JPS626639B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄膜作製法の一種であるスパツタ法
において、少くとも1個の開口部を有する中空容
器状のターゲツトを用いることにより、高品質の
膜を高速に形成することのできるスパツタ装置に
関するものである。Detailed Description of the Invention The present invention enables high-quality films to be formed at high speed by using a hollow container-shaped target having at least one opening in the sputtering method, which is a type of thin film manufacturing method. The present invention relates to a sputtering device that can be used for sputtering.
スパツタ法は、種々の金属膜あるいは化合物膜
形成の手法として広く利用されている。特に近
年、各種の高速スパツタ方式も開発され、膜形成
速度の点でも大幅な改善が図られつつあり、薄膜
電子部品をはじめ多方面への利用が期待されてい
る。 The sputtering method is widely used as a method for forming various metal films or compound films. In particular, in recent years, various high-speed sputtering methods have been developed, and significant improvements are being made in terms of film formation speed, and they are expected to be used in a wide variety of fields, including thin-film electronic components.
最も一般的なスパツタ方式としては平板ターゲ
ツトを用いる2極スパツタ方式があるが、この方
式は膜形成速度が遅く、また不純物を膜中に含有
しやすいという欠点がある。膜形成速度を改善す
るものとしては、電界と磁界が直交するいわゆる
マグネトロン放電を利用して雰囲気ガスのイオン
化を促進するマグネトロンスパツタ方式、あるい
は熱電子放出用の熱陰極(タングステンフイラメ
ント)を設けた3極スパツタ方式等が提案されて
いる。 The most common sputtering method is a two-pole sputtering method using a flat target, but this method has the drawbacks of slow film formation and the tendency to contain impurities in the film. To improve the film formation speed, there is a magnetron sputtering method that uses so-called magnetron discharge, where the electric and magnetic fields are orthogonal, to promote ionization of the atmospheric gas, or a hot cathode (tungsten filament) for thermionic emission. A three-pole sputter method has been proposed.
しかし、こうした新しい方式を採用するスパツ
タ装置にも依然として次のような問題点が残され
ている。すなわち、マグネトロン方式、3極方式
のいずれにおいても、スパツタを行うのに必要な
放電プラズマが膜形成部分に接しているため、プ
ラズマの影響(特に高速イオンによる膜構造の破
壊あるいは不純物ガスの膜中への取り込みなど)
が避け難いことである。また、3極スパツタ方式
では、タングステンフイラメントからの発熱のた
め、スパツタ槽内の温度が極めて高くなり、膜形
成部分の温度上昇が避けられない。この温度上昇
は膜形成には不所望である。さらには、熱電子放
出のためのタングステンフイラメントから発生す
るタングステン蒸気が膜中に不純物として混入す
るなどの欠点がある。 However, the following problems still remain in sputtering apparatuses employing this new method. In other words, in both the magnetron method and the three-electrode method, the discharge plasma necessary for sputtering is in contact with the film formation area, so the effects of the plasma (especially destruction of the film structure by high-speed ions or impurity gas in the film) etc.)
is difficult to avoid. Furthermore, in the three-pole sputtering method, the temperature inside the sputtering tank becomes extremely high due to heat generation from the tungsten filament, and an increase in temperature at the film forming portion is unavoidable. This temperature increase is undesirable for film formation. Furthermore, there is a drawback that tungsten vapor generated from a tungsten filament for emitting thermionic electrons mixes into the film as an impurity.
本発明の目的は、こうした従来装置の欠点を除
去したスパツタ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sputtering device that eliminates the drawbacks of the conventional devices.
