JP2003055764A - Facing target type sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ターゲット材を有
効に活用すると共に、ＩＴＯのスパッタ成膜プロセスに
おいて、ターゲット表面に発生する突起物（ノジュー
ル）を抑制する対向ターゲット式スパッタ装置及びＩＴ
Ｏ透明導電膜に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes a target material effectively and suppresses protrusions (nodules) generated on the target surface in the ITO sputtering film formation process.
The present invention relates to an O transparent conductive film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】対向ターゲット式スパッタ法は、例え
ば、「応用物理」第４８巻（１９７９）第６号Ｐ５５８
〜Ｐ５５９等で公知の通り、真空槽内で対向させたター
ゲットを有し、基板上に膜を形成するスパッタ方法であ
り、マグネトロンスパッタ法を使用した成膜が難しい磁
性体膜を高速で形成できる特徴を有している。以下、図
１を用いて、対向ターゲット式スパッタ装置の特徴を説
明する。対向ターゲット式スパッタ装置は、真空槽内に
陰極となる一対のターゲット２ａ、２ｂをそれぞれスパ
ッタ面４ａ、４ｂが空間Ｓを置いて対面するように設け
られていると共に、両スパッタ面に垂直な方向の磁場Ｈ
を発生する手段を設け、前記ターゲット間の空間の側方
に配したホルダーに取り付けた基板５上に薄膜を形成す
るようにしたスパッタ装置である。マグネトロンスパッ
タ装置と異なり、電子を束縛するための磁場は、スパッ
タ面に対して垂直であり、ターゲットとして磁性体を用
いた場合でも、空間Ｓに有効な磁場を発生させることが
できる。したがって、磁性体膜の生産においても、スパ
ッタ面前の空間に高密度プラズマを形成することによっ
て、高速成膜を達成することができる。また、基板がカ
ソード電極であるターゲットと垂直に配置されており、
かつ高密度プラズマの発生が空間Ｓとその周辺に限られ
ていることから、プラズマ内で発生した高エネルギー電
子および高エネルギーイオンが基板に殆ど到達せず、そ
れらのダメージの少ない膜形成が可能である。特に、透
明電極として使用されるＩＴＯ膜は酸素イオンの基板へ
の衝突により電気抵抗率が上昇することが知られてお
り、対向ターゲットスパッタ法のＩＴＯ膜への応用が盛
んに研究されている。2. Description of the Related Art The facing target type sputtering method is described, for example, in "Applied Physics", Volume 48 (1979) No. 6, P558.
As is known in P559, etc., this is a sputtering method of forming a film on a substrate with targets facing each other in a vacuum chamber, and a magnetic film that is difficult to form using a magnetron sputtering method can be formed at high speed. It has features. The features of the facing target type sputtering apparatus will be described below with reference to FIG. The facing target type sputtering apparatus is provided with a pair of targets 2a and 2b serving as cathodes in a vacuum chamber so that the sputtering surfaces 4a and 4b face each other with a space S therebetween, and a direction perpendicular to both sputtering surfaces. Magnetic field H
Is a sputtering apparatus for forming a thin film on the substrate 5 attached to a holder arranged on the side of the space between the targets. Unlike the magnetron sputtering apparatus, the magnetic field for binding the electrons is perpendicular to the sputtering surface, and an effective magnetic field can be generated in the space S even when a magnetic material is used as the target. Therefore, also in the production of the magnetic film, high-speed film formation can be achieved by forming the high-density plasma in the space in front of the sputtering surface. Also, the substrate is arranged perpendicular to the target, which is the cathode electrode,
Moreover, since the generation of high-density plasma is limited to the space S and its surroundings, high-energy electrons and high-energy ions generated in the plasma hardly reach the substrate, and a film with less damage can be formed. is there. In particular, it is known that the electric resistance of an ITO film used as a transparent electrode increases due to collision of oxygen ions with the substrate, and the application of the facing target sputtering method to the ITO film has been actively studied.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
対向ターゲット式スパッタ法を使用した場合、スパッタ
面へのイオンの衝突が一様ではなく、膜材料を１００％
利用することはできないという問題が生じていた。即
ち、図２で示されるように、スパッタ後のターゲット
は、ターゲットの中央部に集中的に消費されるため、外
周部を全て使い切ることができない。However, when the above facing target type sputtering method is used, the collision of ions on the sputtering surface is not uniform and the film material is 100%.
There was a problem that it could not be used. That is, as shown in FIG. 2, since the target after sputtering is intensively consumed in the central part of the target, the entire outer peripheral part cannot be used up.
