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JPH0527490Y2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0527490Y2
JPH0527490Y2 JP1987192485U JP19248587U JPH0527490Y2 JP H0527490 Y2 JPH0527490 Y2 JP H0527490Y2 JP 1987192485 U JP1987192485 U JP 1987192485U JP 19248587 U JP19248587 U JP 19248587U JP H0527490 Y2 JPH0527490 Y2 JP H0527490Y2
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JP
Japan
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target
gas
substrate
thin film
sputtering
Prior art date
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JP1987192485U
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Japanese (ja)
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案はスパツタリング装置に係り、特に被薄
膜成形体の表面に膜厚の均一性が優れ、かつ純度
の高い薄膜を形成させるようにした反応性スパツ
タリング用マグネトロンカソードに関する。
[Detailed description of the invention] (Field of industrial application) The present invention relates to a sputtering device, in particular a reaction method that forms a thin film with excellent uniformity in film thickness and high purity on the surface of a molded object to be thin film. This invention relates to a magnetron cathode for sexual sputtering.

(従来の技術) 従来より、例えば窒化チタン等のセラミツクス
の薄膜を被薄膜形成体(以下、基板と略称する)
の表面に形成させる方法として、反応性スパツタ
法がよく用いられている。
(Prior art) Conventionally, a thin film of ceramics such as titanium nitride has been used as a thin film forming body (hereinafter abbreviated as a substrate).
A reactive sputtering method is often used as a method for forming the film on the surface.

このような反応性スパツタ法としては、例え
ば、純チタンをアルゴンガスイオンでスパツタ蒸
発させると共に、反応ガスとして少量の窒素ガス
を供給しながら、スパツタ蒸発している前記チタ
ンの原子を窒素ガスと反応させて窒化チタンを生
成させ、基板の表面に窒化チタンの薄膜を付着形
成させる方法が知られている。
In such a reactive sputtering method, for example, pure titanium is sputter-evaporated with argon gas ions, and while a small amount of nitrogen gas is supplied as a reaction gas, the sputter-evaporated titanium atoms are reacted with the nitrogen gas. A method is known in which titanium nitride is produced by depositing a thin film of titanium nitride on the surface of a substrate.

また、予め所定量の前記不活性ガスと反応ガス
とを各々混合した混合ガスを供給する方法も知ら
れている。
There is also known a method of supplying a mixed gas in which predetermined amounts of the inert gas and reactive gas are mixed in advance.

以上のようなスパツタ法に用いられている従来
のスパツタリング装置の二例を、第3図と第4図
とを参照しながら以下に説明する。
Two examples of conventional sputtering devices used in the above sputtering method will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.

先ず、第一の従来の技術の例を、その構成説明
図の第3図に基づいて以下に説明する。
First, an example of the first conventional technique will be explained below based on FIG. 3, which is an explanatory diagram of its configuration.

即ち、上部の内側には陰極52が、下部の内側
には陽極53がそれらの下面と上面とを対向させ
て内設された密封槽51が配設されている。
That is, a sealed tank 51 is disposed in which a cathode 52 is disposed inside the upper part and an anode 53 is disposed inside the lower part with their lower and upper surfaces facing each other.

前記陰極52の下面にはターゲツト54が設け
られ、また前記陽極53の上面には基板56が着
脱自在に配設されている。
A target 54 is provided on the lower surface of the cathode 52, and a substrate 56 is detachably provided on the upper surface of the anode 53.

そして、前記密封槽51の下部には、該密封槽
51の外壁を貫通し、噴射孔60を前記基板56
に近接させて反応ガスの供給管59が配設され、
また前記密封槽51の上部にはその外壁を貫通
し、噴射孔62を前記ターゲツト54に近接させ
て不活性ガスの供給管61が配設されている。
In the lower part of the sealed tank 51, an injection hole 60 is inserted through the outer wall of the sealed tank 51 into the substrate 56.
A reactant gas supply pipe 59 is arranged in close proximity to
Further, an inert gas supply pipe 61 is disposed in the upper part of the sealed tank 51, penetrating its outer wall, and having an injection hole 62 close to the target 54.