本発明は、基板ホルダーと、この基板ホルダー
に対向して配置したターゲツトホルダーと、この
ターゲツトホルダーに支持されるターゲツトとを
具えるスパツタ装置において、前記ターゲツトは
2次電子を閉じ込めるために中空容器状に形成さ
れかつ前記基板ホルダーと対向する面には該基板
ホルダーと対向する側の該ターゲツトの中空部の
面積よりも小さい面積を有する放電持続用の開口
部を設けたことを特徴とするものである。 The present invention provides a sputtering apparatus comprising a substrate holder, a target holder disposed opposite to the substrate holder, and a target supported by the target holder, wherein the target has a hollow container shape to confine secondary electrons. and is characterized in that the surface facing the substrate holder is provided with an opening for sustaining discharge having an area smaller than the area of the hollow part of the target on the side facing the substrate holder. be.
本発明は、放電プラズマを中空容器状ターゲツ
トの中に閉じこめることにより、電子によるスパ
ツタガスの実効的な電離効率を極めて高くできる
とともに、放電プラズマを膜形成部分から分離す
る結果、膜形成にあたつて放電の影響を受け離い
という認識にもとづいている。 By confining the discharge plasma in a hollow container-shaped target, the present invention can extremely increase the effective ionization efficiency of the sputtering gas by electrons, and as a result of separating the discharge plasma from the film forming part, it is possible to improve the efficiency during film formation. This is based on the recognition that it is not affected by electrical discharge.
以下、本発明を図面に基いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.
第1図は、本発明を従来の2極スパツタ装置に
適用した実施例を示す。このスパツタ装置は、円
筒容器状のスパツタ槽1を具え、このスパツタ槽
は、スパツタ用ガス導入口2と排気口3とを有し
ている。この排気口3は、真空排気系(図示せ
ず)に連結されている。このスパツタ槽1内に
は、上部に円筒状の基板ホルダー4と、下部に円
筒状のターゲツトホルダー5とを互いに対向して
設ける。これら基板ホルダー4およびターゲツト
ホルダー5の内部は冷却水が循環できる構造とな
つており、各通水管6および7がスパツタ槽の上
壁8および底壁9を貫通している。ターゲツトホ
ルダー5とスパツタ槽1とは電気的に絶縁してい
る。 FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a conventional two-pole sputtering device. This sputtering device includes a cylindrical sputtering tank 1, which has a sputtering gas inlet 2 and an exhaust port 3. This exhaust port 3 is connected to a vacuum exhaust system (not shown). Inside this sputtering tank 1, a cylindrical substrate holder 4 at the top and a cylindrical target holder 5 at the bottom are provided facing each other. The interiors of the substrate holder 4 and target holder 5 are constructed to allow circulation of cooling water, and water pipes 6 and 7 pass through the top wall 8 and bottom wall 9 of the sputtering tank. The target holder 5 and the sputtering tank 1 are electrically insulated.
基板ホルダー4の下面には、基板10を設け
る。他方、ターゲツトホルダー5の上面には中空
円筒容器状ターゲツト11を設ける。このターゲ
ツトは、その上壁に1個の円形開口部12を具え
ている。ターゲツトホルダー5とターゲツト11
とを、ターゲツトの上壁部を除いて、シールド板
13で取り囲み、このシールド板をスパツタ槽に
接続する。このシールド板13は、ターゲツト外
壁面における無用なスパツタ放電を抑制するため
のものである。基板10およびターゲツト11
は、それぞれ、基板ホルダー4およびターゲツト
ホルダー5によつて冷却される。 A substrate 10 is provided on the lower surface of the substrate holder 4. On the other hand, a hollow cylindrical container-shaped target 11 is provided on the upper surface of the target holder 5. This target has a circular opening 12 in its upper wall. Target holder 5 and target 11
The target is surrounded by a shield plate 13, except for the upper wall part, and this shield plate is connected to a sputtering tank. This shield plate 13 is for suppressing unnecessary spatter discharge on the outer wall surface of the target. Substrate 10 and target 11
are cooled by a substrate holder 4 and a target holder 5, respectively.
