JPS6344817B2 - - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はスパツタリング中に生じる熱的破壊
によるコンタミネーシヨンを防止し、かつ大電力
の投入が行えるスパツタリング用ターゲツトを備
えたスパツタリング装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sputtering apparatus that is equipped with a sputtering target that prevents contamination due to thermal breakdown that occurs during sputtering and that allows a large amount of power to be applied.
スパツタリング方式には直流二極スパツタリン
グ、直流三極スパツタリング、高周波スパツタリ
ングなどがあり、いずれも被膜形成物質であるタ
ーゲツトを用いている。 Sputtering methods include DC two-pole sputtering, DC three-pole sputtering, and high-frequency sputtering, all of which use targets that are film-forming substances.
たとえば、上記したスパツタリング方式のうち
高周波スパツタリングを例にしてその構成につい
て説明する。 For example, the configuration of high-frequency sputtering among the above-mentioned sputtering methods will be explained as an example.
第１図は高周波二極スパツタリング装置を示し
たものである。図において、１は気密容器を示し
この気密容器１には一対の平行平板状の陰極２と
陽極３が配置されている。陰極２には被膜を形成
する物質であるターゲツト４が機械的に密着して
固定されている。５はシヤツタで、陰極２と陽極
３の間に配置されている。６はその表面に薄膜が
形成される基板で、この基板６は陽極３に固定さ
れ、スパツタリング中には200〜500℃に加熱され
る。７，８は排気孔、９はガス導入口、１０は高
周波電源（13.5MHz）で、陰極２に接続されてい
る。 FIG. 1 shows a high frequency bipolar sputtering device. In the figure, reference numeral 1 denotes an airtight container, in which a pair of parallel plate-shaped cathode 2 and anode 3 are arranged. A target 4, which is a substance forming a film, is fixed to the cathode 2 in close mechanical contact. A shutter 5 is arranged between the cathode 2 and the anode 3. Reference numeral 6 denotes a substrate on which a thin film is formed, and this substrate 6 is fixed to the anode 3 and heated to 200 to 500° C. during sputtering. 7 and 8 are exhaust holes, 9 is a gas inlet, and 10 is a high frequency power source (13.5MHz), which is connected to the cathode 2.
この装置において高周波スパツタリングを行な
う一例を説明する。まず、気密容器１を密封した
のち、排気孔７，８から容器１内の気体を除去
し、たとえば１×10-6Torrの真空度に排気する。
次にガス導入口９からたとえば酸素、窒素、アル
ゴンなどの気体、またはこれらの混合気体を導入
し、ガス圧を１×10-1〜１×10-4Torr程度の真
空度に調整する。さらに陰極２に高周波電源１０
により高周波電力を印加し、陰極２と陽極３の間
で放電させ、陰極２に固定されたターゲツト４
を、イオンでたたき、ターゲツト４から粒子を飛
散させてこれを基板６の表面に付着させている。 An example of performing high frequency sputtering using this apparatus will be described. First, after the airtight container 1 is sealed, the gas inside the container 1 is removed from the exhaust holes 7 and 8, and the container 1 is evacuated to a degree of vacuum of, for example, 1×10 −6 Torr.
Next, a gas such as oxygen, nitrogen, argon, or a mixture thereof is introduced from the gas inlet 9, and the gas pressure is adjusted to a degree of vacuum of about 1×10 −1 to 1×10 −4 Torr. Furthermore, a high frequency power source 10 is applied to the cathode 2.
high frequency power is applied to discharge between the cathode 2 and anode 3, and the target 4 fixed on the cathode 2 is
is bombarded with ions to scatter particles from the target 4 and adhere to the surface of the substrate 6.
上記した構成において、基板６に被膜を形成す
る速度は、高周波電力が大きいほど早くなる。被
膜形成速度を上げるため高周波電力を大きくする
と、ターゲツト４としてセラミクス、ガラス、合
成樹脂などの金属以外のものを用いた場合に、タ
ーゲツトに厚み方向の熱的な破壊の生じることが
たびたび見られた。このターゲツト４の破壊個所
からイオンが侵入してターゲツト４の下地、この
場合陰極２がイオンによつて衝撃を受け、不純物
を飛散させることになり、不純物が基板６の表面
に形成させた薄膜中に入り込んでコンタミネーシ
ヨンの原因になつていた。 In the above configuration, the rate at which the film is formed on the substrate 6 increases as the high frequency power increases. When high-frequency power is increased to increase the film formation speed, thermal destruction of the target in the thickness direction is often observed when materials other than metals such as ceramics, glass, and synthetic resin are used as the target 4. . Ions enter from the broken part of the target 4 and the base of the target 4, in this case the cathode 2, is bombarded by the ions, causing impurities to be scattered, causing the impurities to enter the thin film formed on the surface of the substrate 6. This was causing contamination.