さらに、該密封槽51下部の反応ガスの供給管
59の貫通位置に対向する側壁と、その下面壁と
に、それらの壁を貫通して密封槽51の内面で開
口する排気管55と57とが配設されている。
Further, exhaust pipes 55 and 57 which penetrate through these walls and open at the inner surface of the sealed tank 51 are provided on the side wall opposite to the penetration position of the reaction gas supply pipe 59 at the bottom of the sealed tank 51 and on the lower wall thereof. is installed.

そして、前記反応ガスの供給管59と不活性ガ
スの供給管61各々には、ガスの供給を停止し、
かつ供給量を調整する為の弁63が、また排気管
55と57の各々には、前記密封槽51内のガス
を排気する為の排気弁58が介装されている。
Then, the supply of gas is stopped to each of the reaction gas supply pipe 59 and the inert gas supply pipe 61,
Further, a valve 63 for adjusting the supply amount, and an exhaust valve 58 for exhausting the gas in the sealed tank 51 are interposed in each of the exhaust pipes 55 and 57.

さらに、前記両極52,53の間にそれらの対
向面と平行なシヤツター65が、前記密封槽51
の下面壁を貫通して立設された支柱66の上部
で、該支柱66の上下方向を中心として揺動自在
に支持されてなる構成になつている。
Further, a shutter 65 parallel to the opposing surfaces of the two poles 52 and 53 is provided between the sealed tank 51 and the shutter 65 .
The structure is such that it is supported at the upper part of a support column 66 that is erected through the lower wall of the support column 66 so as to be swingable about the vertical direction of the support column 66.

次に、ターゲツト54として純チタンを、反応
ガスとして窒素ガス(以下、Nと略称する)を、
また不活性ガスとしてアルゴンガス(以下、Ar
と略称する)を用いたときのこの技術の作用につ
いて以下に説明する。
Next, pure titanium was used as the target 54 and nitrogen gas (hereinafter abbreviated as N) was used as the reaction gas.
In addition, argon gas (hereinafter referred to as Ar) is used as an inert gas.
The operation of this technique when using the following will be explained below.

前記密封槽51の内部に、弁63の開度を調整
して、反応ガスの供給管59から所定量のNを、
また不活性ガスの供給管61から所定量のArを
各々供給しながら前記陰極52と陽極53とに電
圧を印加すると、Arの働きでターゲツトである
純チタン54がスパツタ蒸発し、該蒸発したチタ
ン原子が基板56に向かつて移動する。そして、
該原子は窒素と反応して窒化チタンとなつて前記
基板56の表面に飛来付着し、該基板56の表面
に窒化チタンの薄膜が付着形成される。
A predetermined amount of N is introduced into the sealed tank 51 from the reaction gas supply pipe 59 by adjusting the opening degree of the valve 63.
Further, when a voltage is applied to the cathode 52 and anode 53 while supplying a predetermined amount of Ar from the inert gas supply pipe 61, the target pure titanium 54 is evaporated in spatters by the action of Ar, and the evaporated titanium Atoms move toward substrate 56 . and,
The atoms react with nitrogen to become titanium nitride, which flies and adheres to the surface of the substrate 56, and a thin film of titanium nitride is formed on the surface of the substrate 56.

そして、該薄膜の厚さが所定の厚さになると、
両極52,53に対する電圧の印加が停止され、
ArとNとの供給管59,61の弁63が各々閉
塞されると共に、排気弁58が解放され、密封槽
51内に介在している混合ガスが前記排気管55
と57とから排気され、次いで、図示省略した
が、前記基板56の取り出し口から、薄膜が付着
形成されてなる基板56が取り出されることにな
る。
Then, when the thickness of the thin film reaches a predetermined thickness,
Application of voltage to both poles 52 and 53 is stopped,
The valves 63 of the supply pipes 59 and 61 for Ar and N are each closed, and the exhaust valve 58 is opened, so that the mixed gas present in the sealed tank 51 is transferred to the exhaust pipe 55.
and 57, and then, although not shown, the substrate 56 on which the thin film has been deposited is taken out from the take-out port of the substrate 56.

