膜方
法の1つであり、装置自体も実験室レベルでの小型なも
のから工場における量産設備としての大型のものまでそ
の種類は多岐にわたっている。また、m場を利用したマ
グネトロンスパッタ一方式では、スパッタリング効率、
したがって#M膜速度を大きくすることができ、今日で
はスパッタリング装置の大半で利用されている。スパッ
ター法が幅広く用いられている理由として、その主たる
ものは、(a)比較的低温でのプロセスであること、(
b)金属のみならず、化合物、絶縁物などの膜も形成し
うろこと、などがあげられる。BACKGROUND OF THE INVENTION Various techniques have been developed to form thin films, including vacuum evaporation, sputtering, CVO, and electron beam evaporation in recent years. The sputtering method is one of the widely used film forming methods, and the types of equipment themselves vary widely, from small ones used in laboratories to large ones used as mass production equipment in factories. In addition, with one type of magnetron sputtering using m-field, sputtering efficiency,
Therefore, the #M film speed can be increased, and it is used in most sputtering apparatuses today. The main reasons why the sputtering method is widely used are (a) that it is a relatively low-temperature process;
b) Examples include scales that form not only metal films but also compounds, insulators, and other films.
スパッタリング装置の多くは平行平板型であり、通常タ
ーゲットを陰極とし、対向電極側に基板などその表面に
被膜を形成させたい被処理物を配置し、不活性ガス(多
くの場合Arを使用)を導入する。この系に高電圧をか
けることによりイオン化したガス原子がターゲットを衝
撃し、その際に飛散したターゲット物質が被処理物の表
面に付着することにより被膜の形成がなされる。Most sputtering devices are of the parallel plate type, and the target is usually a cathode, the object to be processed, such as a substrate, on which a film is to be formed is placed on the opposite electrode side, and an inert gas (argon is used in many cases) is placed on the opposite electrode side. Introduce. By applying a high voltage to this system, ionized gas atoms bombard the target, and the scattered target material adheres to the surface of the object to be processed, thereby forming a film.
また、ドラム型のスパッタリング装置も使用されており
、これは第4図に示すごとく、真空N1内の中心部のド
ラム2上に被処理物3を装着し、外周部に1個あるいは
複数個のターゲット4を設置したものであり、スパッタ
ー中にはドラム2を回転させて被膜の均一性を得ようと
するものである。A drum-type sputtering device is also used, and as shown in Fig. 4, a workpiece 3 is mounted on a drum 2 at the center within a vacuum N1, and one or more sputtering devices are placed on the outer periphery. A target 4 is installed, and the drum 2 is rotated during sputtering to obtain uniformity of the coating.
発明が解決しようとする問題点
上記のようなスパッタリング装置を使用する場合、形成
される被膜の性質はその製膜条件たとえば放電ガス圧力
、投入電力、膜形成速度、温度など、またターゲット5
#J質の性質たとえば原子量、金属であるか非金属であ
るか、などにより影響される。Problems to be Solved by the Invention When using the above-mentioned sputtering apparatus, the properties of the film formed depend on the film forming conditions, such as discharge gas pressure, input power, film formation speed, temperature, etc., and the target 5.
#J quality is affected by, for example, atomic weight, whether it is a metal or a non-metal, etc.
形成された被膜を電気的に利用する場合にはそのシート
抵抗が、また光学的に利用する場合には反射率あるいは
透過率が、あるいは保護膜として利用づる場合には化学
的安定性、機械的強度などが重要なポイントになる。こ
れら被膜の性質は上述のような膜形成条件によりある程
度コントロールすることができるが、それにも限界があ
る。たとえばスパッタリングのための放電を安定に維持
するためにはおよそ10’ Torr以上の圧力が必要
であるし、また製膜中の被処理物の可能な最高温度はそ
の物質に依存しており、たとえばガラスであれば数10
0℃が限界である。When the formed film is used electrically, its sheet resistance, when used optically, its reflectance or transmittance, and when it is used as a protective film, its chemical stability and mechanical properties are determined. Strength is an important point. Although the properties of these films can be controlled to some extent by the film forming conditions as described above, there are limits to this. For example, in order to maintain a stable discharge for sputtering, a pressure of about 10' Torr or more is required, and the maximum possible temperature of the object to be processed during film formation depends on the material. Number 10 for glass
The limit is 0°C.
ドラム型のスパッタリング装置においては、平行平板型
に比して被膜の均一性の良いものは得やすくなっている
が、その被膜の性質、たとえば硬度、内部応力といった
ようなものは両者ともに大差はなく、膜質の大幅な改良
、変更は期待できない。Although it is easier to obtain a film with better uniformity with a drum-type sputtering device than with a parallel plate type, the properties of the film, such as hardness and internal stress, are not significantly different between the two. , no significant improvement or change in film quality can be expected.
したがって、可能な製膜条件の範囲内において必要な性
質が得られない場合には、他の製膜方法を用いるか、物
質を変更するかの選択が可能でない限り被膜形成が不可
能どなってしまう。Therefore, if the necessary properties cannot be obtained within the range of possible film-forming conditions, film formation may become impossible unless it is possible to choose another film-forming method or change the material. Put it away.