基板10とターゲツト11との間には、円形平
板状シヤツタ14と、中央に円形開口部15を有
する円形シールド板16とを設ける。図面を簡単
にするため、これらシヤツタ14およびシールド
板16を支持する機構は省略している。シヤツタ
14は、不純物を含んだ最初のスパツタされた粒
子の蒸気を取り除くためのものであり、図に矢印
17で示すように底壁9に対して平行回転移動可
能に支持されている。また、シールド板16は、
ターゲツト表面で起こる不要な放電を抑制し、タ
ーゲツト内部で起る放電を安定化させ、一部放電
条件を制御するためのものである。 A circular flat shutter 14 and a circular shield plate 16 having a circular opening 15 in the center are provided between the substrate 10 and the target 11. To simplify the drawing, mechanisms for supporting the shutter 14 and shield plate 16 are omitted. The shutter 14 is for removing vapor of the first sputtered particles containing impurities, and is supported so as to be rotatably movable parallel to the bottom wall 9, as shown by an arrow 17 in the figure. Further, the shield plate 16 is
This is to suppress unnecessary discharge occurring on the target surface, stabilize the discharge occurring inside the target, and partially control the discharge conditions.
ターゲツトホルダー5を、直流電圧電源18の
負端子に接続し陰極とする。他方、スパツタ槽
1、したがつて基板ホルダー4を接地して陽極と
する。 The target holder 5 is connected to the negative terminal of a DC voltage power source 18 to serve as a cathode. On the other hand, the sputtering tank 1 and therefore the substrate holder 4 are grounded and serve as an anode.
次に、以上のような構造のスパツタ装置の動作
を説明する。 Next, the operation of the sputtering apparatus having the above structure will be explained.
排気口3を経てスパツタ槽内を排気するととも
に、ガス導入口2を経てスパツタ用のガス、たと
えばアルゴンガスを一定量供給する。ターゲツト
ホルダー5は、直流高電圧源18の負端子に接続
されているので負の電位が印加される。所望のス
パツタ条件をセツトするのに先立ち、放電を点弧
する必要があるが、点弧はガス圧を高くするか、
あるいは高電圧をターゲツトホルダー5に印加す
ることにより行う。 The interior of the sputtering tank is evacuated through the exhaust port 3, and a fixed amount of sputtering gas, such as argon gas, is supplied through the gas inlet 2. Since the target holder 5 is connected to the negative terminal of the DC high voltage source 18, a negative potential is applied thereto. Prior to setting the desired sputtering conditions, it is necessary to ignite the discharge, which can be done by increasing the gas pressure or
Alternatively, this can be done by applying a high voltage to the target holder 5.
ターゲツト11の内部空間に存在する正のアル
ゴンイオンが電位勾配によつて加速され、ターゲ
ツト内壁面に衝突する。この加速アルゴンイオン
によつてはじき飛ばされたターゲツト内壁のター
ゲツト原子(または分子)は、ターゲツト開口部
12を拡散して抜けて行き、シールド板16の開
口部15を通過して基板10に到達して膜を形成
する。このとき、ターゲツト内壁から同時に多数
の2次電子が飛び出すが、この2次電子はターゲ
ツトの中空部内に閉じ込められ、この電子によつ
て中性アルゴン原子が電離され正のアルゴンイオ
ンに変わる。以上のプロセスを繰り返しながらド
ーナツ状の比較的高い密度の安定な放電プラズマ
がターゲツト内部に形成される。平衡状態では、
一定数の電子がターゲツトの開口部を抜けて放出
され、安定な放電が接続する。その結果得られる
一定数のスパツタされた粒子が基板上に安定な膜
形成を可能にしている。 Positive argon ions existing in the internal space of the target 11 are accelerated by the potential gradient and collide with the inner wall surface of the target. The target atoms (or molecules) on the inner wall of the target that are repelled by the accelerated argon ions diffuse through the target opening 12, pass through the opening 15 of the shield plate 16, and reach the substrate 10. Forms a film. At this time, a large number of secondary electrons simultaneously fly out from the inner wall of the target, but these secondary electrons are confined within the hollow part of the target, and the neutral argon atoms are ionized by these electrons and converted into positive argon ions. While repeating the above process, a donut-shaped stable discharge plasma with relatively high density is formed inside the target. In equilibrium,
A fixed number of electrons are ejected through the target aperture and a stable discharge is established. The resulting number of sputtered particles allows stable film formation on the substrate.