なお、前記シヤツター65の配設目的は、初期
段階におけるターゲツト54と基板56の表面を
清浄にするところにある。
The purpose of the shutter 65 is to clean the surfaces of the target 54 and the substrate 56 in the initial stage.

即ち、真空槽51内にArとNとを供給し、前
記シヤツター65を両極52,53の間に位置さ
せると共に、陽極53に負電圧を、陰極52に正
電圧を印加して異物が付着して表面が汚染されて
いる基板56の表面をスパツタ蒸発させ、該スパ
ツタ蒸発した基板56の原子を前記シヤツター6
5の表面で遮蔽する。次いで、陽極53に正電圧
を、陰極52に負電圧を印加して表面が汚染して
いるターゲツト54の表面をスパツタ蒸発させ、
該スパツタ蒸発したターゲツト54表面の原子を
シヤツター65で遮蔽して、基板56、ターゲツ
ト54の表面各々を清浄にした後、前記シヤツタ
ー65を揺動し、かつ両極52,53の間から避
退させて基板56に対する正常な薄膜の付着形成
が行われることになる。
That is, Ar and N are supplied into the vacuum chamber 51, the shutter 65 is positioned between the two electrodes 52 and 53, and a negative voltage is applied to the anode 53 and a positive voltage to the cathode 52 to prevent foreign matter from adhering. The surface of the substrate 56 whose surface is contaminated is evaporated by spatter, and the atoms of the substrate 56 evaporated by the spatter are transferred to the shutter 6.
Shield with the surface of 5. Next, a positive voltage is applied to the anode 53 and a negative voltage is applied to the cathode 52 to sputter evaporate the surface of the target 54 whose surface is contaminated.
After shielding the spatter-evaporated atoms on the surface of the target 54 with a shutter 65 and cleaning the surfaces of the substrate 56 and the target 54, the shutter 65 is oscillated and evacuated from between the poles 52 and 53. As a result, a normal thin film is formed on the substrate 56.

次に、第二の従来の技術の例を、第一の従来の
技術の例と相違する点について、その構成説明図
の第4図に基づいて以下に説明する。
Next, the differences between the second conventional technique example and the first conventional technique example will be explained below based on FIG. 4, which is an explanatory diagram of the configuration thereof.

即ち、第一の従来の技術では、前記密封槽51
にNとArとを別々の供給管で供給するのに対し
て、この第二の従来の技術では、予め各々所定量
の前記ガスを混合し、該混合ガスを、密封槽51
の下部の内周壁に開口し、かつ弁63が介装され
た供給管64で供給すると共に、前記両極52,
53の間にそれらの対向面と平行なシヤツター6
5が、前記密封槽51の下面壁を貫通して立設さ
れた支柱66の上部で避退自在に支持されてなる
構成になつている。
That is, in the first conventional technique, the sealed tank 51
In contrast to supplying N and Ar through separate supply pipes, in this second conventional technique, predetermined amounts of each of the above gases are mixed in advance, and the mixed gas is supplied to the sealed tank 51.
The two poles 52,
Shutter 6 parallel to those opposing surfaces between 53 and 53
5 is retractably supported at the upper part of a support column 66 that extends through the lower wall of the sealed tank 51.

従つて、前記弁63の開度が調整され、混合ガ
スの供給管64から密封槽51内に供給された混
合ガスは容易にターゲツト54の取付け位置まで
到達するから、該技術は第一の従来の技術と同効
である。
Therefore, the opening degree of the valve 63 is adjusted, and the mixed gas supplied from the mixed gas supply pipe 64 into the sealed tank 51 easily reaches the mounting position of the target 54, so that this technique is different from the first conventional technique. It has the same effect as the technique.

(考案が解決しようとする問題点) 前項で説明した二例のスパツタリング装置は、
何れも薄膜の形成速度が速いといつた理由でそれ
なりに良く用いられているが、基板の表面に付着
形成される薄膜の膜厚の均一性、薄膜の均質性等
の観点からすると、未だ以下に説明するような問
題点を持つている。
(Problems to be solved by the invention) The two examples of sputtering devices explained in the previous section are
All of these methods are often used because they are said to form thin films at a fast rate, but from the viewpoint of the uniformity of the thickness of the thin film deposited on the surface of the substrate, the homogeneity of the thin film, etc. It has problems as explained in the following.

