Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2975649B2 - Sputtering equipment - Google Patents

Sputtering equipment

Info

Publication number
JP2975649B2
JP2975649B2 JP2190617A JP19061790A JP2975649B2 JP 2975649 B2 JP2975649 B2 JP 2975649B2 JP 2190617 A JP2190617 A JP 2190617A JP 19061790 A JP19061790 A JP 19061790A JP 2975649 B2 JP2975649 B2 JP 2975649B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
electrode
substrate
region
target 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 - Lifetime
Application number
JP2190617A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0480357A (en
Inventor
和男 平田
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.)
ANERUBA KK
Original Assignee
ANERUBA KK
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 ANERUBA KK filed Critical ANERUBA KK
Priority to JP2190617A priority Critical patent/JP2975649B2/en
Publication of JPH0480357A publication Critical patent/JPH0480357A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2975649B2 publication Critical patent/JP2975649B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、電極形状に特徴のあるターゲット電極を
備えたスパッタリング装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sputtering apparatus provided with a target electrode having a distinctive electrode shape.

[従来の技術] 近年、スパッタリング現象を利用して薄膜を作成し、
その膜を加工することによりデバイスなどを作成するこ
とが、研究および実用化の両面で活発に行われている。
このスパッタリング現象は、ターゲットに高エネルギー
を持ったイオンを入射させることにより、ターゲットか
らスパッタ粒子(中性粒子)を発生させて、基板上にス
パッタ粒子を堆積させる現象である。最近脚光を浴びて
いる酸化物超電導体薄膜やITO薄膜(透明導電膜)等も
このスパッタリング現象を利用して作製している。
[Prior art] In recent years, a thin film has been created using a sputtering phenomenon,
Fabrication of a device or the like by processing the film is actively performed in both research and practical use.
This sputtering phenomenon is a phenomenon in which high-energy ions are incident on a target to generate sputter particles (neutral particles) from the target and deposit sputter particles on a substrate. Oxide superconductor thin films and ITO thin films (transparent conductive films), which have recently been in the limelight, are also being manufactured using this sputtering phenomenon.

[発明が解決しようとする課題] 酸化物超電導体薄膜やITO薄膜などの酸化物系の物質
をスパッタリングで作成するには、これら物質で構成さ
れたターゲットか、またはこれら物質の組成成分を含む
ターゲットを利用することになるが、このような酸化物
系のターゲットでは、スパッタリング現象時に、スパッ
タ粒子以外に負イオン(主として酸素負イオン)も発生
する。この負イオンは、ターゲット表面近傍のカソード
シースの電界により基板方向に加速され、高エネルギー
負イオンになる。この高エネルギー負イオンは基板に衝
突し、基板上に堆積したスパッタ粒子(膜)を再スパッ
タリングするという問題を引き起こす。この再スパッタ
リング現象があると、酸化物超電導体薄膜の組成が化学
量論組成からずれてくる。その結果、超電導特性が劣化
する。また、同様な再スパッタリング現象により、ITO
薄膜の導電性も劣化する。
[Problems to be Solved by the Invention] In order to prepare an oxide-based substance such as an oxide superconductor thin film or an ITO thin film by sputtering, a target composed of these substances or a target containing a composition component of these substances is used. However, such an oxide-based target also generates negative ions (mainly oxygen negative ions) in addition to sputtered particles during a sputtering phenomenon. The negative ions are accelerated in the direction of the substrate by the electric field of the cathode sheath near the target surface, and become high-energy negative ions. These high-energy negative ions collide with the substrate and cause a problem of resputtering sputtered particles (films) deposited on the substrate. When this re-sputtering phenomenon occurs, the composition of the oxide superconductor thin film deviates from the stoichiometric composition. As a result, the superconducting characteristics deteriorate. In addition, similar re-sputtering phenomenon causes ITO
The conductivity of the thin film also deteriorates.

ところで、現在実用化されているマグネトロンスパッ
タリング法においては、閉塞磁界によって電子をトラッ
プし、気体を高密度にイオン化することによって、ター
ゲット上に局部的にエロージョン領域を形成している。
このエロージョン領域ではスパッタ粒子と共に負イオン
が多く発生することになる。その結果、エロージョン領
域に対向する基板部分は負イオン衝撃を最も受け易くな
る。そこで、エロージョン領域に対向しないような位置
に基板を配置すれば負イオン衝撃は緩和される。しか
し、エロージョン領域以外のターゲット表面において
も、ターゲット電位(プラズマよりも負電位となってい
る)は存在しているので、このターゲット電位による電
界が、ターゲットで発生した2次電子やエロージョン領
域から飛来した負イオンを加速することになる。その結
果、エロージョン領域以外のターゲット面に対向する基
板部分でも、これらの2次電子や負イオンがある程度は
基板に衝突するという問題がある。
By the way, in the magnetron sputtering method which is currently put into practical use, an erosion region is locally formed on a target by trapping electrons by a closing magnetic field and ionizing a gas at a high density.
In this erosion region, many negative ions are generated together with sputtered particles. As a result, the substrate portion facing the erosion region is most susceptible to negative ion bombardment. Therefore, if the substrate is arranged at a position not facing the erosion region, the negative ion bombardment is reduced. However, since a target potential (which is more negative than plasma) exists on the target surface other than the erosion region, an electric field due to the target potential scatters from secondary electrons generated in the target or from the erosion region. This accelerates the negative ions. As a result, there is a problem that these secondary electrons and negative ions collide with the substrate to some extent even in the substrate portion facing the target surface other than the erosion region.

