JPH024674B2 - - Google Patents
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- JPH024674B2 JPH024674B2 JP10341385A JP10341385A JPH024674B2 JP H024674 B2 JPH024674 B2 JP H024674B2 JP 10341385 A JP10341385 A JP 10341385A JP 10341385 A JP10341385 A JP 10341385A JP H024674 B2 JPH024674 B2 JP H024674B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、スパツタ膜の純度向上化を図れる
ようにしたスパツタリング装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a sputtering apparatus capable of improving the purity of a sputtered film.
従来より、半導体装置、磁気記録媒体等を始め
各種部材の薄膜形成にスパツタリングが多用され
ている。周知の如くスパツタリングは、陽極〜陰
極間に数百ボルトの電圧を印加してグロー放電を
生じさせ、陰極周辺に配置されたターゲツト金属
をプラズマ中のイオンで叩き出し、陰極周辺に配
置された基板上に金属原子を付着させるようにし
たものである。特にマグネトロンスパツタにあつ
ては、高密度のプラズマを発生させることがで
き、しかもエレクトロの動きを磁界と電界とによ
つて拘束できるので、基板に流入するエレクトロ
ンの量を抑制して基板の温度上昇を抑えられると
いう利点を有している。
2. Description of the Related Art Conventionally, sputtering has been widely used to form thin films on various members including semiconductor devices, magnetic recording media, and the like. As is well known, sputtering involves applying a voltage of several hundred volts between an anode and a cathode to generate a glow discharge, and the target metal placed around the cathode is blasted out by ions in the plasma. Metal atoms are attached to the top. In particular, magnetron sputtering can generate high-density plasma, and the movement of electrons can be restrained by magnetic and electric fields, so the amount of electrons flowing into the substrate can be suppressed and the temperature of the substrate can be increased. It has the advantage of suppressing the rise.
ところで、スパツタリングにおいて成膜の純度
を高めるには、O2,H2Oなどの分圧が低い高純
度のArガスを用いるとともに、スパツタ室にお
けるO2,N2,CO,H3の分圧を下げる必要があ
る。これらのガスがスパツタ金属との間で反応し
成膜純度の低下をもたらすからである。 By the way, in order to increase the purity of film formation in sputtering, high purity Ar gas with low partial pressures such as O 2 and H 2 O is used, and the partial pressures of O 2 , N 2 , CO, and H 3 in the sputtering chamber are need to be lowered. This is because these gases react with the sputtered metal, resulting in a decrease in the purity of the film formed.
しかし、バツクグランドの圧力を下げるといつ
ても限度がある。特に真空下においては、O2,
H2Oなどのガスが真空容器の内面に付着して完
全に排気されないことも多い。 However, there is always a limit to reducing background pressure. Especially under vacuum, O 2 ,
Gases such as H 2 O often adhere to the inner surface of the vacuum container and are not completely evacuated.
そこで、残留ガスとスパツタ金属との反応速度
よりも速い速度で成膜することにより、膜中に取
込まれる上記ガス成分の割合いを下げるようにす
ることも考えられる。成膜速度を上げるには、ス
パツタ時の投入電力を高めれば良い。 Therefore, it may be possible to reduce the proportion of the gas components incorporated into the film by forming the film at a rate faster than the reaction rate between the residual gas and the sputtered metal. In order to increase the film formation rate, it is sufficient to increase the power input during sputtering.
しかしながら、通常のスパツタリングではスパ
ツタ電力の90%以上がターゲツト表面で熱となつ
てターゲツトの温度上昇をもたらすので、投入電
力を増加させるとターゲツトの冷却が間に合わな
くなり、ボンデイングの剥がれ等の問題を生じる
ことがあつた。また、ターゲツト原子が高温にな
ると、基板に運ばれる熱量も増加するので、基板
の温度上昇も著しくなり、プラスチツクや精密部
品等の薄膜形成に使用できないという問題もあつ
た。 However, in normal sputtering, more than 90% of the sputtering power turns into heat on the target surface, causing a rise in the temperature of the target, so if the input power is increased, the target cannot be cooled in time, causing problems such as bonding peeling. It was hot. Furthermore, as the temperature of the target atoms increases, the amount of heat transferred to the substrate also increases, resulting in a significant rise in the temperature of the substrate, resulting in the problem that it cannot be used for forming thin films on plastics, precision parts, etc.
本発明は、かかる問題に基づきなされたもであ
り、その目的とするところは、ターゲツトおよび
基板の温度上昇をもたらすことなく高純度のスパ
ツタ膜を形成できるスパツタリング装置を提供す
ることにある。
The present invention has been made based on this problem, and its object is to provide a sputtering apparatus that can form a sputtered film of high purity without raising the temperature of the target or substrate.
本発明は、陰極と陽極との間に配置されたター
ゲツト上に間欠的に不活性ガスを吐出するノズル
と、このノズルからのガスパルスに同期して前記
陰極と陽極との間に間欠的に電圧を印加するスパ
ツタ電源とを具備してなることを特徴としてい
る。
The present invention includes a nozzle that intermittently discharges an inert gas onto a target placed between a cathode and an anode, and a voltage that is intermittently applied between the cathode and anode in synchronization with a gas pulse from the nozzle. It is characterized by being equipped with a sputter power supply that applies .