ターゲツト４に破壊現象が生じるのは陰極２が
冷却水で冷やされる一方、陰極２に固定されたタ
ーゲツト４がイオンの衝突で高い温度で発熱する
ため、陰極２とターゲツト４との間に温度差が生
じ、これにより熱的破壊が生じるものと考えられ
る。また、ターゲツト４自体に高い高周波電力が
加えられると、ターゲツト４の熱膨脹力と抗張力
との釣り合いがとれないことになり、これによつ
て熱的破壊が生じるとも考えられる。 The reason why the destruction phenomenon occurs in the target 4 is that while the cathode 2 is cooled by cooling water, the target 4 fixed to the cathode 2 generates heat at a high temperature due to the collision of ions, so there is a temperature difference between the cathode 2 and the target 4. It is thought that this causes thermal destruction. It is also believed that if high frequency power is applied to the target 4 itself, the thermal expansion force and tensile strength of the target 4 will not be balanced, resulting in thermal destruction.
このような問題を解決する手段として、ターゲ
ツトの陰極側にセラミクスあるいはガラスの微細
粉末とバインダーからなるペーストを塗り、これ
を熱処理して固めて補強材を形成し、このターゲ
ツトを陰極に間隔をおいて設置したものが提案さ
れている。しかし、このような手段を講じても、
やはり熱的な破壊は避けられず、良い解決策とは
云えなかつた。 As a means to solve these problems, a paste consisting of fine powder of ceramics or glass and a binder is applied to the cathode side of the target, and this is heat treated to harden to form a reinforcing material, and this target is placed on the cathode at a distance. It is proposed that the However, even if such measures are taken,
After all, thermal destruction was inevitable, so it could not be called a good solution.
発明者らは、２枚以上同材質のターゲツトを積
み重ね、これを陰極に固定することにより、ター
ゲツトの熱的破壊により生じるコンタミネーシヨ
ンを防止する解決策を見い出したが、この発明は
さらにこの考えを一歩進めたもので、大電力の投
入を可能にすることにより、被膜形成速度を高め
るとともに良質な被膜を形成するようにしたもの
である。 The inventors have found a solution to prevent contamination caused by thermal destruction of the targets by stacking two or more targets made of the same material and fixing them to the cathode.This invention further develops this idea. This is a step forward, and by making it possible to input a large amount of electric power, it is possible to increase the coating formation speed and form a high-quality coating.
すなわち、この発明にかかるスパツタリング装
置の要旨とするところは、セラミクス、ガラス、
樹脂などの金属を除くものからなる板状のスパツ
タリング用ターゲツトが陰極に固定されているス
パツタリング装置において、
前記板状のスパツタリング用ターゲツトは同材
質のものを２枚以上積み重ねたものであり、この
スパツタリング用ターゲツトと陰極との間に断熱
層が介在されていることを特徴とするものであ
る。 That is, the gist of the sputtering apparatus according to the present invention is that ceramics, glass,
In a sputtering device in which a plate-shaped sputtering target made of something other than metal such as resin is fixed to the cathode, the plate-shaped sputtering target is a stack of two or more of the same material, and this sputtering The device is characterized in that a heat insulating layer is interposed between the target and the cathode.
以下この発明を図示した一実施例に従つて説明
する。 The present invention will be described below with reference to an illustrated embodiment.
第２図は第１図で示した高周波２極スパツタリ
ング装置のうち、この発明に関する陰極側につい
て図示したもので、以下の説明から理解できるよ
うにマグネツトを使用した高速高周波二極スパツ
タリングに適用したものである。 Figure 2 shows the cathode side of the high-frequency bipolar sputtering apparatus shown in Fig. 1, which is related to the present invention, and is applied to high-speed high-frequency bipolar sputtering using a magnet, as will be understood from the following explanation. It is.