例えば、直径4インチ(約100mm)の単一ターゲット
を利用してY1Ba2Cu3Oyの酸化物超電導体薄膜を作製する
場合、基板上の膜の組成変動(化学量論比からのずれ)
が2%以内である領域は、直径20mmの範囲内の領域のみ
であり、この領域以外では、組成が大きく変動して、結
晶性が悪く、超電導特性も大きく劣化している。
For example, when a single target having a diameter of 4 inches (approximately 100 mm) is used to produce an oxide superconductor thin film of Y 1 Ba 2 Cu 3 O y , the composition variation of the film on the substrate (from the stoichiometric ratio) Gap)
Is within 2% only in the region within the range of 20 mm in diameter. Outside this region, the composition fluctuates greatly, the crystallinity is poor, and the superconducting properties are greatly deteriorated.

上述したように、従来のターゲット電極においては、
ターゲットから発生した負イオンが基板に衝突するとい
う問題を完全には解決できていない。
As described above, in the conventional target electrode,
The problem that negative ions generated from the target collide with the substrate has not been completely solved.

ところで、マグネトロンスパッタリングにおいては、
エロージョン領域をターゲットの中心から離した位置に
設けたり、エロージョン領域の幅を狭くしたりして、負
イオンが衝突しないような基板面積をなるべく大きく取
るようにすることができる。これにより、ターゲットの
中心部の真上に位置する基板領域の薄膜を、ある程度大
きな面積で均一な組成にすることができる。しかし、こ
のようにすると、ターゲット表面積に占めるエロージョ
ン領域の面積割合がかなり少なくなり、ターゲットの利
用効率が悪くなる。
By the way, in magnetron sputtering,
By providing the erosion region at a position away from the center of the target, or by reducing the width of the erosion region, it is possible to increase the substrate area so that negative ions do not collide. Thus, the thin film in the substrate region located immediately above the center of the target can have a uniform composition with a relatively large area. However, in this case, the area ratio of the erosion region to the target surface area is considerably reduced, and the use efficiency of the target deteriorates.

この発明は上述の欠点を解消するために開発されたも
のであり、その目的は、基板への負イオン衝撃をできる
だけ少なくして、しかも、ターゲットの利用効率を低下
させないようなターゲット電極を備えたスパッタリング
装置を提供することである。
The present invention has been developed in order to solve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a target electrode that minimizes negative ion bombardment on a substrate and that does not reduce the use efficiency of the target. It is to provide a sputtering device.

[課題を解決するための手段] 第1の発明は、中央部にターゲット電位が印加されな
い領域を形成したターゲット電極をスパッタリング装置
に設け、ターゲット電極のターゲット電位が印加されな
い領域に対向させて基板を配置したことを特徴としてい
る。
[Means for Solving the Problems] According to a first aspect of the present invention, a sputtering apparatus is provided with a target electrode in which a region to which a target potential is not applied is formed in a central portion, and the substrate is opposed to a region where the target potential of the target electrode is not applied. It is characterized by being arranged.

第2の発明は、第1の発明をより具体化したもので、
ターゲット電極を環状に形成して、その中央に空所を設
けている。
The second invention is a more specific version of the first invention,
The target electrode is formed in a ring shape, and a space is provided in the center.

第3の発明は、第2の発明の構成に加えて、環状のタ
ーゲット電極の内周縁をターゲットシールドで覆うよう
にしている。
According to a third aspect, in addition to the configuration of the second aspect, the inner peripheral edge of the annular target electrode is covered with a target shield.

第4の発明は、第1の発明をより具体化したもので、
ターゲット電極を環状に形成して、その中央に導電体を
配置し、この導電体と、ターゲット電極の外周縁を覆う
ターゲットシールドとを電気的に接続している。
The fourth invention is a more specific example of the first invention,
The target electrode is formed in an annular shape, and a conductor is disposed at the center of the target electrode. The conductor is electrically connected to a target shield covering the outer peripheral edge of the target electrode.