従来の連続的なスパツタリングにあつては、そ
の成膜速度の限界値が1〜2μm/minであつた
が、本発明によれば、間欠的なスパツタリングを
行なわせるようにしているので、スパツタリング
時に従来の略10倍の電力を投入することによつ
て、平均成膜速度は基板やターゲツトにダメージ
を与えない従来の限界値に抑えつつ、スパツタリ
ング時の成膜速度を略10倍近く高めることができ
る。このため、真空容器の残留ガスとスパツタ金
属との反応速度よりも速い速度でスパツタ膜を形
成できるので、膜中に取込まれる上記残留ガス成
分を低く抑えることができ、高純度の膜を形成で
きる。
In conventional continuous sputtering, the limit value of the film formation rate was 1 to 2 μm/min, but according to the present invention, intermittent sputtering is performed, so that By inputting approximately 10 times more power than conventional methods, it is possible to increase the deposition rate during sputtering by approximately 10 times while keeping the average deposition rate to the conventional limit value that does not cause damage to the substrate or target. can. Therefore, a sputtered film can be formed at a faster rate than the reaction rate between the residual gas in the vacuum container and the sputtered metal, so the residual gas components introduced into the film can be kept low, resulting in the formation of a highly pure film. can.
また、本発明によれば、ターゲツト上に放電に
必要な量だけガスパルスを作ればよいので、従来
の約1/10以下のガス量しか必要とせず、平均スパ
ツタ圧力も従来の1〜0.1Paから0.1〜0.01Paに下
げることができ、真空ポンプの寿命向上もつなが
るという効果を奏する。 In addition, according to the present invention, it is only necessary to create gas pulses in the amount necessary for discharge on the target, so the amount of gas required is about 1/10 or less compared to conventional methods, and the average sputtering pressure is reduced from 1 to 0.1 Pa compared to conventional methods. The pressure can be lowered to 0.1 to 0.01 Pa, which has the effect of extending the life of the vacuum pump.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施例に
ついて説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本実施例に係るスパツタリング装置の
概略構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a sputtering apparatus according to this embodiment.
すなわち、真空容器1の内部には、陰極2と陽
極3とが対向配置されている。陰極2はスパツタ
電源4に接続され、陽極3は接地さている。陰極
2の上面にはターゲツト5が例えば半田付けによ
つて固定されている。陽極3を介して上記ターゲ
ツト5と対向する位置には、基板6が基板ホルダ
7に支持されて配置されている。 That is, inside the vacuum container 1, a cathode 2 and an anode 3 are arranged facing each other. The cathode 2 is connected to a sputter power source 4, and the anode 3 is grounded. A target 5 is fixed to the upper surface of the cathode 2 by, for example, soldering. A substrate 6 is supported by a substrate holder 7 and is disposed at a position facing the target 5 with the anode 3 interposed therebetween.
一方、図示しないArガス供給源から供給され
たArガスは、導入管8,流量制御弁9を介して
真空容器1の内部に配置されたガス容器10に導
入されている。このガス容器10に収容されたガ
スは、電磁弁11および噴射ノズル12を介して
前記ターゲツト5上に噴射される。また、真空容
器1の内部のガスは、排気管13および排気弁1
4を介して排気される。 On the other hand, Ar gas supplied from an Ar gas supply source (not shown) is introduced into a gas container 10 disposed inside the vacuum container 1 via an introduction pipe 8 and a flow rate control valve 9. The gas contained in the gas container 10 is injected onto the target 5 via a solenoid valve 11 and an injection nozzle 12. Further, the gas inside the vacuum container 1 is removed from the exhaust pipe 13 and the exhaust valve 1.
Exhaust via 4.
また、この装置にはパルスコントローラ15が
備えれている。このパルスコントローラ15から
のパルス出力は、電磁弁11およびスパツタ電力
源4に与えられている。 Additionally, this device is equipped with a pulse controller 15. This pulse output from the pulse controller 15 is given to the solenoid valve 11 and the sputter power source 4.
このように構成されたスパツタ装置において、
導入管8,制御弁9を介して導入されたArガス
は、ガス容器10の内部に蓄えられる。パルスコ
ントローラ15からのパルス信号は、電磁弁11
に与えられているので、電磁弁11は上記パルス
信号に従つて電磁弁11を開放し、ノズル12を
介してターゲツト5上にArガスを噴射する。こ
れによつて、スパツタに必要な圧力(マグネトロ
ンスパツタでは1〜0.1Pa)のガスパルスが作ら
れる。マグネトロンスパツタの場合、第2図に示
すような電圧電流特性を示すので、低電圧で大電
流を流すにはガスパルスの圧力が高い方が良い。 In the sputtering device configured in this way,
Ar gas introduced through the introduction pipe 8 and the control valve 9 is stored inside the gas container 10. The pulse signal from the pulse controller 15 is transmitted to the solenoid valve 11.