即ち、第一の従来の技術では、密封槽内に反応
ガスが供給される側と、該反応ガスが密封槽から
排気される側とで、該反応ガスの分圧に差が生じ
る為、前記ガスの拡散が必ずしも充分に行われ
ず、反応ガスは均一性に乏しい。従つて、スパツ
タ蒸発した物質との反応が不均一になり、基板の
表面に付着形成される薄膜の膜厚が不均一になつ
てしまうといつた問題点がある。
That is, in the first conventional technique, there is a difference in the partial pressure of the reaction gas between the side where the reaction gas is supplied into the sealed tank and the side where the reaction gas is exhausted from the sealed tank. Gas diffusion is not always sufficient, and the reaction gas has poor uniformity. Therefore, there is a problem that the reaction with the sputtered evaporated substance becomes non-uniform, and the thickness of the thin film deposited on the surface of the substrate becomes non-uniform.

また、不活性ガス供給管の噴射孔の位置は該タ
ーゲツトに近接しているので、該噴射孔の付近が
スパツタ蒸発してターゲツトの原子と混合するこ
とがあつて、基板の表面に不純物を含む薄膜が付
着形成されてしまうといつた問題点がある。
In addition, since the injection hole of the inert gas supply pipe is located close to the target, spatter may evaporate near the injection hole and mix with the atoms of the target, resulting in impurities on the surface of the substrate. There is a problem when a thin film is formed.

また、第二の従来の技術では、混合ガスが供給
される。即ち、供給前に所定量づつのArとNと
を拡散混合するが、拡散混合には略一週間も要す
ることもあつて、適宜混合ガスの混合比を変更す
ることが難しく、急を要する作業条件の変更に対
しての対応が困難であるといつた問題点もある。
Furthermore, in the second conventional technique, a mixed gas is supplied. That is, predetermined amounts of Ar and N are mixed by diffusion before supply, but diffusion mixing can take about a week, making it difficult to change the mixing ratio of the mixed gas as needed, making it an urgent task. Another problem is that it is difficult to respond to changes in conditions.

従つて、本考案は以上のような問題点の解決を
図る為になされたものであつて、必要に応じて適
宜ガスの混合比を変更することができ、膜厚の均
一性が優れると共に、純度の高い薄膜を基板の表
面に付着形成させることのできる反応性スパツタ
リング用マグネトロンカソードの提供を目的とす
る。
Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a magnetron cathode for reactive sputtering which allows the gas mixture ratio to be changed appropriately as needed, has excellent film thickness uniformity, and is capable of depositing and forming a high-purity thin film on the surface of a substrate.

(問題点を解決するための手段) 本考案に係る反応性スパツタリング用マグネト
ロンカソードの構成は、ターゲツトと平行に、該
ターゲツトをスパツタ蒸発させる複数の磁石を備
えてなる反応性スパツタリング用マグネトロンカ
ソードにおいて、前記ターゲツトの外部から、該
ターゲツトと磁石の間に反応性ガスを供給する導
入孔を設けると共に、前記ターゲツトに該ターゲ
ツトを収容する密封槽内の不活性ガスに向かつて
反応性ガスを噴射する複数の噴射孔を設けたこと
を特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The structure of the magnetron cathode for reactive sputtering according to the present invention is that the magnetron cathode for reactive sputtering is provided with a plurality of magnets parallel to a target for sputtering the target. A plurality of inlet holes are provided for supplying a reactive gas from the outside of the target between the target and the magnet, and the reactive gas is injected into the target toward an inert gas in a sealed tank housing the target. It is characterized by having injection holes.

(作用) 本考案は、スパツタリング用マグネトロンカソ
ードを以上のような構成にしたので、所定量の反
応性性ガスが導入孔を通つてターゲツトの内側と
磁石の外側の間の空間に供給される。そして、前
記空間内に充満した反応性ガスは複数の噴射孔か
ら、該ターゲツトの外方に向かつて音速状態で噴
射する。
(Function) In the present invention, the magnetron cathode for sputtering is constructed as described above, so that a predetermined amount of reactive gas is supplied to the space between the inside of the target and the outside of the magnet through the introduction hole. The reactive gas filling the space is injected from a plurality of injection holes toward the outside of the target at the speed of sound.

