Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPS5924185B2 - sputtering equipment - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPS5924185B2 - sputtering equipment - Google Patents

sputtering equipment

Info

Publication number
JPS5924185B2
JPS5924185B2 JP15079181A JP15079181A JPS5924185B2 JP S5924185 B2 JPS5924185 B2 JP S5924185B2 JP 15079181 A JP15079181 A JP 15079181A JP 15079181 A JP15079181 A JP 15079181A JP S5924185 B2 JPS5924185 B2 JP S5924185B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
cathode
discharge
sputtering
center electrode
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.)
Expired
Application number
JP15079181A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5855564A (en
Inventor
賀都鴻 影山
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP15079181A priority Critical patent/JPS5924185B2/en
Publication of JPS5855564A publication Critical patent/JPS5855564A/en
Publication of JPS5924185B2 publication Critical patent/JPS5924185B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスパッタリング装置、就中低い圧力で安定に
動作するマグネトロンスパッタリング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sputtering apparatus, and particularly to a magnetron sputtering apparatus that operates stably at low pressure.

従来のスパッタリング装置は第1図に示すような内部陰
極形で円筒形ポストマグネトロンとよばれるマグネトロ
ンスパッタリング装置があり、密着性が良く比較的一様
性の良いコーティングができ、比較的良好な動作をする
Conventional sputtering equipment is an internal cathode type magnetron sputtering equipment called a cylindrical post magnetron, as shown in Figure 1, which can produce a coating with good adhesion and relatively uniformity, and has relatively good operation. do.

10は隔離して配設された二個の陽極である。Reference numeral 10 indicates two anodes arranged separately.

20は陰極で二個の陽極10のそれぞれ内部に配設され
た板状部2。
Reference numeral 20 denotes a cathode, which is a plate-shaped portion 2 disposed inside each of the two anodes 10.

a及び二個の板状部2。aのそれぞれ中心部に固着され
た棒状部2。bから構成される。30は磁力線で、磁場
は二個の陰極板状部2oa及び二個の陽極10の内面を
長手方向に延長して形成される円筒で区切られる放電維
持作用を有する空間内で実質的に一様であり、磁力線3
0は陰極の棒状部2。
a and two plate-shaped parts 2. A rod-shaped portion 2 is fixed to the center of each of a. Consists of b. Reference numeral 30 denotes lines of magnetic force, and the magnetic field is substantially uniform within a space that has a discharge sustaining effect and is divided by a cylinder formed by extending the inner surfaces of the two cathode plate parts 2OA and the two anodes 10 in the longitudinal direction. , and magnetic field lines 3
0 is the rod-shaped part 2 of the cathode.