【０００４】対向ターゲット式スパッタ法のターゲット
使用効率を上げる公知の方法として、特公平３−２２３
１号公報、特公昭６３−５４７８９号公報および特開平
１０−２５９４７８号公報を挙げることができる。しか
し、これらの方法を用いても、完全に問題を解決するこ
とはできない。As a known method for increasing the target use efficiency of the facing target type sputtering method, Japanese Patent Publication No. 3-223 is known.
1 and JP-B-63-54789 and JP-A-10-259478. However, these methods cannot completely solve the problem.
【０００５】以下に前記公知の内容を具体的に示す。ま
ず、特公平３−２２３１号公報および特公昭６３−５４
７８９号公報は電子を束縛するための手段がターゲット
およびターゲットホルダーの周囲にのみ配置されている
対向ターゲット式スパッタ装置である。これらの方法を
用いれば、エロージョンがターゲットの外周部に拡大す
ることが知られている。しかし、電子を十分に束縛でき
ず、成膜速度が遅いという問題が生じてしまう。これら
の方法を改良した公知の方法として、特公平５−７５８
２７号公報がある。しかし、そこで述べられている方法
は、ターゲットの外周部に電子を反射するための負電位
の電極を設けるものであり、それら電極に材料膜が付
着、剥離し異常放電およびゴミの発生原因となってしま
う。The publicly known contents will be specifically described below. First, Japanese Patent Publication No. 3-2231 and Japanese Patent Publication No. 63-54.
Japanese Patent No. 789 is an opposed target type sputtering apparatus in which a means for binding electrons is arranged only around a target and a target holder. It is known that erosion spreads to the outer peripheral portion of the target by using these methods. However, there is a problem that the electrons cannot be sufficiently bound and the film forming speed is slow. As a known method that is an improvement of these methods, Japanese Patent Publication No. 5-758
There is No. 27 publication. However, the method described there is to provide a negative potential electrode for reflecting electrons on the outer periphery of the target, and the material film adheres to and peels off from these electrodes, causing abnormal discharge and dust. Will end up.
【０００６】次に、特開平１０−２５９４７８号公報で
述べられている方法は、ドーナツ状のターゲットを使用
することにより、スパッタ面におけるターゲット外周部
の面積を少なくするものである。しかし、この方法は、
ターゲット外周部のターゲット使用効率を向上するもの
ではない。Next, the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-259478 is to reduce the area of the outer peripheral portion of the target on the sputtering surface by using a doughnut-shaped target. But this method
It does not improve the target use efficiency in the outer peripheral portion of the target.
【０００７】また、ＩＴＯターゲットをマグネトロンス
パッタ法でスパッタする場合、エロージョンの側面にノ
ジュールが発生し、成膜速度の低下、ゴミの発生、およ
び最適酸素分圧の経時変化の問題が生じる。これらノジ
ュールの発生は、対向ターゲットスパッタ装置を使用し
た場合にも、ターゲット表面の中央部に形成されるエロ
ージョンの周りで観測され、ＩＴＯ成膜する上で大きな
障害となっていた。図２および図３に、対向ターゲット
スパッタ装置とマグネトロンスパッタ法で使用したター
ゲットの断面図の形状、およびノジュールの発生の様子
を示す。Further, when the ITO target is sputtered by the magnetron sputtering method, nodules are generated on the side surface of the erosion, which causes a problem that the film forming rate is lowered, dust is generated, and the optimum oxygen partial pressure changes with time. The generation of these nodules was observed around the erosion formed in the central portion of the target surface even when the facing target sputtering apparatus was used, and was a major obstacle in forming the ITO film. 2 and 3 show the shape of a cross-sectional view of the target used in the facing target sputtering apparatus and the magnetron sputtering method, and how nodules are generated.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段および作用】上記の課題を
解決するために、本発明は、スパッタ面が空間を隔てて
対面するように設置された一対のターゲットと、両スパ
ッタ面に垂直な方向の磁場を発生させる磁場発生手段と
を有し、前記ターゲットに挟まれた空間の側方に配置さ
れた基板上に膜を形成するようになした対向ターゲット
式スパッタ装置において、両スパッタ面に垂直な磁場
は、両スパッタ面に挟まれた空間だけでなく、その外側
の空間にも存在し、かつ磁場強度は両スパッタ面に挟ま
れた空間よりもその外周部の方が強いことを特徴とする
対向ターゲット式スパッタ装置を提供するものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a pair of targets installed so that the sputtering surfaces face each other with a space therebetween, and a direction perpendicular to both sputtering surfaces. And a magnetic field generating means for generating a magnetic field, and in a facing target type sputtering apparatus configured to form a film on a substrate arranged on the side of a space sandwiched between the targets, both sputtering surfaces are perpendicular to each other. A strong magnetic field exists not only in the space sandwiched between both sputtering surfaces, but also in the space outside it, and the magnetic field strength is stronger in the outer peripheral portion than in the space sandwiched between both sputtering surfaces. The present invention is to provide a facing target type sputtering apparatus.