前記ターゲツトの外周廻りには不活性ガスが介
在しているから、該ターゲツトは不活性ガスの作
用によつて正常にスパツタ蒸発すると共に、スパ
ツタ蒸発した該ターゲツトの原子は反応ガスと確
実に反応し、膜厚の均一性の優れた反応生成物の
薄膜を基板の表面に付着形成する。
Since an inert gas is present around the outer periphery of the target, the target is sputter-evaporated normally by the action of the inert gas, and the sputter-evaporated atoms of the target are sure to react with the reaction gas. , a thin film of the reaction product with excellent film thickness uniformity is deposited on the surface of the substrate.

そして、前記ターゲツトの付近には第一の従来
のスパツタリング装置のように、ターゲツトと材
質が相違する反応性ガスの供給管がないので、ス
パツタ蒸発した該供給管の原子が飛散することは
ない。さらに、反応性ガスの供給量を適宜調整す
ることにより、混合ガスの混合比を簡単に変更す
ることができる。
Further, unlike the first conventional sputtering apparatus, there is no supply pipe for a reactive gas made of a different material from the target in the vicinity of the target, so the sputter-evaporated atoms in the supply pipe will not be scattered. Furthermore, by appropriately adjusting the supply amount of the reactive gas, the mixing ratio of the mixed gas can be easily changed.

(実施例) 本考案の実施例を、その正断面図の第1図と、
第1図の−断面図の第2図とに基づいて以下
に説明する。
(Example) An example of the present invention is shown in FIG. 1, which is a front sectional view thereof, and
The following description will be made based on FIG. 1 and FIG. 2 which is a cross-sectional view.

即ち、第1図において示す符号1は上端が開口
する管状の支柱1であり、該支柱1で、該支柱1
の上下方向に等間隔で、かつ同極を対向させて四
つの環状の磁石2を支持した。そして、該磁石2
を囲繞し、天蓋を有すると共に、外周の上下方向
に連続し、かつ周方向に等間隔の縦溝4八本を周
設したターゲツト支え3を前記支柱1と同心に立
設し、該支柱1の外側とターゲツト支え3の内側
の間にこれらの下部から冷却水を供給する供給孔
5を穿設した。また、前記支え3には有天蓋円筒
状の純度99.999%の純チタンからなるターゲツト
6を外嵌すると共に、下端面を前記支え3の基部
に形成した面に当接させ、かつ該支え3の上端で
ターゲツト6の天蓋の下面を支持した。
That is, the reference numeral 1 shown in FIG. 1 is a tubular support 1 whose upper end is open;
Four annular magnets 2 were supported at equal intervals in the vertical direction and with the same poles facing each other. And the magnet 2
A target support 3, which surrounds the target support 3 and has a canopy and has 4 eight vertical grooves continuous in the vertical direction of the outer periphery and circumferentially spaced at equal intervals, is erected concentrically with the support 1. A supply hole 5 was bored between the outside of the target support 3 and the inside of the target support 3 for supplying cooling water from below. Further, a target 6 made of 99.999% pure titanium having a cylindrical shape with a canopy is fitted onto the support 3, and the lower end surface is brought into contact with a surface formed at the base of the support 3. The upper end supported the lower surface of Target 6's canopy.

そして、該ターゲツト6には、径方向の中心を
中心として等間隔の放射状に該ターゲツト6の壁
を貫通する八つの噴射孔7の組七組を、該ターゲ
ツト6の上下方向に等間隔に設け、かつ各々の噴
射孔7のターゲツト6の内側の開口部を前記支え
3に周設した縦溝4の位置に合致させた。
Seven sets of eight injection holes 7 are provided in the target 6 at equal intervals in the vertical direction of the target 6, which penetrate the wall of the target 6 radially at equal intervals around the radial center. , and the opening inside the target 6 of each injection hole 7 was aligned with the position of the vertical groove 4 provided around the support 3.