bの軸心に平行である。放電維持作用を有する空間内に
は直交する電磁場内に電子が閉じ込められ、閉じ込めら
れた電子は空間内の作動気体の分子をイオン化し、生成
されたイオンは陰極の棒状部2。bを衝撃してその表面
物質をスパッタし、スパッタされた物質はこの放電維持
作用を有する空間の外周に配設された物体上に堆積し、
コーティングが行われる。このマグネトロンスパッタリ
ング装置は放電の空間とコーティングされる物体を隔離
して配設することができるので、コーティングされる物
体に無駄な熱入力がなく、低温を保持したままでコーテ
ィングを実施できるので、プラスティックス等の高温で
変質あるいは変形する物体のコーティングにも適用でき
るという利点を有するが、陰極の棒状部に多量のエネル
ギを流入させなければならずエネルギ効率が低いことと
、放電無能な圧力下限が高い値に制限されるという欠点
があつた。従来技術の欠点を、第2及び第3図を用いて
、さらに詳しく説明する。
It is parallel to the axis of b. Electrons are trapped in orthogonal electromagnetic fields in the space that has a discharge sustaining effect, and the trapped electrons ionize molecules of the working gas in the space, and the generated ions are transferred to the rod-shaped part 2 of the cathode. b to sputter the surface material, and the sputtered material is deposited on an object disposed around the outer periphery of the space having a discharge sustaining effect,
Coating is performed. This magnetron sputtering equipment can be installed to isolate the discharge space and the object to be coated, so there is no wasted heat input to the object to be coated, and coating can be performed while maintaining a low temperature. It has the advantage that it can be applied to coating objects that change or deform at high temperatures, such as steel, but it requires a large amount of energy to flow into the rod-shaped part of the cathode, resulting in low energy efficiency and a lower pressure limit that makes it impossible to discharge. The drawback was that it was limited to high values. The drawbacks of the prior art will be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図は第1図に示す装置の放電特性を示す線図で、陰
極の棒状部2。bへ流入する電流密度Jと放電電圧すな
わち陽極10と陰極20との電位差Vaの関係を示すも
のである。図中mT単位で示される数字はミステリラ単
位での磁場の強さを示し、Pa単位で示される字はパス
カル単位での圧力の大きさを示す。第2図から放電電圧
Vaは概ね1.5KVであることが知られ、陰極の棒状
部2。bに入射するイオンのエネルギは1.5Ke以下
であることがわかる。スパツタリングは、スパツタされ
る物質及び作動ガスの種類により、最も収率の良いエネ
ルギが定まるが、大むねイオンのエネルギがl〜5Ke
のとき収率が最大となる。入射するイオンのエネルギの
最大値が1.5KeVであることは、多数のイオンがス
パツタ収率の低い1KeV以下で陰極の棒状部2。bに
入射することを示し、入射エネルギに対するスパツタ量
の大きさが低く限定されていることがわかる。この結果
、スパツタリングのエネルギ効率が低く限定されるだけ
でなく、スパツタされる物質量を同量とするためには多
量のエネルギが陰極の棒状部2。bに流入する結果その
昇温をまねく危険が存在する。これが従来のマグネトロ
ンスパツタリング装置の第一の欠点である。第3図は作
動ガス圧力Pと放電電圧aとの関係を、放電電流一定の
条件のもとで求めた結果を示す線図である。同図は磁場
を強くすることにより低い圧力まで放電可能であるが、
放電可能な圧力下限は約4×10−2Paである。コー
テイングされる物体上に堆積する物質は、スパツタされ
た陰極の棒状部2。bの表面物質の他に、作動ガスが混
入することがあり、この作動ガス分子の混入を少くする
ためには作動ガス圧力Pをできるだけ小さくすることが
望まれるが、従来のマグネトロンスパツタリング装置で
は放電可能な圧力下限が、十述の如く高い値に制限され
るという第二の欠点があつた。本発明の目的は、スパツ
タリングのエネルギ効率が高く、放電可能な圧力下限を
非常に低くできスパツタリング装置を提供することにあ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the discharge characteristics of the device shown in FIG. 1, showing the rod-shaped portion 2 of the cathode. It shows the relationship between the current density J flowing into b and the discharge voltage, that is, the potential difference Va between the anode 10 and the cathode 20. In the figure, the numbers shown in mT units indicate the strength of the magnetic field in mysterilla units, and the letters in Pa units indicate the magnitude of pressure in pascal units. It is known from FIG. 2 that the discharge voltage Va is approximately 1.5 KV, and the rod-shaped portion 2 of the cathode. It can be seen that the energy of the ions incident on b is 1.5 Ke or less. In sputtering, the energy with the best yield is determined depending on the substance to be sputtered and the type of working gas, but in general, the energy of the ions is between 1 and 5Ke.
The yield is maximum when . The fact that the maximum energy of the incident ions is 1.5 KeV means that many ions reach the cathode bar 2 below 1 KeV, which results in a low sputtering yield. b, and it can be seen that the amount of spatter relative to the incident energy is limited to a low level. As a result, not only is the energy efficiency of sputtering low and limited, but also a large amount of energy is required in order to make the same amount of material sputtered. There is a danger that as a result of flowing into b, the temperature thereof will rise. This is the first drawback of conventional magnetron sputtering equipment. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the working gas pressure P and the discharge voltage a, obtained under the condition that the discharge current is constant. The figure shows that by increasing the magnetic field, it is possible to discharge to a low pressure.
The lower limit of the pressure that can be discharged is approximately 4×10 −2 Pa. The material deposited on the object to be coated is the sputtered cathode rod 2. In addition to the surface substance b, working gas may be mixed in, and in order to reduce the mixing of working gas molecules, it is desirable to reduce the working gas pressure P as much as possible, but conventional magnetron sputtering equipment The second drawback is that the lower limit of the pressure at which discharge can occur is limited to a high value as described above. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sputtering device that has high sputtering energy efficiency and can extremely lower the lower limit of the pressure that can be discharged.