【０００９】対向ターゲット式スパッタ装置におけるタ
ーゲットの外周部が中央部よりエロージョンのできる原
因として、ターゲットの周りに施された保護シールドの
前に形成されるシース電位などにより、スパッタ面の近
傍に形成されるプラズマの密度が、ターゲット中央部よ
りもターゲットの外周部の方が小さく、スパッタイオン
の衝突頻度が小さいことが考えられている。本発明は、
磁場強度に勾配がある空間を電子が運動する場合に電子
が磁束密度の大きい空間に引き付けられる性質を利用し
て、ターゲットの外周部近傍に高密度のプラズマを形成
し、ターゲット外周部のスパッタ速度を上げるものであ
る。The cause of the erosion of the outer periphery of the target in the opposed target type sputtering apparatus from the central part is that it is formed near the sputtering surface due to the sheath potential formed in front of the protective shield around the target. It is considered that the density of plasma is smaller in the outer peripheral portion of the target than in the central portion of the target, and the frequency of sputter ion collision is smaller. The present invention is
When electrons move in a space with a gradient of magnetic field strength, electrons are attracted to a space with a high magnetic flux density to form high-density plasma near the outer periphery of the target, and the sputtering speed of the outer periphery of the target is increased. To raise.
【００１０】このような磁場を発生させる手段として、
我々は、コイルによる方法と永久磁石による方法の２つ
を挙げることができる。コイルにより上記の磁場を発生
させる場合、コイルにより両ターゲットに挟まれた空
間、およびその周囲に磁場を発生させておき、そのター
ゲットに挟まれた空間の外側に磁束が集中するようにコ
アを配置する。As a means for generating such a magnetic field,
We can mention two methods, a coil method and a permanent magnet method. When the above magnetic field is generated by a coil, the coil is used to generate a magnetic field in and around the space sandwiched between both targets, and the core is placed so that the magnetic flux concentrates outside the space sandwiched between the targets. To do.
【００１１】また、磁場の発生手段として永久磁石を使
用する場合、ターゲットの外周の外側に、永久磁石を配
置する方法がある。対向ターゲット法において、ターゲ
ットの外周の外側に磁場の発生手段を配置する公知の例
として、前述の特公平３−２２３１号公報と特公昭６３
−５４７８９号公報、および特開平５−１４０７４１号
公報がある。しかし、前述した通り、特公平３−２２３
１号公報と特公昭６３−５４７８９号公報は、ターゲッ
トの外周部の外側のみに磁場を生じさせ電子をターゲッ
ト面で挟まれた空間に閉じ込めようとするものであり、
本発明とは、装置の構成、および目的が異なっている。
また、特開平５−１４０７４１号公報で述べられている
方法は、ターゲットの外周部に配置された保護シールド
を磁化させることにより、磁性体膜の剥離を防止しよう
とするものであり、本発明とは相容れないものである。When a permanent magnet is used as the magnetic field generating means, there is a method of disposing the permanent magnet outside the outer circumference of the target. As a known example of arranging the magnetic field generating means outside the outer circumference of the target in the facing target method, the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 3-2231 and Japanese Examined Patent Publication 63
-54789 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-140741. However, as mentioned above, Japanese Patent Publication No. 3-223
Japanese Patent Publication No. 1 and Japanese Patent Publication No. 63-54789 attempt to confine electrons in a space sandwiched between target surfaces by generating a magnetic field only outside the outer periphery of the target.
The configuration and purpose of the device are different from those of the present invention.
Further, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-140741 aims to prevent the magnetic film from peeling by magnetizing a protective shield arranged on the outer peripheral portion of the target. Are incompatible.
【００１２】また、本発明は、スパッタ面に垂直な磁場
に磁束密度の勾配を付けることによりスパッタ面近傍の
プラズマ密度を制御しようとするものであることから、
スパッタ面の面積が広い場合には、スパッタ面に挟まれ
た領域内にも適当な磁束密度の制御を行なうことによ
り、スパッタ面上でのより均一なスパッタを達成するこ
とが可能である。また、本発明は、ターゲット材料の有
効活用のみならず、ＩＴＯのスパッタ成膜におけるノジ
ュールの発生も抑制することが可能である。通常の対向
ターゲット式スパッタ法およびマグネトロンスパッタ法
では、図２および図３で見られるようにエロージョンの
側面にノジュールが発生する。しかし、我々の観測で
は、スパッタ時間が長期にわたってもエロージョンの底
部にはノジュールが発生しないことが分かっている。こ
れは、エロージョンの底部はスパッタされる速度が速
く、ノジュールの原因となるスパッタされた粒子の再付
着が起こらない為と考えられる。このことから、ＩＴＯ
のスパッタ成膜において、ターゲットのスパッタ面を均
一かつ高速にスパッタすることができれば、ノジュール
の発生しないＩＴＯのスパッタ成膜が可能になることが
期待できる。本発明は、この期待に応えるのに十分なも
のであり、磁性体の成膜のみならず、非磁性体の成膜に
おいても良質な膜の生産を可能にするスパッタ法を提供
するものである。Further, the present invention is intended to control the plasma density in the vicinity of the sputtering surface by giving a magnetic flux density gradient to the magnetic field perpendicular to the sputtering surface.