なお、シヤツタ14は、不純物を含んだ最初の
スパツタされた粒子の蒸気を取り除く段階では、
ターゲツト11と基板10との間をしや断する位
置に置き、その後はシヤツタを底壁9に対して平
行回転移動させて通路をあけ、ターゲツト原子が
基板に到達するようにする。 Note that the shutter 14 removes the vapor of the first sputtered particles containing impurities.
The shutter is placed at a position where it cuts between the target 11 and the substrate 10, and then the shutter is rotated parallel to the bottom wall 9 to open a passage so that the target atoms can reach the substrate.
本出願人は、以上の実施例装置の効果を確かめ
るためにターゲツトの形状等を変えて各種の実験
を行なつた。実験は、第2a図および第2b図に
示すように、前記実施例において説明した1個の
円形開口部12を有する中空円筒容器状ターゲツ
ト11と、1個の円形開口部19を有する中空直
方体容器状ターゲツト20とについて行つた。 The present applicant conducted various experiments by changing the shape of the target, etc., in order to confirm the effects of the above-described embodiment apparatus. As shown in FIGS. 2a and 2b, the experiment was carried out using a hollow cylindrical container-shaped target 11 having one circular opening 12 as described in the above embodiment, and a hollow rectangular parallelepiped container having one circular opening 19. The target was 20.
アルゴン圧PArを変えた場合(10mTorrと
20mTorr)に得られる直流放電特性を第3図に示
す。第3図に示すグラフの縦軸は印加電圧V(ボ
ルト)を、横軸は放電電流I(アンペア)を示
す。ターゲツトは、材料がタングステンWで開口
部の直径が約7mmの直方体容器状ターゲツトと、
材料がニオブNbで開口部の直径が約6mmの円筒
容器状ターゲツトとについて行なつた。 When changing the argon pressure P Ar (10 mTorr and
Figure 3 shows the DC discharge characteristics obtained at 20mTorr). The vertical axis of the graph shown in FIG. 3 represents the applied voltage V (volts), and the horizontal axis represents the discharge current I (amperes). The target is a rectangular parallelepiped container-shaped target made of tungsten W and having an opening diameter of about 7 mm.
The experiment was carried out using a cylindrical container-shaped target made of niobium Nb and having an opening diameter of about 6 mm.
この実験結果によれば、Nbの場合特徴的なI
∝Vn特性が観察される。ここに、nは電子の電
離効率を反映する指標であり、PAr=20mTorrに
おいては約20となる。この値は高速同軸マグネト
ロンで報告されている値(n9)に比べて高
く、ターゲツト内部で効率の高いイオン化が行な
われていることがわかる。例えばNbの場合、電
圧200〜500Vで電流は1Aを越える値に達してい
る。これは電圧の上昇と共に電流がゆつくり増加
する通常の異常グロー放電と異なり、ほぼ電圧は
一定で急激に電流が増加する新しい放電モードが
観察される。実験結果にみられる放電特性の相違
は、高温度化における各金属の熱電子放出係数の
差に関係しているものと考えられる。いずれにし
ても、比較的低い印加電圧のもとで高い電力を投
入することができる点が注目される。 According to this experimental result, in the case of Nb, the characteristic I
∝V n characteristics are observed. Here, n is an index reflecting the electron ionization efficiency, and is approximately 20 when P Ar =20 mTorr. This value is higher than the value (n9) reported for high-speed coaxial magnetrons, and it can be seen that highly efficient ionization is performed inside the target. For example, in the case of Nb, the current reaches a value exceeding 1A at a voltage of 200 to 500V. This is different from normal abnormal glow discharge where the current slowly increases as the voltage rises, but a new discharge mode is observed where the voltage is almost constant and the current increases rapidly. The difference in discharge characteristics seen in the experimental results is thought to be related to the difference in thermionic emission coefficient of each metal at high temperatures. In any case, it is noteworthy that high power can be input with a relatively low applied voltage.