本発明は従来の平行平板型、ドラム型といったスパッタ
リング装置では改善しにくい被膜の特性を容易に変え得
るような方法として電極構成の改良を計ったスパッタリ
ング装置を提供することを目的とするものである。An object of the present invention is to provide a sputtering device with an improved electrode configuration as a method for easily changing the properties of a film that are difficult to improve with conventional parallel plate type or drum type sputtering devices. .
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するもので、ターゲットとし
て平板型のものを用い、この複数個を真空槽内の中央部
分に環状に配置し、その外周に同軸状に対向電極を設け
、これに被処理物をVt着するように構成したものであ
る。Means for Solving the Problems The present invention solves the above-mentioned problems. A flat plate type target is used as a target, and a plurality of targets are arranged in a ring shape in the center of a vacuum chamber, and a coaxial shape is placed around the outer circumference of the target. A counter electrode is provided on the opposite electrode, and the object to be processed is attached to the opposite electrode at Vt.
作用
上記構成により、被膜の応力を非常に弱い引張応力にと
どめることができ、平行平板型スパッタリング装置ある
いはドラム型スパッタリング装置における従来の製膜条
件では得られない特性を持った被膜を形成することが可
能になる。Effect: With the above structure, the stress in the film can be kept to a very weak tensile stress, and it is possible to form a film with properties that cannot be obtained under conventional film forming conditions in a parallel plate type sputtering device or a drum type sputtering device. It becomes possible.
実施例
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。ター
ゲットとしては平板型のものを用い、その個数としては
n個(n=2.3.4・・・)が可能であるが、4個の
場合を例にとって説明する。EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. A flat plate type target is used as the target, and although the number of targets can be n (n=2.3.4...), the case of four targets will be explained as an example.
第1図はスパッタリング装置の基本構成を示す。FIG. 1 shows the basic configuration of a sputtering apparatus.
真空槽11は排気システム(たとえばロータリーポンプ
とディフュージョンポンプ)12によっておよそ10”
TOrr台まで排気される。また、ガス導入装置13に
よりAr、02 、N2 、N2など被膜形成に必要な
処理ガスが真空槽11内に導入される。被処理物(たと
えば基板)14は電極を形成しているホルダー15に装
着され、このホルダー15は駆vJ装置16に連結され
ており、これにより製膜中にホルダー14は回転し、均
一性のよい膜が得られるように工夫されている。17は
ターゲット、18はターゲット17の冷却水系、19は
ターゲット17とホルダー15の間に電圧を印加する電
源装置である。The vacuum chamber 11 is approximately 10''
Exhaust to the Torr level. Further, processing gases necessary for film formation, such as Ar, 02, N2, and N2, are introduced into the vacuum chamber 11 by the gas introduction device 13. The object to be processed (for example, a substrate) 14 is mounted on a holder 15 forming an electrode, and this holder 15 is connected to a driving device 16, which rotates the holder 14 during film formation to ensure uniformity. It has been devised so that a good film can be obtained. 17 is a target, 18 is a cooling water system for the target 17, and 19 is a power supply device that applies voltage between the target 17 and the holder 15.
第2図は第1図の装置における中央のターゲット部分を
上方より見たときの概略図を示す。ターゲット17はバ
ッキングプレート20に固着されており、バッキングプ
レート20は銅などの熱伝導性のよい金属でできていて
、冷却水系18によるターゲット17の冷却効果をあげ
るようになっている。ターゲット裏側部分にはマグネッ
ト21が設置され、これによる磁界が電子とガス原子と
の衝突頻度を・上げ、プラズマを封じ込める働ぎをし、
スパッタリングの効率をよくしている。上記ターゲット
17は4個が環状をなすように配置されている。FIG. 2 shows a schematic diagram of the central target portion of the apparatus of FIG. 1, viewed from above. The target 17 is fixed to a backing plate 20, and the backing plate 20 is made of a metal with good thermal conductivity such as copper, so that the cooling water system 18 can effectively cool the target 17. A magnet 21 is installed on the back side of the target, and the magnetic field generated by this increases the frequency of collisions between electrons and gas atoms, and serves to confine the plasma.
Improves sputtering efficiency. The four targets 17 are arranged in a ring shape.
電源装置19によりターゲット17ならびに外周の被処
理物を装着した電極間に高電圧を印加すると、この両極
間で放電が起こり、イオンによりターゲット17が衝撃
され、飛散したターゲット物質が被5I!lLy!!物
14の表面に付着し被膜が形成される。When a high voltage is applied by the power supply device 19 between the electrodes to which the target 17 and the object to be processed on the outer periphery are attached, a discharge occurs between the two electrodes, the target 17 is bombarded with ions, and the scattered target material is 5I! lLy! ! It adheres to the surface of the object 14 and forms a film.