また、前記ターゲツト6の内周面と縦溝4とに
よつて画成されたガス室9の下部各々に、下部外
方から供給されるNを供給する導入孔8を穿設し
た。さらに、前記支え3の下部を電極6aに固着
するターゲツト押え3aの外周を絶縁物からなる
シールド6bで囲繞した構成の同軸マグネトロン
カソード10を密封槽11内に密封可能に略収容
する構成にした。
Further, in each lower part of the gas chamber 9 defined by the inner circumferential surface of the target 6 and the vertical groove 4, an introduction hole 8 for supplying N supplied from the outside of the lower part was bored. Further, a coaxial magnetron cathode 10, which has a structure in which the outer periphery of a target holder 3a whose lower part of the support 3 is fixed to an electrode 6a is surrounded by a shield 6b made of an insulating material, is substantially housed in a sealed tank 11 in a hermetically sealed manner.

また、図示省略したが、前記ターゲツト6の外
周廻りに、該ターゲツト6の廻りを公転可能であ
つて、かつ着脱自在な基板を配設した。
Further, although not shown in the drawings, a substrate is provided around the outer periphery of the target 6, which can revolve around the target 6 and is detachable.

従つて、前記導入孔8からガス室9にNを供給
すると、該Nはターゲツト6に設けられた噴射孔
7から噴出する。
Therefore, when N is supplied to the gas chamber 9 from the introduction hole 8, the N is ejected from the injection hole 7 provided in the target 6.

次いで、前記ターゲツト6、基板等に交流電圧
を印加すると、既に該ターゲツト6の外周廻りに
はArが介在しているので、該Arによつてチタン
からなるターゲツト6がスパツタ蒸発すると共
に、スパツタ蒸発したチタンとNとが反応して窒
化チタンが生成される。
Next, when an alternating current voltage is applied to the target 6, the substrate, etc., since Ar is already present around the outer periphery of the target 6, the target 6 made of titanium is spatter-evaporated by the Ar, and the spatter evaporates. The titanium and N react with each other to produce titanium nitride.

そして、該窒化チタンはターゲツト6の外周廻
りに配設されている基板の表面に向かつて飛散
し、前記基板の表面には窒化チタンの薄膜が付着
形成される。
Then, the titanium nitride scatters toward the surface of the substrate disposed around the outer periphery of the target 6, and a thin film of titanium nitride is deposited on the surface of the substrate.

従つて、従来のスパツタリング装置では、薄膜
の膜質に20〜30%に及ぶ不均一があつたが、本実
施例では基板全面に化学量論的組成比を有する薄
膜を形成させることができた。
Therefore, in the conventional sputtering apparatus, the quality of the thin film was uneven by 20 to 30%, but in this example, a thin film having a stoichiometric composition could be formed over the entire surface of the substrate.

また、薄膜の付着形成に際して、前記ターゲツ
ト6下部外周廻りのターゲツト押え3aのスパツ
タ蒸発する原子はシールド6bによつて遮蔽さ
れ、基板に向かつて飛散しないので、基板に付着
形成された薄膜に含有されている不純物はターゲ
ツト6である純チタンの純度に対応して極微量で
あつて、従来のスパツタリング装置では、その純
度が99.5〜99.9%であるのに対して、本考案では
99.99%であつた。
Furthermore, when forming a thin film, atoms sputtered and evaporated from the target holder 3a around the lower outer periphery of the target 6 are shielded by the shield 6b and do not scatter toward the substrate, so that they are not contained in the thin film formed on the substrate. The amount of impurities contained in sputtering is extremely small, corresponding to the purity of pure titanium, which is target 6. In contrast to conventional sputtering equipment, which has a purity of 99.5 to 99.9%, in the present invention, the purity is 99.5 to 99.9%.
It was 99.99%.

また、本実施例では、ArとNの供給量を各々
調整することにより、両ガスの供給割合を簡単に
変更することができるので、チタンのスパツタ蒸
発量に見合つた窒化チタンを生成させることがで
き、基板の表面へのチタン薄膜の成形能率の向上
も可能になつた。
Furthermore, in this example, by adjusting the supply amounts of Ar and N, the supply ratio of both gases can be easily changed, so it is possible to generate titanium nitride commensurate with the sputter evaporation amount of titanium. It has also become possible to improve the efficiency of forming titanium thin films on the surface of substrates.