本発明は陽極を中心部電極の長手方向全長にわたつて配
設することにより放電の安定性を改善して放電電圧を高
くできる様にし、スパツタリングのエネルギ効率を高め
るとともに、放電可能な圧力下限を非常に低くできる様
にして目的を達成するとともに、スパツタされた物質が
有効にコーテイングに利用できるようにしたものである
。以下本発明の実施例について詳細に説明する。第4図
は本発明の一実施例を示すスパツタリング装置の断面図
である。1は平行な2個の板状エンドパットで、このエ
ンドパット1の間にこのエンドパットに垂直に配設され
その少くとも表面は所期のスパツタ物質で形成された中
心部電極2と共に陰極Kを構成する。
The present invention improves the stability of the discharge by arranging the anode along the entire length of the center electrode in the longitudinal direction, thereby increasing the discharge voltage, increasing the energy efficiency of sputtering, and lowering the lower limit of the pressure that can be discharged. This objective was achieved by making it possible to achieve a very low temperature, and at the same time, the sputtered material could be effectively used for coating. Examples of the present invention will be described in detail below. FIG. 4 is a sectional view of a sputtering apparatus showing an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes two parallel plate-shaped end pads, which are arranged perpendicularly to the end pads between the end pads 1, and at least the surface of which is formed with a central electrode 2 made of a desired sputtering material and a cathode K. Configure.

5は2個の円環状陽極端部材で相互に平行に配設され、
2個の陽極端部材5の間には8個の翼体6が固着され、
この陽極端部材5及び翼体6は一体となつて陽極人を構
成し、陽極Aは中心部電極2のエンドパット1の近傍を
除く長手方向の全長にわたつてそのまかりに陰極Kと離
間して配設される。
5 are two annular anode end members arranged parallel to each other,
Eight blade bodies 6 are fixed between the two anode end members 5,
The anode end member 5 and the blade body 6 together constitute an anode, and the anode A is spaced apart from the cathode K over the entire length in the longitudinal direction except for the vicinity of the end pad 1 of the center electrode 2. It will be arranged as follows.

7は磁石で、陰極Kと陽極Aに囲まれる空間に、中心部
電極2の軸心に実質的に平行な磁場を印加する。
A magnet 7 applies a magnetic field substantially parallel to the axis of the central electrode 2 to the space surrounded by the cathode K and the anode A.

8及び9は導体柱で絶縁物製の支持体10に固定され、
導体8はフランジ11に接続される図示されない給電端
子を径由する陰極Kへの導電径路であるとともに、陰極
Kを支持する。
8 and 9 are conductor pillars fixed to an insulating support 10,
The conductor 8 is a conductive path to the cathode K via a power supply terminal (not shown) connected to the flange 11, and also supports the cathode K.

導体柱9はフランジ11に接続される図示されない上記
給電端子を径由する陽極Δへの導電経路であるとともに
、陽極Aを支持する。かくして陽極Δ及び陰極Kは相互
に絶縁して支持されるとともにそれらの間に放電電圧a
を印加することができ、マグネトロンスパッタリング装
置が構成される。陽極を構成する陽極端部材5及び翼体
6は、すなわち陽極はその長手方向の端部を除いて外部
から中心部電極2の1/2以上が直視できるように構成
された空隙を有するのである。本実施例ではこの空隙は
ら線状に形成されている。第4図及び第5図に示す本発
明の実施例を参照して本発明の効果を説明すると、陽極
Δは中心部電極2のまわりに、エンドパット1の近傍を
除きその全長にわたつて配設されているので、放電の安
定性を格段に改善する作用を有する。
The conductor column 9 is a conductive path to the anode Δ via the power supply terminal (not shown) connected to the flange 11, and supports the anode A. Thus, the anode Δ and the cathode K are supported insulated from each other, and a discharge voltage a is applied between them.
can be applied, and a magnetron sputtering device is configured. The anode end member 5 and the blade body 6 constituting the anode, that is, the anode has a gap configured so that more than half of the center electrode 2 can be directly viewed from the outside, except for the longitudinal ends of the anode. . In this embodiment, this gap is formed in a linear shape. The effects of the present invention will be explained with reference to the embodiments of the present invention shown in FIGS. 4 and 5. The anode Δ is arranged around the center electrode 2 over its entire length except for the vicinity of the end pad 1. This has the effect of significantly improving the stability of discharge.