[作用] ターゲット電極の中央部に、ターゲット電位が印加さ
れない領域を形成すると、この領域ではカソードシース
と呼ばれる電位勾配が存在しないので、ターゲットで発
生する2次電子や負イオンがこの領域に迷い込んでも加
速さえるようなことがない。もちろん、この領域にはタ
ーゲットが存在しないので、この領域は2次電子や負イ
オンの発生源とはならない。
[Operation] If a region to which the target potential is not applied is formed in the center of the target electrode, a potential gradient called a cathode sheath does not exist in this region. Therefore, even if secondary electrons or negative ions generated in the target are lost in this region. There is no such thing as acceleration. Of course, since no target exists in this region, this region does not become a source of secondary electrons or negative ions.

ターゲット電位が印加されない領域を作る方法の一つ
は、ターゲット電極を環状に形成して、その中央に空所
を設けることである。この場合、環状のターゲット電極
の内周縁をターゲットシールドで覆うようにすれば、こ
の内周縁付近から基板に向かうであろう2次電子や負イ
オンを遮断することができる。
One method of forming a region to which a target potential is not applied is to form a target electrode in a ring shape and provide a space in the center thereof. In this case, if the inner peripheral edge of the annular target electrode is covered with the target shield, it is possible to block secondary electrons and negative ions that would go to the substrate from near the inner peripheral edge.

ターゲット電位が印加されない領域を作る別の方法
は、環状ターゲット電極の中央に導電体を配置して、こ
の導電体とターゲットシールドとを電気的に接続して接
地することである。こうすると、導電体の表面近傍では
ターゲット表面近傍のような電位勾配が生じなくなる。
Another way to create a region where no target potential is applied is to place a conductor in the center of the annular target electrode and electrically connect this conductor and the target shield to ground. In this case, a potential gradient near the surface of the conductor as in the vicinity of the target surface does not occur.

以上のようなターゲット電極を用いる場合、このター
ゲット電極のターゲット電位が印加されない領域に対向
させて基板を配置すれば、基板は負イオン衝撃を受けな
くなる。
When the above-described target electrode is used, if the substrate is arranged so as to face a region of the target electrode to which the target potential is not applied, the substrate is not subjected to negative ion impact.

[実施例] 次に、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第11図は、酸化物薄膜を作成するためのスパッタリン
グ装置の一例を示す正面断面図である。真空容器1の圧
力は、矢印13方向に設置してある主排気系により、10-7
Torr以下の真空に保つことができる。薄膜を作製するた
めに必要なガスを供給するためのガス導入系29を真空容
器1に設け、バルブ10a,10bを介して真空容器1の中へ
ガスを導入する。例えば、矢印11方向からArガスを供給
し、矢印12方向からO2ガスを供給し、これらを混合して
真空容器1の中へ導入する。真空容器1内の圧力は、ガ
ス導入系29のマスフローメータ(図示せず)と矢印13方
向に設置してある主排気系とを調節することにより、適
切な値に設定できる。真空容器1内には、基板4を保持
して800℃まで加熱することができる基板ホルダー5を
設置している。加熱方式は、温度調節装置8と、サイリ
スタトランス9と、基板ホルダー5の表面に取り付けた
熱電対6とを利用して、ランプ加熱ヒータ7を制御する
方式である。基板ホルダー5に対向する位置には、ター
ゲット電極3を配置する。ターゲット電極3の外周縁に
はターゲットシールド2を配置し、このターゲットシー
ルド2とターゲット電極3の間には電極絶縁リング14
(フッ素樹脂製)を設けている。
FIG. 11 is a front sectional view showing an example of a sputtering apparatus for forming an oxide thin film. The pressure of the vacuum vessel 1 is increased by 10 -7 by the main exhaust system installed in the direction of arrow 13.
It can be kept at a vacuum below Torr. A gas introduction system 29 for supplying a gas necessary for producing a thin film is provided in the vacuum vessel 1, and the gas is introduced into the vacuum vessel 1 via the valves 10a and 10b. For example, Ar gas is supplied from the direction of arrow 11 and O 2 gas is supplied from the direction of arrow 12, and these are mixed and introduced into the vacuum vessel 1. The pressure in the vacuum vessel 1 can be set to an appropriate value by adjusting a mass flow meter (not shown) of the gas introduction system 29 and a main exhaust system installed in the direction of arrow 13. A substrate holder 5 that can hold the substrate 4 and heat it to 800 ° C. is installed in the vacuum vessel 1. The heating method is a method of controlling the lamp heater 7 using the temperature control device 8, the thyristor transformer 9, and the thermocouple 6 attached to the surface of the substrate holder 5. The target electrode 3 is arranged at a position facing the substrate holder 5. A target shield 2 is arranged on the outer peripheral edge of the target electrode 3, and an electrode insulating ring 14 is provided between the target shield 2 and the target electrode 3.
(Made of fluororesin).

