JP2009108382A - Target device for sputtering, and sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークの表面に成膜を行うためのスパッタリング用ターゲット装置及びスパッタリング装置に関するものである。 The present invention relates to a sputtering target device and a sputtering device for forming a film on the surface of a workpiece.
近年では、成膜対象となるワークに対して反射防止膜等の光学薄膜や絶縁膜,保護膜等の成膜を行う成膜装置が知られている。スパッタリング装置では、真空槽内を稀薄なスパッタガスで満たし、その真空槽内でターゲットを一方の電極としてグロー放電を行う。そして、そのグロー放電で発生するプラズマの陽イオンがターゲット材料に衝突することでターゲットから叩き出された原子(スパッタ原子)をワーク表面に堆積させて薄膜を形成する。また、スパッタガスの他に酸素ガスや窒素ガスのような反応ガスを真空槽内に導入し、化合物薄膜を形成す反応性スパッタリングも知られている。 In recent years, a film forming apparatus for forming an optical thin film such as an antireflection film, an insulating film, a protective film, or the like on a workpiece to be formed is known. In the sputtering apparatus, the vacuum chamber is filled with a thin sputtering gas, and glow discharge is performed in the vacuum chamber using the target as one electrode. Then, the plasma cations generated by the glow discharge collide with the target material, and atoms (sputtered atoms) knocked out of the target are deposited on the work surface to form a thin film. Also known is reactive sputtering in which a reactive gas such as oxygen gas or nitrogen gas is introduced into a vacuum chamber in addition to the sputtering gas to form a compound thin film.
スパッタリングの効率を向上させるために、ターゲットの表面近傍に磁界を与えておくマグネトロンスパッタリングが知られている。このマグネトロンスパッタリングでは、ターゲットの背面側に磁石などを配し、ターゲットの表面近傍に磁界を発生させグロー放電によって生じるプラズマをターゲットの表面近傍に閉じこめるようにしている。 In order to improve the efficiency of sputtering, magnetron sputtering in which a magnetic field is applied near the surface of a target is known. In this magnetron sputtering, a magnet or the like is arranged on the back side of the target so that a magnetic field is generated in the vicinity of the target surface and the plasma generated by glow discharge is confined in the vicinity of the target surface.
ところで、ターゲットの表面から叩き出されるスパッタ原子の放出角度、すなわちスパッタ原子の飛散される方向とターゲットの表面の法線とのなす角度は、様々な角度を取り得るが、放出角度が大きくなるほど、飛散するスパッタ原子は少なくなる傾向にある。このため、ターゲットの表面に対向する面に主として薄膜が形成される。しかし、一方で成膜対象となるワークは、平面的なものから立体的な複雑な形状を有するものまで様々である。このため、単にワークをターゲットの前方に配置ないし通過させるだけでは、ターゲットに対向した面以外の部分には成膜を行うことができない、あるいはかなり薄い薄膜しか形成されないという問題があった。 By the way, the emission angle of the sputtered atoms knocked out from the surface of the target, that is, the angle formed between the direction in which the sputtered atoms are scattered and the normal of the target surface can take various angles, but the larger the emission angle, The number of sputtered atoms that scatter tends to be small. For this reason, a thin film is mainly formed in the surface facing the surface of a target. However, on the other hand, the work to be deposited varies from a flat one to a three-dimensional complicated shape. For this reason, there is a problem that if the work is simply placed or passed in front of the target, film formation cannot be performed on a portion other than the surface facing the target, or only a considerably thin film is formed.
また、ワークに対してターゲットを十分に長くすることにより、放出角度が大きくなスパッタ原子を増大させ、薄い薄膜しか形成されないワークの面に対して所望とする厚みの薄膜を形成することはできるが、このようにするとターゲットの長尺化、スパッタリング装置の大型化を招くという問題がある。 In addition, by making the target sufficiently long with respect to the workpiece, it is possible to increase the number of sputtered atoms having a large emission angle and to form a thin film having a desired thickness on the surface of the workpiece on which only a thin thin film is formed. In this case, there is a problem that the target becomes longer and the sputtering apparatus becomes larger.
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、様々な形状のワークに対して良好に成膜を行うことができるスパッタリング用ターゲット装置、及びスパッタリング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a sputtering target device and a sputtering device that can satisfactorily form a film on a workpiece having various shapes. Objective.