次に、アルゴン圧PArを一定(20mTorr)とし
たときに得られる基板上での最大膜堆積速度RD
(Å/min)と投入電力(ワツト)との関係を第
4図に示す。試験したターゲツトは、材料がタン
グステンで開口部の直径が約7mmの中空直方体容
器状のものと、材料がニオブで開口部の直径が約
6mmの中空直方体容器状のものと、材料がNbで
開口部の直径が約12mmの中空円筒容器状のものと
である。これら各ターゲツトについての実験結果
を、第4図のグラフにそれぞれ直線a,b,cで
示す。以上の実験結果によれば、最大膜堆積速度
RDは電力の増加とともに直線的に増加する。タ
ングステンでは1分間に約1000Åの膜堆積が可能
であつた。この値は、ほぼ同面積の平板ターゲツ
トを直流2極スパツタして得られている値に比べ
10倍以上高い。なお、ほぼ等しい形状のタングス
テンならびにニオブで得られるRDを比較する
と、タングステンでは約1.5倍高い値となつてい
る。等しい加速電圧のもとでは両金属のスパツタ
率はほぼ等しい。しかし、第3図に示すように投
入電力一定の条件下ではタングステンの場合より
高い電圧が印加されており、その結果スパツタ率
が増加しRDが増大したものと理解される。また
開口部の直径が大きくなるとRDは減少する傾向
が見い出せた。これはプラズマ密度の減少に対応
している。 Next, the maximum film deposition rate R D on the substrate obtained when the argon pressure P Ar is kept constant (20 mTorr)
FIG. 4 shows the relationship between (Å/min) and input power (watts). The tested targets were a hollow rectangular container made of tungsten with an opening diameter of approximately 7 mm, a hollow rectangular container made of niobium with an opening diameter of approximately 6 mm, and a hollow rectangular container made of Nb with an opening diameter of approximately 6 mm. It is a hollow cylindrical container with a diameter of about 12 mm. The experimental results for each of these targets are shown in the graph of FIG. 4 by lines a, b, and c, respectively. According to the above experimental results, the maximum film deposition rate R D increases linearly as the power increases. With tungsten, it was possible to deposit a film of about 1000 Å per minute. This value is compared to the value obtained by direct current two-pole sputtering on a flat target with approximately the same area.
More than 10 times higher. Note that when comparing the R D obtained with tungsten and niobium, which have approximately the same shape, tungsten has a value about 1.5 times higher. Under equal accelerating voltages, the sputtering rates of both metals are approximately equal. However, as shown in FIG. 3, under the condition of constant input power, a higher voltage was applied than in the case of tungsten, and as a result, it is understood that the spatter rate increased and R D increased. It was also found that R D tends to decrease as the diameter of the opening increases. This corresponds to a decrease in plasma density.
以上説明したところから明らかなように、従来
の2極スパツタ装置では、2次電子による中性ア
ルゴン原子の電離効率が極めて低く、取り出せる
スパツタ粒子が少なかつたのに対し、本実施例ス
パツタ装置によればターゲツト内壁面がプラズマ
を閉じ込める形状であるため、2次電子によるア
ルゴンガスの実効的な電離効率が極端に高くな
り、高速膜形成が実現されるという効果を有して
いる。実験によれば、通常の2極スパツタ装置に
比べて膜形成速度が10倍以上高くなることが確か
められた。 As is clear from the above explanation, in the conventional two-pole sputtering device, the efficiency of ionizing neutral argon atoms by secondary electrons was extremely low, and the number of sputtered particles that could be taken out was small. According to this method, since the inner wall surface of the target has a shape that confines the plasma, the effective ionization efficiency of the argon gas by secondary electrons becomes extremely high, which has the effect of realizing high-speed film formation. Experiments have confirmed that the film formation rate is more than 10 times higher than that of a normal two-pole sputtering device.
