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JPS6014833B2 - Target for sputtering - Google Patents
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JPS6014833B2 - Target for sputtering - Google Patents

Target for sputtering

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Publication number
JPS6014833B2
JPS6014833B2 JP16472478A JP16472478A JPS6014833B2 JP S6014833 B2 JPS6014833 B2 JP S6014833B2 JP 16472478 A JP16472478 A JP 16472478A JP 16472478 A JP16472478 A JP 16472478A JP S6014833 B2 JPS6014833 B2 JP S6014833B2
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JP
Japan
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target
sputtering
cathode
pressing force
fixed
Prior art date
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JP16472478A
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浩司 西山
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスパッタリング中に生じる熱的破壊を防止し
たスパッタリング用ターゲットに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sputtering target that prevents thermal damage occurring during sputtering.

スパッタリング方式には、直流二極スパッタリング、直
流三極スパッタリング、高周波スパッタリングなどがあ
り、いずれも破膜形成物質であるターゲットを用いてい
る。
Sputtering methods include DC bipolar sputtering, DC triode sputtering, and high-frequency sputtering, all of which use targets that are membrane-rupturing substances.

たとえば上託したスパッタリング方式のうち高周波スパ
ッタリングを例にしてその構成について説明する。
For example, among the entrusted sputtering methods, high frequency sputtering will be used as an example to explain its configuration.

第1図は高周波二極スパッタリング装置を示したもので
ある。
FIG. 1 shows a high frequency bipolar sputtering apparatus.

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ット4が固
定されている。5はシャツ夕で、陰極2と陽極3との間
に配置されている。
In the figure, reference numeral 1 indicates an airtight container, in which a pair of parallel flat cathode 2 and anode 3 are arranged.
A target 4, which is a substance forming a film, is fixed to the cathode 2. Reference numeral 5 denotes a shirt plate, which is arranged between the cathode 2 and the anode 3.

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、スパッタリング中には200〜50
000に加熱される。
6 is a substrate on which a thin film is formed; this substrate 6 is fixed to the anode 3;
000.

7,8は排気孔、9はガス導入口、10は高周波電源(
13.8M世)で、陰極2に接続されている。
7 and 8 are exhaust holes, 9 is a gas inlet, and 10 is a high frequency power supply (
13.8M) and is connected to cathode 2.

この装置において高周波スパッタリングを行う一例を説
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1×10‐6T
on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1×10‐1〜1×10‐4
Tom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‐乙放電させ、陰極2に固定されたターゲット4をイ
オンでたたき、ターゲット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。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。
An example of performing high frequency sputtering using this apparatus will be described. First, after sealing the airtight container 1,
Remove the gas in the container 1 from, for example, 1×10-6T
Evacuate to on vacuum level. Next, a gas such as oxygen, nitrogen, argon, or a mixture thereof is introduced from the gas inlet 9, and the gas pressure is set to 1 x 10-1 to 1 x 10-4.
Adjust the degree of vacuum to approximately Tom. Further, high-frequency power is applied to the cathode 2 by the high-frequency power supply 10 to cause a discharge between the cathode 2 and the anode 3, and the target 4 fixed to the cathode 2 is hit with ions, particles are scattered from the target 4 and transferred to the substrate. It is attached to the surface of 6. In the above configuration, the speed at which the film is formed on the substrate 6 increases as the high frequency power increases.

被膜形成速度を上げるため高周波電力を大きくすると、
ターゲット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、ターゲットの熱的な
破壊の生じることがたびたび見られた。これは陰極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ッ
ト4がイオンの衝突で高い温度で発熱するため、陰極2
とターゲット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。
When increasing the high frequency power to increase the film formation speed,
When a material other than metal, such as ceramics, glass, or synthetic resin, is used as the target 4, thermal destruction of the target has often been observed. This is because 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.
It is thought that a temperature difference occurs between the target 4 and the target 4, and this causes thermal destruction.

またターゲット4自体に高い高周波電力が加えられると
、ターゲット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、これによって熱的破壊が生じるとも考
えられる。この発明は上記した熱的な破壊の生じないス
パッタリング用ターゲットを提供することを目的とした
もので、その要旨とするところは、スパッタリング装置
の陰極本体にターゲットが固定されており、該ターゲッ
トはセラミクス、ガラス、樹脂などの金属を除く板状の
ターゲットよりなり、該ターゲットの外周側面には周囲
から外的押圧手段による機械的押圧力が加えられてなる
スパッタリング用ターゲットである。
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. The purpose of this invention is to provide a sputtering target that does not cause the above-mentioned thermal breakdown, and its gist is that the target is fixed to the cathode body of a sputtering device, and the target is made of ceramics. A sputtering target is made of a plate-shaped target made of glass, resin, or the like, excluding metal, and a mechanical pressing force is applied from the periphery by an external pressing means to the outer circumferential side of the target.