When the area of the sputtering surface is large, it is possible to achieve more uniform sputtering on the sputtering surface by appropriately controlling the magnetic flux density even in the region sandwiched between the sputtering surfaces. Further, the present invention can not only effectively utilize the target material, but also suppress the generation of nodules in the ITO sputtering film formation. In the normal facing target type sputtering method and magnetron sputtering method, nodules are generated on the side surface of the erosion as seen in FIGS. However, our observations indicate that nodules do not form at the bottom of the erosion, even for long sputter times. It is considered that this is because the bottom of the erosion has a high spattering speed, and redeposition of sputtered particles, which causes nodules, does not occur. From this, ITO
In the sputtering film formation, if the sputtering surface of the target can be uniformly and quickly sputtered, it can be expected that the ITO sputtering film can be formed without generation of nodules. The present invention is sufficient to meet this expectation, and provides a sputtering method that enables the production of a good quality film not only in the film formation of a magnetic substance but also in the film formation of a non-magnetic substance. .
【００１３】さらに、本発明を詳細に整理すれば、下記
の構成によって上記課題を解決できた。Further, if the present invention is arranged in detail, the above-mentioned problems can be solved by the following constitution.
【００１４】（１）スパッタ面が空間を隔てて対面する
ように設置された一対のターゲットと、両スパッタ面に
垂直な方向の磁場を発生させる磁場発生手段とを有し、
前記ターゲットに挟まれた空間の側方に配置された基板
上に膜を形成するようになされた対向ターゲット式スパ
ッタ装置において、両スパッタ面に垂直な磁場は、両ス
パッタ面に挟まれた空間だけでなく、その外側の空間に
も存在し、かつ磁束密度は両スパッタ面に挟まれた空間
よりもその外側の方が大きいことを特徴とする対向ター
ゲット式スパッタ装置。(1) A pair of targets installed so that the sputtering surfaces face each other across a space, and magnetic field generating means for generating a magnetic field in a direction perpendicular to both sputtering surfaces,
In a facing target type sputtering apparatus configured to form a film on a substrate arranged on the side of the space sandwiched by the targets, the magnetic field perpendicular to both sputtering surfaces is only the space sandwiched between both sputtering surfaces. In addition, the opposed target type sputtering apparatus is characterized in that it exists also in the space outside thereof and the magnetic flux density is larger in the outside than in the space sandwiched between both sputtering surfaces.
【００１５】（２）両スパッタ面に垂直な磁場を発生さ
せるための手段が、両スパッタ面に挟まれた空間及びそ
の外側の空間に磁場を発生させるためのコイルと、ター
ゲットの外周の外側に配置されたコアであることを特徴
とする前記（１）記載の対向ターゲット式スパッタ装
置。(2) A means for generating a magnetic field perpendicular to both sputtering surfaces is a coil for generating a magnetic field in a space sandwiched between both sputtering surfaces and a space outside thereof, and outside the outer circumference of the target. The opposed target type sputtering apparatus according to (1) above, which is an arranged core.
【００１６】（３）両スパッタ面に挟まれた空間の磁場
は、ターゲットの中央部よりもターゲットの外周部の方
が、磁束密度が大きいことを特徴とする前記（１）記載
の対向ターゲット式スパッタ装置。(3) The magnetic field in the space sandwiched between both sputtering surfaces has a higher magnetic flux density in the outer peripheral portion of the target than in the central portion of the target. Sputtering equipment.
【００１７】（４）両スパッタ面に垂直な磁場を発生さ
せるための手段が、ターゲットのスパッタ面と反対側に
配置された永久磁石と、ターゲットの外周の外側に配置
された永久磁石であることを特徴とする前記（１）記載
の対向ターゲット式スパッタ装置。(4) The means for generating a magnetic field perpendicular to both sputtering surfaces is a permanent magnet arranged on the side opposite to the sputtering surface of the target and a permanent magnet arranged outside the outer circumference of the target. The facing target type sputtering apparatus according to (1) above.