図において、１１は陰極本体で、この陰極本体
１１の空部１２にはマグネツト１３が配置されて
いるとともに、陰極本体１１を冷やす冷却水を給
排水するためのパイプ１４，１５が取り付けられ
ている。１６は陰極本体１１に高周波電力を印加
するための端子である。１７，１８は円板形の板
状ターゲツトで、セラミクス、ガラス、樹脂など
金属を除くものからなり、たとえばターゲツトに
酸化亜鉛系磁器からなるものを用いた場合、これ
を２枚重ねたものである。１９はＯ状のリング
で、陰極本体１１とターゲツト１７，１８の間に
介在されており、断熱層の役割を果たしている。
これらターゲツト１７，１８およびリング１９は
ボルト２１，２２により陰極本体１１に固定され
たリング２０の内壁側のフランジ２０ａにより陰
極本体１１側へ押圧固定されている。 In the figure, 11 is a cathode body, and a magnet 13 is disposed in a cavity 12 of this cathode body 11, and pipes 14 and 15 for supplying and draining cooling water to cool the cathode body 11 are attached. 16 is a terminal for applying high frequency power to the cathode body 11. Reference numerals 17 and 18 indicate disk-shaped plate targets made of materials other than metals such as ceramics, glass, and resin. For example, when a target made of zinc oxide porcelain is used, two sheets of this are stacked. . Reference numeral 19 denotes an O-shaped ring, which is interposed between the cathode body 11 and targets 17 and 18, and serves as a heat insulating layer.
These targets 17, 18 and ring 19 are pressed and fixed to the cathode body 11 side by a flange 20a on the inner wall side of the ring 20 which is fixed to the cathode body 11 by bolts 21, 22.
上記した構成において、ターゲツト１７，１８
として直径150mm、重ねた厚み６mmのセラミクス
からなるものを用い、陰極本体に７〜8W／cm2程
度の高周波電力を加えたところ、上側のターゲツ
ト１７には厚み方向に破壊の生じることが見られ
たが、下側のターゲツト１８には熱的な破壊は生
じなかつた。次いで得られたスパツタ膜を分析し
たところ、膜の特性に悪影響を与えるような不純
物の存在は見られなかつた。 In the above configuration, targets 17, 18
When a high-frequency power of about 7 to 8 W/cm 2 was applied to the cathode body using ceramics with a diameter of 150 mm and a stacked thickness of 6 mm, destruction occurred in the upper target 17 in the thickness direction. However, no thermal damage occurred to the lower target 18. When the resulting sputtered film was then analyzed, no impurities that would adversely affect the properties of the film were found.
このようにイオンによつてたたかれているター
ゲツト１７が熱的に破壊しても、下側に同材質の
ターゲツト１８があるため、スパツタ膜には不純
物の混入するおそれがない。この場合ターゲツト
１８に熱的な破壊の発生が見られないのは、イオ
ンの衝突によつて温度上昇を呈するのは主に上側
のターゲツト１７であり、下側のターゲツト１８
は上側のターゲツト１７からの熱伝導による温度
上昇のみで、温度は非常に低く熱的破壊が起こる
ほど温度上昇はしないものと思われる。したがつ
てスパツタ膜の形成速度を上げるためターゲツト
１７に大電力を投入したとしても、熱的な破壊に
よるコンタミネーシヨンの発生を心配する必要は
なくなる。 Even if the target 17 hit by the ions is thermally destroyed, there is no risk of impurities being mixed into the sputtered film because there is a target 18 made of the same material below. In this case, the reason why no thermal destruction is observed in the target 18 is that the upper target 17 exhibits a temperature rise due to ion collision, whereas the lower target 18
The temperature rise is only due to heat conduction from the upper target 17, and it is thought that the temperature is very low and does not rise to the extent that thermal destruction occurs. Therefore, even if a large amount of power is applied to the target 17 in order to increase the speed of forming a sputtered film, there is no need to worry about contamination caused by thermal destruction.
また、断熱層であるリング１９を陰極本体１１
とターゲツト１７，１８間に介在させているた
め、ターゲツト１７，１８、特にターゲツト１７
だけの温度を上昇させることができ、ターゲツト
１７から被膜形成物となる粒子の飛散が活発とな
り、被膜形成速度を高めるとともに、反応性スパ
ツタリングができる。ちなみにリング１９を介在
させていない従来例によれば膜形成速度はほぼ
500〜800Å／minであつたが、上記した実施例に
よれば1300〜2000Å／minであり、被膜形成速度
が早くなつている。しかもターゲツト自体の温度
が高まるため化学的な反応を促進させることがで
き、良質な被膜の得られることも確認できた。 In addition, the ring 19, which is a heat insulating layer, is attached to the cathode body 11.
and targets 17 and 18, so that targets 17 and 18, especially target 17
As a result, the particles forming the film are actively scattered from the target 17, increasing the film formation rate and performing reactive sputtering. By the way, according to the conventional example in which the ring 19 is not interposed, the film formation rate is approximately
The rate was 500 to 800 Å/min, but according to the above-mentioned example, it was 1300 to 2000 Å/min, which means that the film formation rate is faster. In addition, it was confirmed that the temperature of the target itself was increased, which promoted the chemical reaction and produced a high-quality film.