以下この発明を図示した一実施例に従って説明する。The present invention will be described below according to an illustrated embodiment.

第2図は第1図で示した高周波二極スパッタリング装置
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ットを使用
した高速高周波二極スパッ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 this 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にはマグネット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。
In the figure, 11 is a cathode main body, and a magnet 13 is arranged in a hollow part 12 of this cathode main body 11.
Pipes 14 and 15 are attached to supply and drain cooling water for cooling the cathode body 11.

16は陰極本体に高周波電力を印加するための端子であ
る。
16 is a terminal for applying high frequency power to the cathode body.

17は円板形の板状ターゲットで、このターゲット17
はボルト201こより陰極本体11に固定された○リン
グ18の内壁側のフランジ19により陰極本体11側へ
押庄園定され、また0リング18の側壁に○リング18
の径方向に形成された貫通孔にネジ止めされたボルト2
1によりターゲット17の外周側面が押圧されている。
17 is a disc-shaped plate-like target;
is fixed to the cathode body 11 side by the flange 19 on the inner wall side of the ○ ring 18 fixed to the cathode body 11 through the bolt 201, and the ○ ring 18 is fixed to the side wall of the O ring 18.
Bolt 2 screwed into a through hole formed in the radial direction of
1 presses the outer peripheral side surface of the target 17.

ターゲット17として直径15仇岬、厚み6脇のセラミ
クスからなるものを用い、陰極本体11に高周波電力を
加えたところ、7〜8W′めでもターゲット17の熱的
破壊は見られなかった。ちなみにボルト21でターゲッ
ト17を押圧していない従来のものでは1.7〜2.2
W/ので熱的破壊が認められた。次に、ターゲットの外
周側面に加える押圧力の大きさとターゲットの熱的破壊
の関係について説明する。
When the target 17 was made of ceramics with a diameter of 15 mm and a thickness of 6 mm, and high frequency power was applied to the cathode body 11, no thermal destruction of the target 17 was observed even at 7 to 8 W'. By the way, the conventional one that does not press the target 17 with the bolt 21 has a pressure of 1.7 to 2.2.
Thermal destruction was observed due to W/. Next, the relationship between the magnitude of the pressing force applied to the outer peripheral side surface of the target and the thermal destruction of the target will be explained.

まず、ターゲットとして大きさが直径95側◇、厚み6
柵の酸化亜鉛系磁器を用い、このターゲットを第2図に
示した○リング18を用いて陰極本体11に固定し、外
的押圧手段であるボルト21によりターゲットの外周側
面を押圧した。
First, as a target, the size is on the diameter 95 side ◇, thickness 6
Using zinc oxide porcelain for the fence, this target was fixed to the cathode main body 11 using the circle ring 18 shown in FIG. 2, and the outer circumferential side of the target was pressed using a bolt 21 as an external pressing means.

陰極本体11に7〜8W/地の高周波電力を加え、押圧
力を種々変えたときに熱的破壊が発生する状況を調べた
ところ下表に示すような結果を示した。
A high frequency power of 7 to 8 W/ground was applied to the cathode body 11, and the situation in which thermal breakdown occurred when the pressing force was varied was investigated, and the results shown in the table below were obtained.

なお、ボルトは8個用い、ターゲットの外周外面に対し
等間隔の割合で固定した。
Note that eight bolts were used and fixed at equal intervals to the outer circumferential surface of the target.

またスパッタ回教はターゲットの破壊が見られたときの
回数を示している。
Spatter Islam also indicates the number of times the target was seen destroyed.

表に示した結果から明らかなように、ターゲットの外周
側面に機械的押圧力を加えない従来のものでは、1回の
スパッタ回数ですでにターゲットの破壊が見られたが、
機械的押圧力を加えることによってターゲットの破壊が
防止できることが判明した。
As is clear from the results shown in the table, with the conventional method that does not apply mechanical pressure to the outer peripheral side of the target, destruction of the target was already observed after one sputtering cycle.
It has been found that target destruction can be prevented by applying mechanical pressure.