【００１８】（５）両スパッタ面に垂直な磁場を発生さ
せるための手段が、ターゲットのスパッタ面と反対側に
配置された永久磁石であり、それら永久磁石は、ターゲ
ット中央部と、それを取り囲む帯状の複数の永久磁石か
ら構成されることを特徴とする前記（３）記載の対向タ
ーゲット式スパッタ装置。(5) The means for generating a magnetic field perpendicular to both sputtering surfaces is a permanent magnet arranged on the opposite side of the target from the sputtering surface, and these permanent magnets surround the central portion of the target. The facing target type sputtering apparatus according to (3) above, which comprises a plurality of strip-shaped permanent magnets.
【００１９】（６）ターゲットの材質がインジウムと錫
の酸化物であることを特徴とする、前記（１）記載の対
向ターゲット式スパッタ装置。(6) The facing target type sputtering apparatus according to the above (1), wherein the material of the target is an oxide of indium and tin.
【００２０】（７）ターゲットの材質がインジウムと錫
の酸化物であることを特徴とする、前記（２）記載の対
向ターゲット式スパッタ装置。(7) The facing target type sputtering apparatus according to the above (2), wherein the target material is an oxide of indium and tin.
【００２１】（８）ターゲットの材質がインジウムと錫
の酸化物であることを特徴とする、前記（３）記載の対
向ターゲット式スパッタ装置。(8) The facing target type sputtering apparatus as described in (3) above, wherein the material of the target is an oxide of indium and tin.
【００２２】（９）ターゲットの材質がインジウムと錫
の酸化物であることを特徴とする、前記（４）記載の対
向ターゲット式スパッタ装置。(9) The facing target type sputtering apparatus according to the above (4), wherein the target material is an oxide of indium and tin.
【００２３】（１０）ターゲットの材質がインジウムと
錫の酸化物であることを特徴とする、前記（５）記載の
対向ターゲット式スパッタ装置。(10) The facing target type sputtering apparatus according to the above (5), wherein the target material is an oxide of indium and tin.
【００２４】（１１）前記（６）記載の対向ターゲット
式スパッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。(11) An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to the above (6).
【００２５】（１２）前記（７）記載の対向ターゲット
式スパッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。(12) An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to (7) above.
【００２６】（１３）前記（８）記載の対向ターゲット
式スパッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。(13) An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to (8).
【００２７】（１４）前記（９）記載の対向ターゲット
式スパッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。(14) An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to (9) above.
【００２８】（１５）前記（１０）記載の対向ターゲッ
ト式スパッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電
膜。(15) An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to the above (10).
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施例を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３０】（実施例１）図４は、実施例１で説明する
対向ターゲットスパッタ装置の、ターゲット、バッキン
グプレート及び保護シールドを含むカソード電極部分
と、磁場を発生させる為のコイル及びコアの断面を模式
的に示したものである。以下、実施例を説明する図にお
いて、本発明に直接関係しない装置の細部は省略してあ
る。コイルは両スパッタ面を包囲するように配置されて
おり、それらスパッタ面に囲まれた空間およびその周囲
に磁場を発生させる。コイルにより発生させられる磁場
は、その内部に磁束を収束させる物質が配置されていな
ければ、中央部（図４の点Ａ）は、外周部（図４の点
Ｂ）よりも磁束密度が大きい。そこで、実施例１の装置
では、ターゲットの外周部の外側に磁束を集めるための
コア１５が配置されている。このコアにより、磁束密度
はターゲットに中央部よりも外周のまわりのほうが大き
くなり、ターゲットの一様なスパッタが可能となる。図
４における矢印Ｈの太さは、両ターゲット間の磁束密度
の大きさを模式的に表わしたものである。(Embodiment 1) FIG. 4 is a cross-sectional view of a cathode electrode portion including a target, a backing plate and a protective shield, and a coil and a core for generating a magnetic field in a facing target sputtering apparatus described in Embodiment 1. It is shown schematically. Hereinafter, in the drawings for explaining the embodiments, details of the apparatus not directly related to the present invention are omitted. The coil is arranged so as to surround both sputtering surfaces, and generates a magnetic field in the space surrounded by the sputtering surfaces and in the surroundings. The magnetic field generated by the coil has a larger magnetic flux density in the central portion (point A in FIG. 4) than in the outer peripheral portion (point B in FIG. 4) unless a substance that converges the magnetic flux is arranged inside the magnetic field. Therefore, in the device of the first embodiment, the core 15 for collecting magnetic flux is arranged outside the outer peripheral portion of the target. This core increases the magnetic flux density around the outer periphery of the target rather than the central portion, and enables uniform sputtering of the target. The thickness of the arrow H in FIG. 4 schematically represents the magnitude of the magnetic flux density between both targets.