すなわちマグネトロン放電を特徴付ける陽極内部空間に
形成される電子群は、本発明では放電の全空間の外部に
われつて配設された陽極の存在により安定化され、第1
図に示された2個の円環状陽極3の広い間隙内に陽極が
ないための電子群外周部近傍の不安定性が本発明では抑
制されるので、放電が安定化されるのである。すなわち
、エンドパット1は中心部電極2とともに陽極Aの両端
に陰極Kを構成しているため、このエンドパット1に対
向する陽極Aの両端部近傍に電子に対する電位障壁を作
り、磁石7による磁場の作用で、その電子群を陽極内部
空間に閉じ込めてマグネトロ7放電を安定に持続させる
ことができるのである。この作用の結果、第一に、放電
電圧を高くしても放電は安定であり、必要に応じて5K
V以上にもでき、中心部電極を衝撃するイオンのエネル
ギを高くできるのでスパツタリングのエネルギ効率が向
上するという効果を奏する。この効果は、磁石7の作る
磁鴨の強さを増加することで、さらに高められる。第2
の効果は放電可能な作動ガス圧力下限を非常に低くする
ことが可能で、高真空領域の超音真空領域との境まで圧
力を下げても放電は可能であることである。斯くして構
成された本発明のスパツタリング装置はスパツタ比のエ
ネルギ効率を高めた効果を、陽極外部から中心部電極の
1/2以上が直視できる空隙を有するようにして、維持
しているのである。第4図及び第5図に実施例として示
した陽極の空隙がら線状であるものは、コーテイングの
一様性を損わない効果を奏するものであるが、その目的
に別の形状の空隙を設けてよく、一様性を問題にしない
場合には空隙は直線状であつてよい。
That is, in the present invention, the electron group formed in the anode internal space that characterizes magnetron discharge is stabilized by the presence of the anode, which is previously disposed outside the entire discharge space, and the first
The present invention suppresses instability near the outer periphery of the electron group due to the absence of an anode within the wide gap between the two annular anodes 3 shown in the figure, thereby stabilizing the discharge. That is, since the end pad 1 constitutes the cathode K at both ends of the anode A together with the center electrode 2, a potential barrier against electrons is created near both ends of the anode A facing the end pad 1, and the magnetic field by the magnet 7 is By this action, the electron group can be confined in the anode internal space and the magnetro 7 discharge can be maintained stably. As a result of this action, firstly, the discharge is stable even if the discharge voltage is increased, and if necessary, 5K
V or higher, and the energy of the ions bombarding the center electrode can be increased, resulting in an effect of improving the energy efficiency of sputtering. This effect can be further enhanced by increasing the strength of the magnetic duck created by the magnet 7. Second
The effect of this is that the lower limit of the working gas pressure at which discharge is possible can be made very low, and discharge is possible even when the pressure is lowered to the border of the ultrasonic vacuum region of the high vacuum region. The sputtering apparatus of the present invention constructed in this manner maintains the effect of increasing the energy efficiency of the sputtering ratio by providing a gap in which more than half of the center electrode can be directly viewed from the outside of the anode. . Although the anode shown as an example in FIGS. 4 and 5 has linear voids, it has the effect of not impairing the uniformity of the coating, but for that purpose, voids of other shapes may be used. If uniformity is not an issue, the voids may be linear.