そして押圧力の適正範囲としては3〜8k9/柵が実施
に当って有効であった。なお、押圧力が10k9/松を
越えると、ターゲット自体の破壊応力に抗しきれず、ボ
ルトによる締め付け時に割れの発生が認められた。また
この発明によれば、ターゲットが破壊したとしても、タ
ーゲットの外周側面に機械的押圧力を加えているため、
破損部分に隙間が発生せず、陰極がスパッタされるとい
う恐れがない。したがって、そのままの状態でスパッタ
を続けることができる。上記した実施例では夕−ゲット
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。
The appropriate range of pressing force was 3 to 8 k9/fence, which was effective in practice. It should be noted that when the pressing force exceeded 10k9/pine, the target could not resist the destructive stress of itself, and cracking was observed when tightening with bolts. Furthermore, according to this invention, even if the target is destroyed, mechanical pressing force is applied to the outer peripheral side of the target.
There is no gap in the damaged area, and there is no fear that the cathode will be sputtered. Therefore, sputtering can be continued in that state. In the above-described embodiments, the getter is made of ceramics, but it is of course applicable to other materials other than metals, such as glass and synthetic resin.

また板状のターゲットの外周側面に機械的押圧力を加え
る手段としては上記したほか、たとえば帯状のベルトを
用い、このベルトの両端をボルトなどで締めつけること
により押圧力を加えるようにしてもよく、またボルト2
1の代わりに、バネ、スプリングなどによってターゲッ
トの外周側面に周囲から押圧力を加えてもよい。
In addition to the above-mentioned means for applying mechanical pressing force to the outer circumferential surface of the plate-shaped target, for example, a band-shaped belt may be used, and the pressing force may be applied by tightening both ends of this belt with bolts, etc. Also bolt 2
Instead of 1, pressing force may be applied from the periphery to the outer circumferential side of the target using a spring or the like.

要はターゲットの外周側面に機械的押圧力を加える構成
とすればよい。さらにスパッタリング装置については高
周波二極スパッタリング装置に限らず、直流二極スパッ
タリング装置、直流三極スパッタリング装鷹などについ
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ッタリング、
バイアススパッタリングを行うものについても適用する
ことができる。
In short, the structure may be such that mechanical pressing force is applied to the outer circumferential side surface of the target. 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,
It can also be applied to devices that perform bias sputtering.

以上この発明によれば、板状ターゲットの外周側面に周
囲からの機械的押圧力を加えることにより、被膜形成速
度を上げたりしたときに起因する熱的破壊や、ターゲッ
ト自体の性質による熱的破壊を防止しうろことが可能と
なり、スパッタリング中においてターゲットの破壊によ
り生じるコンタミネーションやターゲットの交換などの
不都合も生じない。
As described above, according to the present invention, by applying mechanical pressure from the surroundings to the outer circumferential side surface of a plate-shaped target, thermal destruction caused by increasing the coating formation rate or thermal destruction due to the properties of the target itself can be prevented. This makes it possible to avoid problems such as contamination caused by destruction of the target during sputtering and the need to replace the target.

【図面の簡単な説明】 第1図は高周波二極スパッタリング装置の概略説明図、
第2図は第1図のうちこの発明の一実施例を示すスパッ
タリング用ターゲットの側断面図である。 11−陰極本体、17−ターゲット、18一○リング、
19−フランジ、20,21ーボルト。 篤1図繁2図
[Brief explanation of the drawings] Fig. 1 is a schematic explanatory diagram of a high-frequency bipolar sputtering device;
FIG. 2 is a side sectional view of the sputtering target shown in FIG. 1, showing one embodiment of the present invention. 11- cathode body, 17- target, 18 one ring,
19 - flange, 20, 21 - bolt. Atsushi 1, Shang 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 スパツタリング装置の陰極本体にターゲツトが固定
されており、 該ターゲツトはセラミクス、ガラス、樹
脂などの金属を除く板状のターゲツトよりなり、該ター
ゲツトの外周側面には周囲から外的押圧手段により機械
的押圧力が加えられてなるスパツタリング用ターゲツト
1 A target is fixed to the cathode body of the sputtering device, and the target is made of a plate-shaped target other than metals such as ceramics, glass, or resin. A sputtering target that is applied with pressing force.
JP16472478A 1978-12-26 1978-12-26 Target for sputtering Expired JPS6014833B2 (en)

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JPS5589471A JPS5589471A (en) 1980-07-07
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