【００３１】（実施例２）図５は、実施例２の対向ター
ゲットスパッタ装置の、ターゲット、バッキングプレー
ト及び保護シールドを含むカソード電極部分の断面を模
式的に示したものである。図６は、図５で描かれるカソ
ード電極のターゲットと磁石をスパッタ面方向から見た
模式図である。対向するターゲットの間にスパッタ面と
垂直な磁場を形成するためのマグネットは、ターゲット
の中央部に配置されたものと、それを取り巻く２つの帯
状のものから構成される。それらマグネットを、ターゲ
ットの中央から順に、マグネットＡ、マグネットＢ、マ
グネットＣとする。スパッタ面からターゲットとマグネ
ットを眺めた場合、最も外側に配置されたマグネットＣ
は、ターゲットの外周の外側に配置されており、対向す
るターゲットで挟まれた領域を取り囲むように磁場を形
成する。発生させる磁場の強度は、マグネットＡ、マグ
ネットＢ，マグネットＣの順に強くなっており、ターゲ
ットに挟まれた領域およびその周りに、ターゲットの中
央部から外部にゆくにしたがって強くなる不均一な磁場
を発生させる。図５の矢印Ｈの太さは、両ターゲット間
の磁束密度の大きさを模式的に表わしたものである。(Embodiment 2) FIG. 5 schematically shows a cross section of a cathode electrode portion including a target, a backing plate and a protective shield of a facing target sputtering apparatus of Embodiment 2. FIG. 6 is a schematic view of the target of the cathode electrode and the magnet drawn in FIG. 5 as seen from the sputtering surface direction. The magnet for forming a magnetic field perpendicular to the sputtering surface between the opposing targets is composed of a magnet arranged in the center of the target and two strip-shaped magnets surrounding the magnet. Let these magnets be a magnet A, a magnet B, and a magnet C in order from the center of the target. When the target and the magnet are viewed from the sputter surface, the magnet C placed on the outermost side
Are arranged outside the outer circumference of the target, and form a magnetic field so as to surround the region sandwiched by the opposing targets. The strength of the magnetic field generated becomes stronger in the order of magnet A, magnet B, and magnet C, and a non-uniform magnetic field that becomes stronger from the center of the target to the outside is provided in and around the region sandwiched by the targets. generate. The thickness of the arrow H in FIG. 5 schematically represents the magnitude of the magnetic flux density between both targets.
【００３２】（実施例３）図７は、実施例３の対向ター
ゲットスパッタ装置における、カソード電極のターゲッ
トと磁石をスパッタ面方向から見た模式図である。カソ
ード電極の基本構成は、実施例２に等しい。図７から分
かるように、本発明は、実施例２で描かれるような円形
のターゲットに限ったものではない。実施例３は、直方
形のターゲットを使用した場合の例であり、図７のよう
にターゲットの外周に沿って永久磁石を配置することに
より実施例２と同様の効果を持つ磁場を形成することが
できる。(Embodiment 3) FIG. 7 is a schematic view of a target of a cathode electrode and a magnet in a facing target sputtering apparatus of Embodiment 3 as seen from the sputtering surface direction. The basic structure of the cathode electrode is the same as that of the second embodiment. As can be seen from FIG. 7, the present invention is not limited to the circular target as depicted in Example 2. The third embodiment is an example in which a rectangular target is used, and a magnetic field having the same effect as that of the second embodiment is formed by arranging permanent magnets along the outer circumference of the target as shown in FIG. You can
【００３３】（実施例４）図８は、実施例４の対向ター
ゲットスパッタ装置における、カソード電極のターゲッ
トと磁石をスパッタ面方向から見た模式図である。カソ
ード電極の基本構成は、実施例２に等しい。図８から分
かるように、本発明は、実施例２で描かれるようなター
ゲットの中央部に配置された１つの永久磁石と、ターゲ
ットの外周に沿った２つの帯状の永久磁石に限ったもの
ではない。実施例４は、ターゲットの外周部に三つの帯
状の永久磁石を配置したものであり、ターゲットの面積
が広く、三種類の永久磁石ではターゲットを一様にスパ
ッタする磁場が発生できない場合に利用される。この実
施例４のように、本発明はそのターゲットの大きさに対
応して、使用する磁石の種類を増やし、ターゲットを均
一にスパッタすることを可能にする。(Embodiment 4) FIG. 8 is a schematic view of a target of a cathode electrode and a magnet in a facing target sputtering apparatus of Embodiment 4 as viewed from the sputtering surface direction. The basic structure of the cathode electrode is the same as that of the second embodiment. As can be seen from FIG. 8, the present invention is not limited to one permanent magnet arranged in the center of the target as depicted in Example 2 and two strip-shaped permanent magnets along the outer circumference of the target. Absent. Example 4 is one in which three strip-shaped permanent magnets are arranged on the outer periphery of the target, and is used when the target area is large and three types of permanent magnets cannot generate a magnetic field that uniformly sputters the target. It As in the fourth embodiment, the present invention makes it possible to increase the types of magnets to be used according to the size of the target and to uniformly sputter the target.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上に説明したように本発明は、両スパ
ッタ面に挟まれた空間だけでなく、その外側の空間にも
磁場を形成し、かつ両スパッタ面に挟まれた空間よりも
その外側の方が磁束密度は大きい対向ターゲット式スパ
ッタ装置であり、従来の対向ターゲット式スパッタ装置
におけるターゲット前のプラズマ密度の偏りを改善し、
ターゲットの均一なスパッタを実現した。本発明によ
り、従来の対向ターゲット式スパッタ装置のターゲット
使用効率が５割程度であるのに対し、ほぼ１０割のター
ゲットの使用効率を達成することができた。As described above, according to the present invention, the magnetic field is formed not only in the space sandwiched between both sputtering surfaces but also in the space outside the sputtering surface, and the magnetic field is formed more than in the space sandwiched between both sputtering surfaces. The outer side is a facing target type sputtering apparatus with a larger magnetic flux density, which improves the bias of the plasma density before the target in the conventional facing target type sputtering apparatus,
Realized uniform sputtering of the target. According to the present invention, while the target use efficiency of the conventional facing target type sputtering apparatus is about 50%, the target use efficiency of about 100% can be achieved.