この方法により形成された被膜の性質の例を第3図に示
す。これは膜の内部応力をその製膜時のガス圧力との関
係においてみたものであり、31゜32は従来の平行平
板型スパッタリング装置により形成したOrおよびTa
膜を、また33.34は第1図に示す装置にて形成した
OrおよびTa膜をそれぞれ示している。製膜時の温度
はいずれも常温であり、膜厚は同一(たとえば1500
人)である。An example of the properties of a film formed by this method is shown in FIG. This is a view of the internal stress of the film in relation to the gas pressure during film formation.
33 and 34 indicate Or and Ta films formed using the apparatus shown in FIG. 1, respectively. The temperature during film formation was room temperature, and the film thickness was the same (for example, 1500
person).
Crの場合には通常の平行平板型スパッタリング装置で
の放電可能なガス圧力の範囲においては圧縮応力を示す
被膜を形成することが困難であり、強い引張応力を示す
傾向があるために表面き裂などを起こしやすい。これを
第1図の装置により形成した場合にはその応力を非常に
弱い引張応力にとどめること、あるいは低圧力にて放電
を行なうならば圧縮応力を示す膜を形成することが可能
であり、応力割れなどの問題を回避できる。また、Ta
においてはその差はQrの場合はど顕著ではないが、通
常用いられる放電ガス圧力の範囲内においてその内部応
力をかえることが可能である。In the case of Cr, it is difficult to form a film that exhibits compressive stress within the range of gas pressure that can be discharged using a normal parallel plate sputtering device, and it tends to exhibit strong tensile stress, resulting in surface cracks. etc. are likely to occur. If this is formed using the apparatus shown in Figure 1, it is possible to limit the stress to a very weak tensile stress, or if discharge is performed at a low pressure, it is possible to form a film that exhibits compressive stress. Problems such as cracking can be avoided. Also, Ta
Although the difference is not as remarkable as in the case of Qr, it is possible to change the internal stress within the normally used discharge gas pressure range.
発明の効果
以上本発明によれば、平板型ターゲットを環状に配置し
た内側電極を用いるので、スパッタリング装置において
通常可能な製脱条件の範囲内において従来の平行平板型
あるいはドラム型などのスパッタリング装置では困難な
膜特性の改善、たとえば内部応力の問題を回避すること
などが容易に行なえる。Effects of the Invention According to the present invention, since an inner electrode in which a flat plate target is arranged in an annular manner is used, it is possible to use a conventional parallel plate type or drum type sputtering apparatus within the range of production and removal conditions normally possible in a sputtering apparatus. Difficult improvements in film properties, such as avoiding internal stress problems, can be easily achieved.
第1図は本発明の一実施例を示すスパッタリング装置の
基本構成図、第2図は本発明の電極構成を例示する説明
図、第3図は第1図に示す装置により形成した被膜の応
力を例示する図、第4図は従来のドラム型スパッタリン
グ装置の概略構成図である。
11・・・真空槽、14・・・被tm理物、15・・・
ホルダー、16・・・ホルダー駆動装置、17・・・タ
ーゲット、19・・・電源装置、20・・・バッキング
プレート、21・・・マグネット代理人 森 本
義 弘
第1図
7、−刻薄
14−ルー物
/タ −−− 木Iレダー
17−m−ダー白ト
l/−1一覧凛就
第2図
21−・−77”卆・y)
第3図
スフ・ス 1圧−h (Tarrン第4図FIG. 1 is a basic configuration diagram of a sputtering apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an electrode configuration of the present invention, and FIG. 3 is a stress stress of a film formed by the apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional drum-type sputtering apparatus. 11... Vacuum chamber, 14... TM physical object, 15...
Holder, 16... Holder drive device, 17... Target, 19... Power supply device, 20... Backing plate, 21... Magnet agent Yoshihiro Morimoto 1st Figure 7, -Kokusu 14- Ruthing/Tar --- Wood I Leder 17-m-Dar White L/-1 List Rinju Figure 2 21--77" volume/y) Figure 3 Sufu Su 1 Pressure-h (Tarr-n Figure 4
Claims (1)
電極とを備え、前記内側電極を環状に配置された複数個
の平板型ターゲットで構成したスパッタリング装置。 2、ターゲット材料として金属を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング装置。[Scope of Claims] 1. A sputtering device comprising an inner electrode and an outer cylindrical electrode installed in a vacuum container, and the inner electrode is constituted by a plurality of flat targets arranged in a ring shape. 2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein metal is used as the target material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5302386A JPS62211371A (en) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5302386A JPS62211371A (en) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | Sputtering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62211371A true JPS62211371A (en) | 1987-09-17 |
Family
ID=12931293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5302386A Pending JPS62211371A (en) | 1986-03-11 | 1986-03-11 | Sputtering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62211371A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110174611A1 (en) * | 2010-01-21 | 2011-07-21 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Support device and coating device using same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS4981284A (en) * | 1972-12-14 | 1974-08-06 | ||
JPS595666A (en) * | 1982-07-02 | 1984-01-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device |
JPS60262969A (en) * | 1984-06-11 | 1985-12-26 | Tdk Corp | Sputtering target apparatus |
-
1986
- 1986-03-11 JP JP5302386A patent/JPS62211371A/en active Pending
Patent Citations (3)
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