本発明は上記目的を達成するために、請求項1記載のスパッタリング用ターゲット装置では、外周面からスパッタ原子を飛散させる円筒状のターゲットに、一端または両端に外周面の径が端部に向かって漸増する漸増部を設けたものである In order to achieve the above object, in the sputtering target device according to the first aspect of the present invention, the cylindrical target that disperses the sputtered atoms from the outer peripheral surface has a diameter of the outer peripheral surface toward one end or both ends toward the end. A gradually increasing part is provided.
請求項2記載のスパッタリング用ターゲット装置では、ターゲットを、漸増部が両端に設けられ中央から各端部に向けて外周面の径が端部に向かって漸増するツツミ形状としたものである。
In the sputtering target device according to
請求項3記載のスパッタリング用ターゲット装置では、ターゲットをその軸心を中心にして回転させる回転機構を備えたものである。
The sputtering target device according to
請求項4記載のスパッタリング用ターゲット装置では、ターゲットの中空部内に配され、ターゲットの外周面近傍に磁界を発生させ、ターゲットの母線方向に沿って磁界を分布させる磁石を備えたものである。
The sputtering target device according to
請求項5記載のスパッタリング装置では、上記のターゲット装置と、真空槽内で所定の方向にワークを搬送する搬送手段とを備え、ターゲットを、その母線がワークの搬送方向と直交するように配したものである。 The sputtering apparatus according to claim 5 includes the target device described above and a transport unit that transports the workpiece in a predetermined direction in the vacuum chamber, and the target is disposed so that its bus bar is orthogonal to the transport direction of the workpiece. Is.
請求項6記載のスパッタリング装置では、上記のターゲット装置と、真空槽内でワークを回転搬送する搬送手段とを備え、ターゲットを、その母線がワークの搬送方向と平行に配すとともに、その外周面と搬送面とをほぼ等距離としたものである The sputtering apparatus according to claim 6, comprising the target device described above and a transport means for rotating and transporting the workpiece in the vacuum chamber, the target being arranged in parallel to the workpiece transport direction, and the outer peripheral surface thereof. And the transport surface are almost equidistant.
請求項7記載のスパッタリング装置では、真空槽内で所定の方向にワークを搬送する搬送手段と、搬送手段によってワークが搬送される搬送面に周面が対向し、搬送方向と母線が直交するように真空槽内に配された円筒状の第1のターゲットを有し、スパッタガスの雰囲気で第1のターゲットを一方の電極として放電を行い、第1のターゲット材料から飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行う第1のターゲット装置と、搬送面に周面が対向し、第1のターゲットと母線が互いに直交するように真空槽内に配された円筒状の第2のターゲットとを有し、スパッタガスの雰囲気で第2のターゲットを一方の電極として放電を行い、第2のターゲットから飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行う第2のターゲット装置とを備えたものである。
In the sputtering apparatus according to
請求項8記載のスパッタリング装置では、搬送手段は、ワークを保持して回転搬送するワークホルダを有し、第1のターゲットは、その母線がワークホルダの回転軸に平行とされ、第2のターゲットは、その母線がワークホルダの回転軸に直交するようにしたものである。 The sputtering apparatus according to claim 8, wherein the transport unit has a work holder that holds and rotates the work, and the first target has a bus line parallel to the rotation axis of the work holder, and the second target. Is such that its generatrix is orthogonal to the rotation axis of the work holder.
請求項9記載のスパッタリング装置では、第1,第2のターゲット装置は、成膜を行っている間に第1,第2ターゲットをそれぞれの軸心を中心に回転させる回転手段を有し、第2のターゲットは、その外周面と搬送面とがほぼ等距離となるように、中央部から端部に向けて外周面の径が漸増するツツミ状としたものである。 The sputtering apparatus according to claim 9, wherein the first and second target devices have rotating means for rotating the first and second targets about their respective axes while film formation is being performed. The target of No. 2 is formed into a tsumi shape in which the diameter of the outer peripheral surface gradually increases from the center to the end so that the outer peripheral surface and the transport surface are substantially equidistant.