また、マグネトロンスパツタ方式あるいは3極
スパツタ方式のいずれも、磁石あるいはタングス
テンフイラメント等複雑な装置構成が必要となる
のに対し、本例装置は従来の2極スパツタ装置に
おいてターゲツトの形状のみを変えることにより
所望の性能が達成できるため、電極構成が極端に
換略化でき、したがつて装置自体およびその取扱
いも極めて簡単となる。 In addition, while both the magnetron sputtering method and the three-pole sputtering method require complicated device configurations such as magnets or tungsten filaments, this example device can be used in conventional two-pole sputtering devices by changing only the shape of the target. Since the desired performance can be achieved, the electrode configuration can be extremely simplified, and the device itself and its handling can therefore be extremely simple.
さらに、マグネトロンスパツタ装置では強磁性
体を高速スパツタすることができないが、本例装
置によれば、本質的に磁界を利用しない手段を用
いているために、強磁性体材料に対しても有効で
ある。 Furthermore, although magnetron sputtering equipment cannot sputter ferromagnetic materials at high speed, this example equipment is effective even for ferromagnetic materials because it uses a method that essentially does not utilize a magnetic field. It is.
本発明は、前述した実施例にのみ限定されるも
のではなく種々の変形および変更が可能なことは
もちろんである。 It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and that various modifications and changes can be made.
たとえば、ターゲツトの材料が絶縁物の場合に
は、直流高電圧源ではなく、R.F.(Radio
Frequency)電源とすることができる。 For example, if the target material is an insulator, an RF (Radio) source is used instead of a DC high voltage source.
Frequency) can be used as a power source.
また、本発明は2極スパツタ方式のみならず、
平板形マグネトロンスパツタ方式にも応用するこ
とができる。この場合には、第5a図および第5
b図に示すように、中央円柱状磁石21とこれを
取り囲む環状磁石22とこれら磁石間のヨーク2
3とから成る平板マグネトロン電極以上に中空容
器状ターゲツト25を設けることもできる。その
他の構造は第1図と同様であるので図面では省略
している。 In addition, the present invention is not limited to the two-pole sputter method.
It can also be applied to a flat plate magnetron sputter method. In this case, Figures 5a and 5
As shown in figure b, a central cylindrical magnet 21, an annular magnet 22 surrounding it, and a yoke 2 between these magnets.
It is also possible to provide a hollow container-shaped target 25 above the flat magnetron electrode consisting of 3. The rest of the structure is the same as that in FIG. 1, so it is omitted in the drawing.
また、ターゲツトの形状については、中空円筒
容器状あるいは中空直方体容器状の外に中空多面
体容器状でもよく、プラズマを閉じこめることが
できればいかなる形状であつてもよい。開口部は
任意の場所に設けることができ、その数もプラズ
マを閉じこめるという機能をはたす限りは特に制
限されるものではない。 Further, the shape of the target may be a hollow cylindrical container, a hollow rectangular parallelepiped container, or a hollow polyhedral container, and may be of any shape as long as it can confine the plasma. The openings can be provided at any desired location, and the number of openings is not particularly limited as long as it serves the function of confining plasma.
さらに、窒素化合物あるいは酸化物等を形成す
るような場合には窒素または酸素のような反応性
ガスを供給することができる。この場合、スパツ
タ槽には、反応性ガスのための導入口を設ける必
要がある。 Furthermore, a reactive gas such as nitrogen or oxygen can be supplied in cases where nitrogen compounds, oxides, etc. are to be formed. In this case, the sputtering tank must be provided with an inlet for the reactive gas.