【００３５】また、ＩＴＯの成膜に本発明を使用するこ
とにより、ターゲットが均一にスパッタされ、ノジュー
ルが発生しないＩＴＯのスパッタが実現した。これによ
り、従来ＩＴＯのスパッタプロセスで発生していた異常
放電、およびゴミの問題が緩和され、良質なＩＴＯ膜の
生産が可能となった。Further, by using the present invention for forming the ITO film, the target was uniformly sputtered, and ITO spattering without generation of nodules was realized. As a result, the problems of abnormal discharge and dust, which have been generated in the conventional ITO sputtering process, are alleviated, and it becomes possible to produce a high-quality ITO film.
【図１】 対向ターゲット式スパッタ装置構成の模式図FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of a facing target type sputtering apparatus.
【図２】 従来の対向ターゲット式スパッタ法による、
スパッタ後のＩＴＯターゲットの断面図FIG. 2 is a view of a conventional facing target type sputtering method,
Cross-sectional view of ITO target after sputtering
【図３】 マグネトロンスパッタ法による、スパッタ後
のＩＴＯターゲットの断面図FIG. 3 is a sectional view of an ITO target after sputtering by a magnetron sputtering method.
【図４】 本発明の実施例１に係る対向ターゲット式ス
パッタ装置のカソード部分、及び磁場発生装置の断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of a cathode part of a facing target sputtering apparatus and a magnetic field generator according to a first embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の実施例２に係る対向ターゲット式ス
パッタ装置のカソード部分の断面図FIG. 5 is a sectional view of a cathode portion of a facing target type sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図６】 図５で示される対向ターゲット式スパッタ装
置のカソード部分を、スパッタ面方向から眺めた図6 is a view of the cathode portion of the facing target type sputtering apparatus shown in FIG. 5, as viewed from the sputtering surface direction.
【図７】 本発明の実施例３に係る対向ターゲット式ス
パッタ装置のカソード部分を、スパッタ面方向から眺め
た図FIG. 7 is a view of a cathode portion of a facing target type sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention viewed from a sputtering surface direction.
【図８】 本発明の実施例４に係る対向ターゲット式ス
パッタ装置のカソード部分を、スパッタ面方向から眺め
た図FIG. 8 is a view of a cathode portion of a facing target type sputtering apparatus according to a fourth embodiment of the present invention viewed from a sputtering surface direction.
１ 真空チャンバー ２ ターゲット ３ 磁場発生装置 ４ スパッタ面 ５ 基板 ６ 真空排気装置 ７ スパッタガス導入装置 ８ スパッタ電源 ９ ＩＴＯターゲットに発生したノジュール １０ エロージョン １１ バッキングプレート １２ 保護シールド １３ 冷却水経路 １４ ０リング 1 vacuum chamber 2 targets 3 Magnetic field generator 4 Sputter surface 5 substrates 6 Vacuum exhaust system 7 Sputter gas introduction device 8 Sputter power supply 9 Nodules generated on ITO target 10 Erosion 11 backing plate 12 protective shield 13 Cooling water path 140 ring
Claims (15)
に設置された一対のターゲットと、両スパッタ面に垂直
な方向の磁場を発生させる磁場発生手段とを有し、前記
ターゲットに挟まれた空間の側方に配置された基板上に
膜を形成するようになされた対向ターゲット式スパッタ
装置において、両スパッタ面に垂直な磁場は、両スパッ
タ面に挟まれた空間だけでなく、その外側の空間にも存
在し、かつ磁束密度は両スパッタ面に挟まれた空間より
もその外側の方が大きいことを特徴とする対向ターゲッ
ト式スパッタ装置。1. A pair of targets installed so that the sputtering surfaces face each other across a space, and magnetic field generating means for generating a magnetic field in a direction perpendicular to both sputtering surfaces, and are sandwiched between the targets. In a facing target type sputtering apparatus configured to form a film on a substrate arranged on the side of the space, the magnetic field perpendicular to both sputtering surfaces is not limited to the space sandwiched between both sputtering surfaces, but to the outside of the space. The opposed target sputtering apparatus is characterized in that it exists also in the space and the magnetic flux density is larger outside the space sandwiched between both sputtering surfaces.