また、前記支え3の内側と磁石2の外側の間に
冷却水を供給するのは薄膜の形成に際し、200〜
300℃程度の温度にする必要があるので、このよ
うな高温に基づく磁石2の性能低下を防止すると
ころにある。
In addition, cooling water is supplied between the inside of the support 3 and the outside of the magnet 2 when forming a thin film.
Since the temperature needs to be about 300°C, the purpose is to prevent the performance of the magnet 2 from deteriorating due to such high temperatures.

なお、この実施例では、前記導入孔8からガス
室9にNを供給したが、予め所定量づつのArと
Nとを混合した混合ガスを、該導入孔8から前記
ガス室9に供給することもできるし、さらに該導
入孔8の他にArの導入孔を設けると共に、電極
6aの内部にガスの混合室を設け、該混合室内に
ArとNとを供給混合した上で前記ガス室9内に
供給することも可能である。
In this embodiment, N was supplied to the gas chamber 9 from the introduction hole 8, but a mixed gas prepared by mixing predetermined amounts of Ar and N in advance was supplied from the introduction hole 8 to the gas chamber 9. In addition, an Ar introduction hole may be provided in addition to the introduction hole 8, and a gas mixing chamber may be provided inside the electrode 6a.
It is also possible to supply and mix Ar and N into the gas chamber 9.

また、本実施例では基板の表面に窒化チタンの
薄膜を付着形成させる例について説明したが、他
の物質、例えば炭化チタン、酸化チタン、窒化ア
ルミニウム、ジルコニア、酸化シリコン等に対し
ても本考案を適応することができる。
Furthermore, although this example describes an example in which a thin film of titanium nitride is deposited and formed on the surface of a substrate, the present invention can also be applied to other materials such as titanium carbide, titanium oxide, aluminum nitride, zirconia, and silicon oxide. Able to adapt.

さらに、本考案のターゲツト6では、その外周
に複数の噴射孔7を穿設したが、一端面に、径方
向の中心を中心として放射状の溝を刻設した環状
のターゲツト環を積層状に積み重ねて前記ターゲ
ツト6を構成することもできる。
Furthermore, in the target 6 of the present invention, a plurality of injection holes 7 are bored on its outer periphery, and an annular target ring with radial grooves carved around the radial center on one end surface is stacked in a stacked manner. The target 6 can also be constructed using the following methods.

なお、以上の実施例では円筒状のマグネトロン
カソードの例について説明したが、従来の技術の
項において説明した平板電極対向型の反応性スパ
ツタリング装置に対しても、本考案の構成を適用
することができる。
In the above embodiment, an example of a cylindrical magnetron cathode was explained, but the configuration of the present invention can also be applied to the reactive sputtering device of the flat electrode facing type explained in the section of the prior art. can.

(考案の効果) 本考案の反応性スパツタリング用マグネトロン
カソードは、ターゲツトと磁石の間に反応ガスを
供給する導入孔を設けると共に、前記ターゲツト
にその内側から外方に向かつて反応性ガスを噴出
する複数の噴射孔を設けた構成にした。
(Effects of the invention) The magnetron cathode for reactive sputtering of the invention has an introduction hole for supplying a reactive gas between the target and the magnet, and also spouts the reactive gas outward from the inside of the target. It has a configuration with multiple injection holes.

本考案は以上のような構成にしたので、反応性
ガスの供給量を適宜調整することにより、密封槽
内の混合ガスの混合比を簡単に変更することがで
きるので、急を要する作業条件の変更に対しても
容易に対応できるようになつたばかりでなく、不
活性ガスによるターゲツトのスパツタ蒸発量に見
合つた反応ガスの供給が可能である為、より効率
的に反応生成物を生成することができるという効
果も生じてきた。
Since the present invention has the above-mentioned configuration, the mixing ratio of the mixed gas in the sealed tank can be easily changed by appropriately adjusting the supply amount of the reactive gas. Not only is it easier to adapt to changes, but it is also possible to supply a reaction gas that matches the amount of sputtering evaporation of the target using inert gas, allowing reaction products to be generated more efficiently. It has also had the effect of making it possible.