このターゲット電極3には冷却水(矢印15a、15b)を
流している。ターゲット電極3にはインピーダンス整合
器16を介して高周波電源17を接続している。
Cooling water (arrows 15a and 15b) flows through the target electrode 3. A high frequency power supply 17 is connected to the target electrode 3 via an impedance matching unit 16.

第1図は、第11図のスパッタリング装置で使用可能な
ターゲット電極の一例を示した斜視図である。ターゲッ
ト電極は、電極本体20と背板19からなる。電極本体20の
上端に背板19が取り付けられる。背板19の中央には円形
孔19aがある。このターゲット電極はマグネトロンスパ
ッタリングに使用するものであって、その内部には、第
2図に示す磁石組立体を入れる。この磁石組立体は、外
側の円形磁石22aと内側の円形磁石22bを備え、その両者
はヨーク21に固定されている。この磁石組立体は電極本
体20の内部に容易に着脱できる。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a target electrode usable in the sputtering apparatus of FIG. The target electrode includes an electrode body 20 and a back plate 19. The back plate 19 is attached to the upper end of the electrode body 20. At the center of the back plate 19 is a circular hole 19a. This target electrode is used for magnetron sputtering, and contains a magnet assembly shown in FIG. 2 inside. The magnet assembly includes an outer circular magnet 22a and an inner circular magnet 22b, both of which are fixed to the yoke 21. This magnet assembly can be easily attached and detached inside the electrode body 20.

第3図は第1図のターゲット電極を組み込んだターゲ
ット機構の正面断面図であり、第4図はその平面図であ
る。第3図において、電極本体20の上端には、ターゲッ
ト背板19を取り付け、この背板19にターゲット18をボン
ディングしている。背板19およびターゲット18の形状
は、いずれも中央に孔の開いた円板である。電極本体20
は中空円形の電気絶縁板23(フッ素樹脂製)の上に固定
されている。電極本体20の内周面20aと外周面20bは、シ
ールド板24で取り囲まれている。背板19およびターゲッ
ト18の外周縁もシールド板24で覆われている。電極本体
20には水冷管が接続しており、水冷水を矢印15a方向か
ら矢印15b方向へ流している。背板19の下面にはOリン
グ30、31があって冷却水のシールをしている。電極本体
20には、インピーダンス整合器16を介して高周波電源17
を接続し、所定の電力を印加できるようになっている。
FIG. 3 is a front sectional view of a target mechanism incorporating the target electrode of FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view thereof. In FIG. 3, a target back plate 19 is attached to the upper end of the electrode body 20, and the target 18 is bonded to the back plate 19. Each of the back plate 19 and the target 18 is a circular plate having a hole in the center. Electrode body 20
Is fixed on a hollow circular electric insulating plate 23 (made of fluororesin). The inner peripheral surface 20a and the outer peripheral surface 20b of the electrode body 20 are surrounded by a shield plate 24. The outer peripheral edges of the back plate 19 and the target 18 are also covered with the shield plate 24. Electrode body
A water cooling pipe is connected to 20, and the water cooling water flows from the direction of arrow 15a to the direction of arrow 15b. O-rings 30 and 31 are provided on the lower surface of the back plate 19 to seal the cooling water. Electrode body
20 includes a high-frequency power supply 17 via an impedance matching unit 16.
Are connected so that predetermined power can be applied.

このターゲット電極では、電極本体20の内周面20aと
背板19の円形孔19aとによって、空所60が形成されてい
る。
In this target electrode, a cavity 60 is formed by the inner peripheral surface 20a of the electrode body 20 and the circular hole 19a of the back plate 19.

第3図には、また、ターゲット機構に対向させる基板
4の位置を示してある。基板4は空所60に対向させて配
置し、基板4の直径D1は、空所60の内径D2より小さくし
てある。
FIG. 3 also shows the position of the substrate 4 facing the target mechanism. The substrate 4 is disposed so as to face the cavity 60, and the diameter D1 of the substrate 4 is smaller than the inner diameter D2 of the cavity 60.

次に、このターゲット電極機構の働きを説明する。 Next, the operation of the target electrode mechanism will be described.