なお、ターゲツトとしてセラミクスからなるも
のについて説明したが、このほかガラス、合成樹
脂などの金属以外のものについて適用できること
はもちろんである。また、積み重ねる枚数も２枚
に限らず、これ以上積み重ねてもよい。 Although the target is made of ceramics, it is of course applicable to other materials other than metals such as glass and synthetic resin. Further, the number of sheets to be stacked is not limited to two, and more than two sheets may be stacked.
さらにスパツタリング装置については高周波二
極スパツタリング装置に限らず、直流二極スパツ
タリング装置、直流三極スパツタリング装置など
についても適用でき、また被膜形成速度を上げる
ためマグネトロンを使用したもの、そのほか反応
性スパツタリング、バイアススパツタリングを行
なうものについても適用することができる。 Furthermore, sputtering equipment is not limited to high-frequency two-pole sputtering equipment, but can also be applied to DC two-pole sputtering equipment, DC three-pole sputtering equipment, etc. Also, in order to increase the film formation speed, it can be applied to equipment that uses a magnetron, as well as reactive sputtering, bias It can also be applied to those that perform sputtering.
さらにまた断熱層を形成するものとして上記し
た実施例ではリングを用いて陰極本体１１とター
ゲツト１７，１８の間に空間断熱層を形成するよ
うにしたが、このほかメツシユを介在させてもよ
く、さらには石綿、石英板などの断熱材を介在し
て断熱層を形成するようにしてもよい。 Furthermore, in the embodiment described above, a ring is used to form a spatial heat insulating layer between the cathode body 11 and the targets 17 and 18, but a mesh may also be interposed. Furthermore, a heat insulating layer may be formed by interposing a heat insulating material such as asbestos or quartz plate.
以上この発明によれば、同材質のターゲツトを
２枚以上積み重ね、さらに陰極とターゲツトの間
に断熱層を介在させたものであるため、被膜形成
速度を上げたりしたときに起因する熱的破壊によ
り生じるコンタミネーシヨンや破壊したターゲツ
トの交換などの不都合も生じない。また、被膜形
成速度を上げるため大電力の投入が可能となり、
しかもターゲツト自体の温度を高くすることがで
き、良質な被膜が得られるという効果を有する。 As described above, according to the present invention, two or more targets made of the same material are stacked together and a heat insulating layer is interposed between the cathode and the target. There are no inconveniences such as contamination or replacement of destroyed targets. In addition, it is possible to input large amounts of power to increase the film formation speed.
Moreover, the temperature of the target itself can be increased, and a high-quality film can be obtained.
第１図は高周波二極スパツタリング装置の概略
説明図、第２図は第１図においてこの発明の一実
施例を示すスパツタリング装置の要部の側断面図
である。
１１……陰極本体、１７，１８……ターゲツ
ト、１９……リング。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a high-frequency two-pole sputtering device, and FIG. 2 is a side sectional view of a main part of the sputtering device shown in FIG. 1, showing an embodiment of the present invention. 11... cathode body, 17, 18... target, 19... ring.
Claims (1)
ものからなる板状のスパツタリング用ターゲツト
が陰極に固定されているスパツタリング装置にお
いて、 前記板状のスパツタリング用ターゲツトは同材
質のものを２枚以上積み重ねたものであり、この
スパツタリング用ターゲツトと陰極との間に断熱
層が介在されていることを特徴とするスパツタリ
ング装置。[Scope of Claims] 1. In a sputtering device in which a plate-shaped sputtering target made of a material other than metal such as ceramics, glass, or resin is fixed to a cathode, the plate-shaped sputtering target is made of the same material. A sputtering device comprising two or more sputtering targets stacked together, and a heat insulating layer interposed between the sputtering target and the cathode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2397979A JPS55115968A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Target for sputtering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2397979A JPS55115968A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Target for sputtering |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55115968A JPS55115968A (en) | 1980-09-06 |
| JPS6344817B2 true JPS6344817B2 (en) | 1988-09-07 |
Family
ID=12125668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2397979A Granted JPS55115968A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Target for sputtering |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55115968A (en) |
-
1979
- 1979-02-28 JP JP2397979A patent/JPS55115968A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55115968A (en) | 1980-09-06 |
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