また、ターゲツトの外周廻りには不活性ガスが
介在しているので、該ターゲツトは不活性ガスに
よつてスパツタ蒸発され、該スパツタ蒸発したタ
ーゲツトの原子は噴射孔から噴出する反応性ガス
と反応して確実に反応生成物になつて、前記ター
ゲツトの外方に向かつて飛散するので、該ターゲ
ツトの外周廻りに配設された基板の表面には、膜
厚の均一性が優れた反応生成物の薄膜を付着形成
させることができるようになつた。
Furthermore, since an inert gas is present around the outer periphery of the target, the target is sputter-evaporated by the inert gas, and the atoms of the sputter-evaporated target react with the reactive gas ejected from the injection hole to reliably become reaction products which are scattered outward from the target. As a result, a thin film of reaction products with excellent film thickness uniformity can be deposited on the surface of a substrate disposed around the outer periphery of the target.

さらに、前記ターゲツトの付近には、該ターゲ
ツトとは材質が相違する反応ガスの供給管がない
ので、基板の表面に高純度の薄膜を付着形成させ
ることができるようになつた。
Furthermore, since there is no supply pipe for a reaction gas made of a material different from that of the target in the vicinity of the target, it has become possible to deposit and form a highly pure thin film on the surface of the substrate.

従つて、本考案によつて、必要に応じて適宜ガ
スの混合比を変更することができ、厚さの均一性
が優れると共に、高純度の薄膜を基板の表面に付
着形成させることのできる極めて優れ、かつ有用
な反応性スパツタリング用マグネトロンカソード
を実現することができたのである。
Therefore, according to the present invention, the gas mixture ratio can be changed as necessary, the thickness is excellent in uniformity, and a highly pure thin film can be deposited on the surface of the substrate. We were able to realize an excellent and useful magnetron cathode for reactive sputtering.

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

第1図は本考案の実施例の正断面図、第2図は
第1図の−断面図、第3図は第1の従来の技
術の反応性スパツタリング装置の構成説明図、第
4図は第2の反応性スパツタリング装置の構成説
明図である。 1……支柱、2……環状磁石、3……ターゲツ
ト支え、3a……ターゲツト押え、4……縦溝、
5……冷却水供給孔、6……ターゲツト、6b…
…シールド、7……噴射孔、8……窒素ガス導入
孔、9……ガス室、10……同軸マグネトロンカ
ソード、11……密封槽。
FIG. 1 is a front cross-sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken from FIG. FIG. 3 is a configuration explanatory diagram of a second reactive sputtering device. 1... Post, 2... Annular magnet, 3... Target support, 3a... Target holder, 4... Vertical groove,
5...Cooling water supply hole, 6...Target, 6b...
... Shield, 7 ... Injection hole, 8 ... Nitrogen gas introduction hole, 9 ... Gas chamber, 10 ... Coaxial magnetron cathode, 11 ... Sealed tank.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ターゲツトと平行に、該ターゲツトをスパツタ
蒸発させる複数の磁石を備えてなる反応性スパツ
タリング用マグネトロンカソードにおいて、前記
ターゲツトの外部から、該ターゲツトと磁石の間
に反応性ガスを供給する導入孔を設けると共に、
前記ターゲツトに該ターゲツトを収容する密封槽
内の不活性ガスに向かつて反応性ガスを噴射する
複数の噴射孔を設けたことを特徴とする反応性ス
パツタリング用マグネトロンカソード。
A magnetron cathode for reactive sputtering is provided with a plurality of magnets for sputtering the target in parallel with the target, and an introduction hole is provided for supplying a reactive gas from the outside of the target between the target and the magnet. ,
A magnetron cathode for reactive sputtering, characterized in that the target is provided with a plurality of injection holes for injecting reactive gas toward an inert gas in a sealed tank containing the target.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53114787A (en) * 1977-03-18 1978-10-06 Ulvac Corp Target for high profitable sputtering apparatus
JPS58110673A (en) * 1981-12-23 1983-07-01 Hitachi Ltd Reactive sputtering device

Patent Citations (2)

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