ターゲット18の表面上には磁石22a、22bによって磁界
33が形成されている。電極本体20に高周波電圧を印加す
ると放電が起こり、特に磁界33がターゲット表面に平行
になる部分では、プラズマが集中する。そして、放電中
の正イオンがターゲット18をスパッタリングして、基板
4にスパッタ粒子を堆積させる。
A magnetic field is generated on the surface of the target 18 by the magnets 22a and 22b.
33 are formed. When a high-frequency voltage is applied to the electrode body 20, a discharge occurs, and particularly in a portion where the magnetic field 33 is parallel to the target surface, the plasma is concentrated. Then, the positive ions in the discharge sputter the target 18 to deposit sputtered particles on the substrate 4.

ところで、基板4の真下は、ターゲット電極の中央の
空所60になっているので、基板4に付着することになる
スパッタ粒子は、ターゲット18から斜めに飛来してきた
ものである。一方で、ターゲット18で発生した2次電子
や負イオン32は、ターゲット18表面のカソードシースの
電位勾配で加速されてターゲット表面にほぼ垂直に飛ん
でいく。したがって、基板4には2次電子や負イオンが
飛来してこない。2次電子や負イオンが空所60の上方に
入り込んでも、この部分にはカソードシースが存在しな
いので、2次電子や負イオンが基板4に向かって加速さ
れることはない。
By the way, immediately below the substrate 4 is a space 60 at the center of the target electrode, so that sputtered particles that will adhere to the substrate 4 have come obliquely from the target 18. On the other hand, the secondary electrons and negative ions 32 generated in the target 18 are accelerated by the potential gradient of the cathode sheath on the surface of the target 18 and fly almost perpendicular to the target surface. Therefore, secondary electrons and negative ions do not come to the substrate 4. Even if secondary electrons and negative ions enter above the space 60, the cathode sheath does not exist in this portion, so that the secondary electrons and negative ions are not accelerated toward the substrate 4.

この実施例のターゲット18は、中央に孔が開いている
ので、ターゲット表面積に占めるエロージョン領域の割
合が従来のターゲットよりも大きくなり、ターゲット使
用効率が向上する。
Since the target 18 of this embodiment has a hole at the center, the ratio of the erosion area to the target surface area is larger than that of the conventional target, and the target use efficiency is improved.

次に、このターゲット機構を用いて酸化物超電導体薄
膜を作製した例を説明する。ターゲット18として、直径
4インチのY1Ba2Cu3Oy焼結体ターゲットを用いた。第11
図のガス導入系29によりバルブ10a,10bとマスフロメー
タ(図示せず)を介して、矢印11方向からArガスを、矢
印12方向からO2ガスを導入し、これらを混合して真空本
体1の中へ導入した。このときのArガスとO2ガスの流量
比は1対1とした。また、真空本体1内の圧力は25mTor
rにした。電極本体20には、高周波電源17から150Wの高
周波電力を印加し、インピーダンス整合器16により、反
射波が0W(ゼロワット)になるように調整した。また、
as−grown状態で超電導特性を得るために基板4を600〜
700℃に加熱した状態で薄膜を堆積させた。なお、基板
4にはMgO(100)、SrTiO3(100)を用いたので、得ら
れた膜はC軸配向膜であった。
Next, an example in which an oxide superconductor thin film is manufactured using this target mechanism will be described. As the target 18, a 4 inch diameter Y 1 Ba 2 Cu 3 O y sintered body target was used. Eleventh
An Ar gas and an O 2 gas are introduced from the direction of arrow 11 and O 2 gas from the direction of arrow 12 through the valves 10a and 10b and a mass flow meter (not shown) by the gas introduction system 29 shown in FIG. Introduced inside. At this time, the flow ratio of the Ar gas to the O 2 gas was 1: 1. The pressure inside the vacuum body 1 is 25 mTor.
r. High-frequency power of 150 W was applied to the electrode body 20 from the high-frequency power supply 17, and the impedance matching unit 16 adjusted the reflected wave to be 0 W (zero watt). Also,
In order to obtain superconductivity in the as-grown state,
The thin film was deposited while being heated to 700 ° C. Since MgO (100) and SrTiO 3 (100) were used for the substrate 4, the obtained film was a C-axis oriented film.

以下に、このようにして作製した酸化物超電導体薄膜
と、空所のないマグネトロンターゲットで作成した従来
の薄膜とを比較して示す。
The following is a comparison between the oxide superconductor thin film thus manufactured and a conventional thin film formed using a magnetron target having no void.