ための手段が、両スパッタ面に挟まれた空間及びその外
側の空間に磁場を発生させるためのコイルと、ターゲッ
トの外周の外側に配置されたコアであることを特徴とす
る請求項１記載の対向ターゲット式スパッタ装置。2. A means for generating a magnetic field perpendicular to both sputtering surfaces is arranged outside the outer circumference of a target and a coil for generating a magnetic field in a space sandwiched between both sputtering surfaces and a space outside thereof. 2. The opposed target type sputtering apparatus according to claim 1, wherein the opposed target type sputtering apparatus is a formed core.
ターゲットの中央部よりもターゲットの外周部の方が、
磁束密度が大きいことを特徴とする請求項１記載の対向
ターゲット式スパッタ装置。3. The magnetic field in the space sandwiched between the two sputtering surfaces is
The outer peripheral part of the target is better than the central part of the target
The opposed target type sputtering apparatus according to claim 1, wherein the magnetic flux density is high.
ための手段が、ターゲットのスパッタ面と反対側に配置
された永久磁石と、ターゲットの外周の外側に配置され
た永久磁石であることを特徴とする請求項１記載の対向
ターゲット式スパッタ装置。4. The means for generating a magnetic field perpendicular to both sputtering surfaces is a permanent magnet arranged on the side opposite to the sputtering surface of the target and a permanent magnet arranged outside the outer circumference of the target. The opposed target type sputtering apparatus according to claim 1, which is characterized in that.
ための手段が、ターゲットのスパッタ面と反対側に配置
された永久磁石であり、それら永久磁石は、ターゲット
中央部と、それを取り囲む帯状の複数の永久磁石から構
成されることを特徴とする請求項３記載の対向ターゲッ
ト式スパッタ装置。5. The means for generating a magnetic field perpendicular to both sputtering surfaces is a permanent magnet arranged on the opposite side of the target from the sputtering surface, and the permanent magnets have a central portion of the target and a strip-shaped member surrounding it. 4. The opposed target type sputtering apparatus according to claim 3, wherein the opposed target type sputtering apparatus comprises a plurality of permanent magnets.
化物であることを特徴とする、請求項１記載の対向ター
ゲット式スパッタ装置。6. The facing target type sputtering apparatus according to claim 1, wherein the material of the target is an oxide of indium and tin.
化物であることを特徴とする、請求項２記載の対向ター
ゲット式スパッタ装置。7. The facing target type sputtering apparatus according to claim 2, wherein the material of the target is an oxide of indium and tin.
化物であることを特徴とする、請求項３記載の対向ター
ゲット式スパッタ装置。8. The facing target type sputtering apparatus according to claim 3, wherein the material of the target is an oxide of indium and tin.
化物であることを特徴とする、請求項４記載の対向ター
ゲット式スパッタ装置。9. The opposed target type sputtering apparatus according to claim 4, wherein the material of the target is an oxide of indium and tin.
酸化物であることを特徴とする、請求項５記載の対向タ
ーゲット式スパッタ装置。10. The facing target type sputtering apparatus according to claim 5, wherein the material of the target is an oxide of indium and tin.
ッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。11. An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to claim 6.
ッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。12. An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to claim 7.
ッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。13. An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to claim 8.
ッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。14. An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to claim 9.
パッタ装置により制作された、ＩＴＯ透明導電膜。15. An ITO transparent conductive film produced by the facing target type sputtering apparatus according to claim 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001243999A JP2003055764A (en) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | Facing target type sputtering apparatus |
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|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP2003055764A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100537832C (en) * | 2003-07-28 | 2009-09-09 | F·T·S股份有限公司 | Be used to produce the opposed facing box-shaped sputter equipment of target and the method for laminated film |
-
2001
- 2001-08-10 JP JP2001243999A patent/JP2003055764A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100537832C (en) * | 2003-07-28 | 2009-09-09 | F·T·S股份有限公司 | Be used to produce the opposed facing box-shaped sputter equipment of target and the method for laminated film |
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