Therefore, the solenoid valve 11 opens according to the pulse signal and injects Ar gas onto the target 5 through the nozzle 12. This creates a gas pulse with the pressure required for the sputter (1 to 0.1 Pa for a magnetron sputter). In the case of a magnetron sputter, it exhibits voltage-current characteristics as shown in FIG. 2, so it is better to have a high gas pulse pressure in order to flow a large current at a low voltage.
一方、スパツタ電源4にもパルス信号が与えら
れているので、該スパツタ電源4は、上記ガスパ
ルスに同期して通常の連続動作時の3〜10倍の電
力(例えば50〜100KW)を陰極2に投入する。
これによつて、陽極2〜陰極3間に密度の高いプ
ラズマが発生し、このプラズマ中のイオンによつ
て叩き出されたターゲツト金属が基板6上に付着
する。成膜速度は、投入電力が大きいため従来の
約10倍(例えば10〜20μm/min)にも達する。
パルスのデユーテイは、基板6の融点、真空容器
1の容積、排気ポンプの容量等を勘案して決めら
れ、パルス間隔は1ミリ秒から1秒の間に設定さ
れている。真空容器1内部のガスは、排出管13
を介して間欠的若しくは連続的に排出される。 On the other hand, since a pulse signal is also given to the sputter power source 4, the sputter power source 4 synchronizes with the gas pulse and applies 3 to 10 times the power (for example, 50 to 100 KW) to the cathode 2 during normal continuous operation. throw into.
As a result, a high-density plasma is generated between the anode 2 and the cathode 3, and the target metal ejected by the ions in the plasma adheres to the substrate 6. The film forming speed is about 10 times that of the conventional method (for example, 10 to 20 μm/min) because the input power is large.
The duty of the pulse is determined by taking into account the melting point of the substrate 6, the volume of the vacuum container 1, the capacity of the exhaust pump, etc., and the pulse interval is set between 1 millisecond and 1 second. The gas inside the vacuum container 1 is discharged through the exhaust pipe 13.
It is discharged intermittently or continuously through.
このように本実施例によれば、間欠的に大電力
を投入してスパツタ時の成膜速度を高めるように
しているので、基板やターゲツトの著しい温度上
昇をもたらすことなく純度の高いスパツタ膜を形
成することができる。 In this way, according to this embodiment, high power is applied intermittently to increase the film formation rate during sputtering, so a sputtered film with high purity can be produced without causing a significant temperature rise of the substrate or target. can be formed.
なお、スパツタ電源は、DCでもRFでも適用可
能であり、投入電力も上述した値に限定されるも
のではない。 Note that the sputter power source can be applied to either DC or RF, and the input power is not limited to the above-mentioned values.
第1図は本発明の一実施例に係るスパツタリン
グ装置の構成図、第2図はターゲツト電圧と放電
電流との関係を示す図である。
1……真空容器、2……陰極、3……陽極、5
……ターゲツト、6……基板、7……基板ホル
ダ、8……導入管、9……制御弁、10……ガス
容器、11……電磁弁、12……ノズル、13…
…排出管、14……排出弁。
FIG. 1 is a block diagram of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the relationship between target voltage and discharge current. 1... Vacuum container, 2... Cathode, 3... Anode, 5
...Target, 6...Substrate, 7...Substrate holder, 8...Introduction pipe, 9...Control valve, 10...Gas container, 11...Solenoid valve, 12...Nozzle, 13...
...Discharge pipe, 14...Discharge valve.
Claims (1)
このターゲツト上に間欠的に不活性ガスを吐出す
るノズルと、このノズルからのガスパルスに同期
して前記陰極と陽極との間に間欠的に電圧を印加
するスパッタ電源とを具備してなることを特徴と
するスパツタリング装置。 2 前記ノズルは、前記ターゲツト上に1〜
0.1Paの圧力を付与するものであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のスパツタリング
装置。 3 前記スパツタ電源は、50〜100kwのスパツタ
電力を前記陰極と陽極との間に投入するものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
スパツタリング装置。[Claims] 1. A cathode, an anode, and a target disposed between them;
The sputtering device is equipped with a nozzle that intermittently discharges an inert gas onto the target, and a sputtering power source that intermittently applies a voltage between the cathode and the anode in synchronization with the gas pulse from the nozzle. Characteristic sputtering equipment. 2 The nozzle has 1 to 1 on the target.
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the sputtering apparatus applies a pressure of 0.1 Pa. 3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the sputtering power supply supplies sputtering power of 50 to 100 kW between the cathode and the anode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10341385A JPS61261473A (en) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP10341385A JPS61261473A (en) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | Sputtering device |
Publications (2)
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| JPS61261473A JPS61261473A (en) | 1986-11-19 |
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Family
ID=14353359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10341385A Granted JPS61261473A (en) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | Sputtering device |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPS61261473A (en) |
Families Citing this family (7)
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-
1985
- 1985-05-15 JP JP10341385A patent/JPS61261473A/en active Granted
Also Published As
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Legal Events
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