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

第1図は従来のマグネトロンスパツタリング装置の実施
例を示す要部斜視図、第2図は中心部電極へ流入する電
流密度と放電電圧の関係を示す線図、第3図は作動ガス
圧力と放電電圧の関係を示す線図、第4図は本発明の一
実施例を示すスパツタリング装置の断面図、第5図は第
4図のM−M断面図である。 1・・・・・・エンドパット、2・・・・・・中心部電
極、3・・・・・・円環状陽極、4・・・・・・磁力線
、5・・・・・・陽極端部材、6・・・・・・翼体、7
・・・・・・磁石、8,9・・・・・・導体柱、10・
・・・・・支持体、K・・・・・・陰極、A・・・・・
・陽極。
Figure 1 is a perspective view of the main parts showing an example of a conventional magnetron sputtering device, Figure 2 is a diagram showing the relationship between the current density flowing into the center electrode and the discharge voltage, and Figure 3 is the working gas pressure. FIG. 4 is a sectional view of a sputtering apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view taken along line MM in FIG. 4. 1... End pad, 2... Center electrode, 3... Annular anode, 4... Line of magnetic force, 5... Anode end Member, 6... Wing body, 7
...Magnet, 8,9...Conductor column, 10.
...Support, K...Cathode, A...
·anode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 管状の陽極と、この陽極の管端に近接して設けた第
1および第2のエンドハットと、この第1および第2の
エンドハットで陰極を構成し、これらのエンドハットで
挾持されかつ前記陽極内の軸心部に延設し少なくとも表
面がスパッタされる物質からなる中心部電極と、前記陽
極の管内にその軸心と平行な磁場を印加する磁場発生装
置とを具備し、前記陽極の外周に、この陽極外部から見
て前記中心部電極の1/2以上が直視できる空隙を設け
たことを特徴とするスパッタリング装置。 2 陽極の外周を線体で形成し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。 3 陽極の外周をら線状の線体で形成したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング装置。
[Claims] 1. A cathode is constituted by a tubular anode, first and second end hats provided close to the tube end of the anode, and the first and second end hats. a center electrode made of a material that is held by end hats and extends to the axial center of the anode, and whose surface is sputtered; and a magnetic field generator that applies a magnetic field parallel to the axial center of the anode tube. A sputtering apparatus comprising: a gap provided around the outer periphery of the anode through which 1/2 or more of the center electrode can be directly viewed from the outside of the anode. 2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the outer periphery of the anode is formed of a wire. 3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the outer periphery of the anode is formed of a spiral wire body.
JP15079181A 1981-09-25 1981-09-25 sputtering equipment Expired JPS5924185B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15079181A JPS5924185B2 (en) 1981-09-25 1981-09-25 sputtering equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15079181A JPS5924185B2 (en) 1981-09-25 1981-09-25 sputtering equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5855564A JPS5855564A (en) 1983-04-01
JPS5924185B2 true JPS5924185B2 (en) 1984-06-07

Family

ID=15504506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15079181A Expired JPS5924185B2 (en) 1981-09-25 1981-09-25 sputtering equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5924185B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5855564A (en) 1983-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4525264A (en) Cylindrical post magnetron sputtering system
GB1420061A (en) Sputtering method and apparatus
Kumar et al. Analysis of geometrical design parameters for high-energy and high-current-density pseudospark-sourced electron beam emission
KR101983294B1 (en) An Electron Structure of a Large Current Duo Plasmatron Ion Source for BNCT Accelerator and an Apparatus Comprising the Same
US6616417B2 (en) Spatter ion pump
JP2004169606A (en) Hollow cathode
Renier et al. A new low-energy ion implanter for bombardment of cylindrical surfaces
WO2001093293A1 (en) Plasma ion source and method
US3979634A (en) Travelling-wave tube with an improved electron gun
JPS5924185B2 (en) sputtering equipment
US4879017A (en) Multi-rod type magnetron sputtering apparatus
US3371854A (en) High capacity orbiting electron vacuum pump
JPS5924186B2 (en) sputtering equipment
US3808498A (en) Electron beam generating source
JPS5920749B2 (en) sputtering equipment
Tanaka et al. Effect of magnetic field on the characteristics of a hollow cathode ion source
JP3034076B2 (en) Metal ion source
Sugawara et al. A hollow-cathode discharge as a cold uniform plasma source
US3453489A (en) Multiple anode electrode assembly
US4846953A (en) Metal ion source
JPH024979B2 (en)
JPH01197950A (en) Hollow cathode type ion source
US3459994A (en) Crossed-field discharge device and improved magnetic pole structures therefor
JPS5820090B2 (en) Magnetron type ion generator using electron impact heating method
JP3060647B2 (en) Freeman ion source