(イ)この実施例で作製した超電導体薄膜 膜組成:Y1Ba2Cu3Oy(中心部) 膜組成の均一領域(±2%以内):直径45mmの範囲内 超電導臨界温度:Tce=90K (ロ)従来の薄膜 膜組成:Y1Ba1.8Cu2.8Oy(中心部) 膜組成の均一領域(±2%以内):直径20mmの範囲内 超電導臨界温度:Tce=72K 上述の二つの結果を比較してみると、実施例の場合は
膜組成が改善され、特に、膜組成の均一領域は従来のも
のの2倍以上の面積になった。
(A) Superconductor thin film produced in this example Film composition: Y 1 Ba 2 Cu 3 O y (center) Uniform region of film composition (within ± 2%): Within 45 mm diameter Superconducting critical temperature: Tce = 90K (b) Conventional thin film Film composition: Y 1 Ba 1.8 Cu 2.8 O y (center) Uniform region of film composition (within ± 2%): within 20mm diameter Superconducting critical temperature: Tce = 72K Comparing the results, in the case of the example, the film composition was improved, and in particular, the uniform region of the film composition was twice as large as the conventional one.

第5図は第2実施例のターゲット機構の正面断面図で
あり、第6図はその平面図である。このターゲット機構
は、ターゲット電極の中央の空所にシールド板25が配置
されているのが特徴的であり、その他の点は、第3図の
実施例と同様である。シールド板25は導電体で形成され
ていて、この実施例では、シールド板24と一体的に形成
されている。中央の空所をシールド板25で覆うと、この
部分の電位は接地電位となるので、基板4の真下の電位
勾配は完全になくなり、負イオン等による基板4の損傷
は、第3図は実施例の場合よりも少なくなる。
FIG. 5 is a front sectional view of the target mechanism of the second embodiment, and FIG. 6 is a plan view thereof. This target mechanism is characterized in that a shield plate 25 is arranged in a central space of a target electrode, and the other points are the same as those of the embodiment of FIG. The shield plate 25 is formed of a conductor, and is formed integrally with the shield plate 24 in this embodiment. When the central space is covered with the shield plate 25, the potential at this portion becomes the ground potential, so that the potential gradient immediately below the substrate 4 completely disappears, and damage to the substrate 4 due to negative ions or the like is prevented. Less than in the example.

第7図は第3実施例のターゲット機構の正面断面図で
あり、第8図はその平面図である。このターゲット機構
は、電極本体20の内周面20aを覆うシールド板の上端部
分26が、ターゲット18の内周縁を覆っていることが特徴
的である。その他の点は第3図の実施例と同様である。
このように上端部分26を設けることにより、ターゲット
18の内周縁から基板4に向かって飛来するであろう負イ
オンを遮断できる効果がある。
FIG. 7 is a front sectional view of the target mechanism of the third embodiment, and FIG. 8 is a plan view thereof. This target mechanism is characterized in that the upper end portion 26 of the shield plate that covers the inner peripheral surface 20a of the electrode body 20 covers the inner peripheral edge of the target 18. The other points are the same as in the embodiment of FIG.
By providing the upper end portion 26 in this manner, the target
This has the effect of blocking negative ions that would fly toward the substrate 4 from the inner peripheral edge of 18.

第9図は第4実施例のターゲット機構の正面断面図で
あり、第8図はその平面図である。このターゲット機構
は、ターゲット電極の形状が矩形となっているのが特徴
的である。その他の点は、基本的に第3図の実施例と同
様である。第9図において、電極本体40の形状は中央に
中空部を有する直方体である。その内部に設置している
磁石42a、42bおよびヨーク41の形状も同様に中空の直方
体である。ターゲット58、ターゲット背板59の形状は、
中央に正方形孔が開いている正方形の板である。電極本
体40の内周面と外周面はシールド板44によって囲まれて
いる。正方形の基板4の一辺の長さは、正方形の空所60
の一辺の長さよりも小さくしてある。
FIG. 9 is a front sectional view of the target mechanism of the fourth embodiment, and FIG. 8 is a plan view thereof. This target mechanism is characterized in that the shape of the target electrode is rectangular. Other points are basically the same as those of the embodiment of FIG. In FIG. 9, the shape of the electrode body 40 is a rectangular parallelepiped having a hollow portion at the center. Similarly, the shapes of the magnets 42a and 42b and the yoke 41 installed therein are also hollow rectangular parallelepipeds. The shape of the target 58 and the target back plate 59
It is a square plate with a square hole in the center. The inner and outer peripheral surfaces of the electrode body 40 are surrounded by a shield plate 44. The length of one side of the square substrate 4 is the square space 60
Is smaller than the length of one side.

なお、この発明は、Y1Ba2Cu3Oyだけでなく、次に述べ
るようなその他の酸化物超電導体にも適用できる。
The present invention is applicable not only to Y 1 Ba 2 Cu 3 O y but also to other oxide superconductors described below.