以上説明したように、本願発明スパツタ装置に
よれば、ターゲツト内部に放電を閉じ込めるため
放電プラズマが膜形成部分に接することがない。
したがつて、高速イオンによる膜構造の破壊ある
いは不純物ガスの膜中への取り込みなどのプラズ
マの影響を大幅に緩和することができる。 As explained above, according to the sputtering apparatus of the present invention, the discharge is confined within the target, so that the discharge plasma does not come into contact with the film forming portion.
Therefore, the effects of plasma such as destruction of the film structure by high-speed ions or incorporation of impurity gas into the film can be significantly alleviated.
また、3極スパツタ方式では、タングステンフ
イラメントから発生するタングステン蒸気が膜中
に不純物に混入する外に、タングステンフイラメ
ントからの発熱のためにスパツタ槽内の温度が極
めて高くなり、膜形成部分の温度上昇が避けられ
ないという欠点があつたが、本発明装置によれば
タングステンフイラメントを用いないのでターゲ
ツト以外の物質が蒸気になる可能性は無く、また
タングステンフイラメントによる温度上昇という
問題点も生じない。 In addition, in the three-electrode sputtering method, not only does the tungsten vapor generated from the tungsten filament mix with impurities in the film, but also the temperature inside the sputtering tank becomes extremely high due to heat generation from the tungsten filament, causing an increase in the temperature of the film forming area. However, since the apparatus of the present invention does not use a tungsten filament, there is no possibility that substances other than the target become vapor, and there is no problem of temperature increase due to the tungsten filament.
本発明は、2次電子をターゲツトにの中空部へ
閉じ込め、従来の異常グロー放電と異なる新しい
放電現象を利用しているから、容易に高速スパツ
タを実現できる。またターゲツトの開口部からは
2次電子ビームが取り出すことができるから、膜
堆積面を加熱する場合に有利となる。さらに、該
2次電子ビームを基板前面において磁界を用いて
トラツプすることによりスパツタガスを活性化
し、基板表面上で化学反応を大幅に促進させ、効
率良く化合膜を形成することが可能となる。ま
た、スパツタされた中性粒子はターゲツトの中空
部を脱出するまで長い距離走行するから、走行中
にスパツタガス分子(原子)又はスパツタされた
他の粒子と散乱し、大幅に運動エネルギーが減少
する。ところで高エネルギー粒子は膜成長面を乱
して良好な結晶成長を妨げるから、中空容器状の
本ターゲツトは良質の化合物結晶膜を形成するう
えで有利である。 Since the present invention confines secondary electrons in a hollow part of the target and utilizes a new discharge phenomenon different from conventional abnormal glow discharge, high-speed sputtering can be easily realized. Further, since the secondary electron beam can be extracted from the opening of the target, this is advantageous when heating the film deposition surface. Furthermore, by trapping the secondary electron beam at the front surface of the substrate using a magnetic field, the sputtering gas is activated, the chemical reaction is greatly promoted on the substrate surface, and a compound film can be formed efficiently. In addition, since the sputtered neutral particles travel a long distance until they escape from the hollow part of the target, they are scattered with sputter gas molecules (atoms) or other sputtered particles while traveling, and their kinetic energy is significantly reduced. However, since high-energy particles disturb the film growth surface and prevent good crystal growth, the present target in the form of a hollow container is advantageous in forming a high-quality compound crystal film.
また、本発明装置では、基板への電子の照射を
避けるようにすると膜形成部分の温度上昇も一定
の低い温度に抑えることが可能である。 Furthermore, in the apparatus of the present invention, by avoiding irradiation of the substrate with electrons, it is possible to suppress the temperature rise in the film forming portion to a constant low temperature.