(1)MBa2Cu3Oy ここで、M=ランタン系列の元素 La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu (2)Bi2Sr2Can-1CunOy ここで、n=1,2,3,4 (3)Tl2Ba2Can-1CunOy ここで、n=1,2,3,4 (4)Tl1Ba2Can-1CunOy ここで、n=1,2,3,4,5,6 (5)以上の化合物と同じ元素構成(他の元素が入って
もよい)で他の化学量論性を持つ化合物 [発明の効果] 第1の発明のスパッタリング装置では、ターゲット電
極の中央部に、ターゲット電位が印加されない領域を形
成しているので、この部分が2次電子や負イオンの発生
源になることがなく、また、この領域に2次電子や負イ
オンが迷い込んでもカソードシースと呼ばれる電位勾配
が存在しないので、2次電子や負イオンが基板に向かっ
て加速されるようなことがない。また、ターゲットの中
央部分が不必要なので、特にマグネトロンスパッタリン
グにおいて、ターゲット表面積に占めるエロージョン領
域の割合が大きくなって、ターゲット使用効率が向上す
る。そして、ターゲット電極のターゲット電位が印加さ
れない領域に対向させて基板を配置しているので、基板
が負イオン衝撃を受けなくなる。その結果、特に負イオ
ンを発生しやすい酸化物薄膜の作製の際に良好な特性を
持つ薄膜を形成できる。
(1) MBa 2 Cu 3 O y where M = lanthanum series element La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (2) Bi 2 Sr 2 C n-1 C n O y where n = 1,2,3,4 (3) Tl 2 Ba 2 C n-1 C n O y where n = 1,2,3, 4 (4) Tl 1 Ba 2 Ca n-1 Cu n O y , where, n = 1,2,3,4,5,6 (5) or more compounds with the same elemental composition (also contain other elements Good) and a compound having another stoichiometry [Effect of the Invention] In the sputtering apparatus of the first invention, a region where the target potential is not applied is formed in the center of the target electrode. It does not become a source of secondary electrons or negative ions, and even if secondary electrons or negative ions get into this area, there is no potential gradient called a cathode sheath. There is no acceleration. In addition, since the central portion of the target is unnecessary, particularly in magnetron sputtering, the ratio of the erosion region to the target surface area is increased, and the target use efficiency is improved. Since the substrate is disposed so as to face the region of the target electrode to which the target potential is not applied, the substrate is not subjected to negative ion bombardment. As a result, a thin film having good characteristics can be formed particularly when an oxide thin film that easily generates negative ions is manufactured.

第2の発明は、ターゲット電位が印加されない領域と
して空所を形成したもので、構成としては最も簡便にな
る。
According to the second aspect, a void is formed as a region to which the target potential is not applied, and the configuration is the simplest.

第3の発明は、環状とターゲット電極の内周縁をター
ゲットシールドで覆うようにしたので、この内周縁付近
から基板に向かうであろう2次電子や負イオンを遮断す
ることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the inner periphery of the ring and the target electrode is covered with the target shield, it is possible to block secondary electrons and negative ions that would go to the substrate from near the inner periphery.

第4の発明は、空所部分に導電体を配置して、この導
電体と通常のターゲットシールドとを電気的に接続して
接地しているので、導電体の表面近傍ではターゲット表
面近傍のような電位勾配が完全になくなる。
According to the fourth aspect of the present invention, since a conductor is arranged in a space portion and this conductor is electrically connected to a normal target shield and grounded, the vicinity of the surface of the conductor is similar to the vicinity of the target surface. Potential gradient completely disappears.

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

第1図はこの発明の第1実施例で使用しているターゲッ
ト電極の斜視図、 第2図は第1図のターゲット電極で使用する磁石組立体
の斜視図、 第3図は第1実施例のターゲット機構の正面断面図、 第4図は第3図のターゲット機構の平面図、 第5図は第2実施例のターゲット機構の正面断面図、 第6図は第5図のターゲット機構の平面図、 第7図は第3実施例のターゲット機構の正面断面図、 第8図は第7図のターゲット機構の平面図、 第9図は第4実施例のターゲット機構の正面断面図、 第10図は第9図のターゲット機構の平面図、 第11図はこの発明を適用可能なスパッタリング装置の正
面断面図である。 4……基板 18……ターゲット 19……ターゲット電極の背板 20……ターゲット電極の電極本体 24、25、26……シールド板 60……空所
FIG. 1 is a perspective view of a target electrode used in the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a magnet assembly used in the target electrode of FIG. 1, and FIG. 3 is a first embodiment. FIG. 4 is a plan view of the target mechanism of FIG. 3, FIG. 5 is a front sectional view of the target mechanism of the second embodiment, FIG. 6 is a plan view of the target mechanism of FIG. FIG. 7, FIG. 7 is a front sectional view of the target mechanism of the third embodiment, FIG. 8 is a plan view of the target mechanism of FIG. 7, FIG. 9 is a front sectional view of the target mechanism of the fourth embodiment, FIG. FIG. 9 is a plan view of the target mechanism of FIG. 9, and FIG. 11 is a front sectional view of a sputtering apparatus to which the present invention can be applied. 4 ... substrate 18 ... target 19 ... target electrode back plate 20 ... target electrode electrode body 24, 25, 26 ... shield plate 60 ... empty space