第1図は、本発明スパツタ装置の一実施例を示
す一部切欠断面図、第2a図および第2b図は、
ターゲツトの形状をそれぞれ示す斜視図、第3図
は、直流放電特性を示すグラフを表わす図、第4
図は、膜堆積速度と投入電力との関係を示すグラ
フを表わす図、第5a図は、本発明スパツタ装置
の他の実施例を示す図、第5b図は、この実施例
に用いる平板マグネトロン電極の平面図である。
1……スパツタ槽、4……基板ホルダー、5…
…ターゲツトホルダー、10……基板、11,2
0,25…中空容器状ターゲツト、12,19…
…ターゲツトの開口部、13……シールド板、1
6……円形シールド板、18……直流高電圧源、
24……平板マグネトロン電極。
FIG. 1 is a partially cutaway sectional view showing an embodiment of the sputtering apparatus of the present invention, and FIGS. 2a and 2b are
FIG. 3 is a perspective view showing the shape of the target, FIG. 3 is a graph showing the DC discharge characteristics, and FIG.
The figure is a graph showing the relationship between film deposition rate and input power, Figure 5a is a diagram showing another embodiment of the sputtering apparatus of the present invention, and Figure 5b is a diagram showing the flat magnetron electrode used in this embodiment. FIG. 1... Spatter tank, 4... Substrate holder, 5...
...Target holder, 10...Substrate, 11,2
0,25...Hollow container-shaped target, 12,19...
...Target opening, 13...Shield plate, 1
6... Circular shield plate, 18... DC high voltage source,
24... Flat magnetron electrode.
Claims (1)
て配置したターゲツトホルダーと、このターゲツ
トホルダーに支持されるターゲツトとを備えるス
パツタ装置において、 前記ターゲツトは2次電子を閉じ込めるために
中空容器状に形成され、かつ前記基板ホルダーと
対向する面には該基板ホルダーと対向する側の該
ターゲツトの中空部の面積よりも小さい面積を有
する放電持続用の開口部を設けてなる、スパツタ
装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載のスパツタ装置
において、前記基板ホルダーを陽極とし、前記タ
ーゲツトホルダーを陰極としてこれら電極間に直
流高電圧を印加することを特徴とするスパツタ装
置。 3 特許請求の範囲第1項に記載のスパツタ装置
において、前記ターゲツトホルダーを、平板マグ
ネトロン電極としたことを特徴とするスパツタ装
置。 4 特許請求の範囲第1項、第2項または第3項
に記載のスパツタ装置において、前記ターゲツト
を中空円筒容器状または中空直方体容器状ターゲ
ツトとしたことを特徴とするスパツタ装置。[Claims] 1. A sputtering apparatus comprising a substrate holder, a target holder disposed opposite to the substrate holder, and a target supported by the target holder, wherein the target is hollow in order to confine secondary electrons. A sputtering device formed in a container shape and provided with an opening for sustaining a discharge, the surface facing the substrate holder having an area smaller than the area of the hollow part of the target on the side facing the substrate holder. . 2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the substrate holder serves as an anode, the target holder serves as a cathode, and a high DC voltage is applied between these electrodes. 3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target holder is a flat magnetron electrode. 4. A sputtering apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the target is a hollow cylindrical container-shaped target or a hollow rectangular parallelepiped container-shaped target.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20289982A JPS5993878A (en) | 1982-11-20 | 1982-11-20 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20289982A JPS5993878A (en) | 1982-11-20 | 1982-11-20 | Sputtering device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5993878A JPS5993878A (en) | 1984-05-30 |
JPS626639B2 true JPS626639B2 (en) | 1987-02-12 |
Family
ID=16465037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20289982A Granted JPS5993878A (en) | 1982-11-20 | 1982-11-20 | Sputtering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5993878A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0676658B2 (en) * | 1984-06-30 | 1994-09-28 | 株式会社島津製作所 | Sputtering device |
US5069770A (en) * | 1990-07-23 | 1991-12-03 | Eastman Kodak Company | Sputtering process employing an enclosed sputtering target |
-
1982
- 1982-11-20 JP JP20289982A patent/JPS5993878A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5993878A (en) | 1984-05-30 |
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