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】中央部にターゲット電位が印加されない領
域を形成したターゲット電極を備え、このターゲット電
極のターゲット電位が印加されない領域に対向させて基
板を配置したことを特徴とするスパッタリング装置。
1. A sputtering apparatus comprising: a target electrode provided with a region to which a target potential is not applied in a central portion; and a substrate arranged to face a region of the target electrode to which a target potential is not applied.
【請求項2】ターゲット電極を環状に形成して、その中
央に空所を設けたことを特徴とする請求項1記載のスパ
ッタリング装置。
2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target electrode is formed in an annular shape, and a space is provided in the center of the target electrode.
【請求項3】環状のターゲット電極の内周縁をターゲッ
トシールドで覆うようにしたことを特徴とする請求項2
記載のスパッタリング装置。
3. An inner peripheral edge of an annular target electrode is covered with a target shield.
The sputtering apparatus as described in the above.
【請求項4】ターゲット電極を環状に形成して、その中
央に導電体を配置し、この導電体と、ターゲット電極の
外周縁を覆うターゲットシールドとを電気的に接続した
ことを特徴とする請求項1記載のスパッタリング装置。
4. The target electrode is formed in a ring shape, a conductor is disposed in the center of the target electrode, and the conductor is electrically connected to a target shield covering an outer peripheral edge of the target electrode. Item 2. The sputtering apparatus according to Item 1.
JP2190617A 1990-07-20 1990-07-20 Sputtering equipment Expired - Lifetime JP2975649B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2190617A JP2975649B2 (en) 1990-07-20 1990-07-20 Sputtering equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2190617A JP2975649B2 (en) 1990-07-20 1990-07-20 Sputtering equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0480357A JPH0480357A (en) 1992-03-13
JP2975649B2 true JP2975649B2 (en) 1999-11-10

Family

ID=16261053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2190617A Expired - Lifetime JP2975649B2 (en) 1990-07-20 1990-07-20 Sputtering equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2975649B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020069603A (en) * 2001-02-27 2002-09-05 임조섭 A sputtering target for a magnetron sputtering apparatus
JP5115249B2 (en) * 2007-03-09 2013-01-09 三菱マテリアル株式会社 Vapor deposition material and method for forming a vapor deposition film using the vapor deposition material
JP5619666B2 (en) * 2010-04-16 2014-11-05 ジェイディーエス ユニフェイズ コーポレーションJDS Uniphase Corporation Ring cathode for use in magnetron sputtering devices
KR101238833B1 (en) * 2012-02-14 2013-03-04 김남진 Plazma generator and substrate treatment apparatus having thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0480357A (en) 1992-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wasa et al. Low pressure sputtering system of the magnetron type
EP0309294A2 (en) Method and apparatus for the manufacture of superconducting oxide materials
EP0291044B1 (en) Method and apparatus for sputtering thin film of compound having large area
US5229358A (en) Method and apparatus for fabricating superconducting wire
US4925829A (en) Method for preparing thin film of compound oxide superconductor by ion beam techniques
US5057201A (en) Process for depositing a superconducting thin film
Benvenuti Superconducting coatings for accelerating RF cavities: past, present, future
US5196400A (en) High temperature superconductor deposition by sputtering
JPS6320304B2 (en)
JP2975649B2 (en) Sputtering equipment
JP2588985B2 (en) Oxide thin film deposition method
Matsuoka et al. rf and dc discharge characteristics for opposed‐targets sputtering
JP2529347B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
Iosad et al. Reactive magnetron sputter-deposition of NbN and (Nb, Ti) N films related to sputtering source characterization and optimization
JP2639510B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JPH01132765A (en) Magnetron sputtering device
JP2602304B2 (en) Method for producing composite oxide superconducting thin film
JP2525852B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JP2501615B2 (en) Preparation method of superconducting thin film
JPH0764678B2 (en) Method for producing superconducting thin film
JP2549894B2 (en) Method for forming high temperature superconducting ceramic thin film
JP2502344B2 (en) Method for producing complex oxide superconductor thin film
JP2552700B2 (en) Plasma generating apparatus and thin film forming apparatus using plasma
Denul et al. YBa/sub 2/Cu/sub 3/O/sub 7-x/sputter deposition from rotatable targets: a scalable approach for YBa/sub 2/Cu/sub 3/O/sub 7-x/coated conductors
JP2668532B2 (en) Preparation method of superconducting thin film

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070903

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 9

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 9

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100903

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term