請求項10記載のスパッタリング装置では、搬送手段は、前記第1のターゲットの軸心方向について一定のピッチで複数のワークを保持し、第2のターゲット装置は、前記ピッチで第1のターゲットの軸心方向に沿って並べられるとともに、前記ピッチの1/2だけワークに対向する位置からずらして配された複数の第2ターゲットを有するものである。
The sputtering apparatus according to
請求項11記載のスパッタリング装置では、第1及び第2のターゲット装置は、各ターゲットの中空部内に配されて搬送面に対向する外周面近傍に磁界を発生させる磁石を有するものである。
In the sputtering apparatus according to
本発明によれば、外周面からスパッタ原子を飛散させる円筒状のターゲットの一端または両端に外周面の径が端部に向かって漸増する漸増部を設けるようにしたから、ターゲットの径方向に対して傾いた方向にスパッタ原子が飛散されるようになるため、様々な方向を向くワークの面に対して効率的に成膜を行うことができる。また、様々な方向を向く面に対して成膜を行うためにターゲットを長くする必要がなくなるため、スパッタリング装置の小型化に有利となる。 According to the present invention, the cylindrical target that disperses the sputtered atoms from the outer peripheral surface is provided with a gradually increasing portion where the diameter of the outer peripheral surface gradually increases toward the end at one or both ends. Since the sputtered atoms are scattered in the inclined direction, the film can be efficiently formed on the surface of the workpiece facing various directions. In addition, it is not necessary to lengthen the target in order to perform film formation on surfaces facing various directions, which is advantageous for downsizing of the sputtering apparatus.
また、本発明によれば、円筒状の第1ターゲット及び第2ターゲットのそれぞれをワークの搬送面に周面が対向するように配し、第1ターゲットについいては母線を搬送方向に直交させ、第2のターゲットについては、第1のターゲットと母線が互いに直交するように配してスパッタリングを行うようにしたから、第1のターゲットに対向する面だけでなく、第2のターゲットの径方向にある面についても効率的に成膜を行うことができる。 Further, according to the present invention, each of the cylindrical first target and the second target is arranged so that the peripheral surface thereof faces the workpiece conveyance surface, and the bus for the first target is orthogonal to the conveyance direction, About the second target, since the first target and the bus are arranged so as to be orthogonal to each other and sputtering is performed, not only the surface facing the first target but also the radial direction of the second target. A film can be efficiently formed on a certain surface.
本発明を実施したスパッタリング装置2の構成を図1に示す。略円筒形状の真空槽3の内部に搬送手段の一部であるワークホルダとしての円筒状のカルーセル4を配してある。このカルーセル4は、垂直な回転軸4aを中心にして回動自在となっており、モータ5によって所定の速度で回転される。真空槽3には、真空ポンプ6が接続されており、その内部がスパッタリングに必要な真空度となるように調節される。なお、カルーセル4を水平な回転軸を中心に回転させてもよい。
The structure of the
カルーセル4は、その外周面に成膜対象となる複数のワーク7を保持し、各ワーク7がカルーセル4とともに回転する。すなわち、ワーク7は、カルーセル4の回転により、カルーセル4の周面を搬送面として、その搬送面上を搬送される。各ワーク7は、上下方向及び周方向のそれぞれについて一定のピッチで複数個並べられ、カルーセル4の外周面に沿ってマトリクス状に配列した状態で保持される。
The
なお、カルーセル4やワーク7の装填や取り出し、後述するターゲットユニットユニットの交換や点検整備等の作業のために、真空槽3は、大気圧までリークした後には周知の構造により開放することができる。ワーク7としては、金属製のものやプラスチック製のもの等、種々の材料で作成されたものであってよい。
Note that the
真空槽3内には、第1成膜ステージ8と、第2成膜ステージ9とをカルーセル4の回転方向に沿って適当な間隔をあけて設けてある。カルーセル4の回転により、各ワーク7を繰り返し第1成膜ステージ8、第2成膜ステージ9を通過させ、制御部10の制御下で成膜を行う。
In the
第1成膜ステージ8には第1ターゲット装置11を、第2成膜ステージ9には第2ターゲット装置12をそれぞれ配してある。この例では、第1成膜ステージ8には2台の第1ターゲット装置11をカルーセル回転方向に並べ、また後述するように第2成膜ステージ9には4台の第2ターゲット装置12をカルーセル4の回転軸方向(上下方向)に並べて配してある。なお、形成すべき膜の種類,積層数、ワークの配列等に応じて成膜ステージの数、ターゲット装置の台数を適宜に増減することができる。
The first film formation stage 8 is provided with a
第1駆動装置14は、各第1ターゲット装置11を駆動し、これによるスパッタリングを行う。この第1ターゲット装置11の駆動のために、第1駆動装置14は、電力,スパッタリングガス,第1ターゲット装置11が高温になることを防止する冷却水を供給し、また第1ターゲット装置11ごとに設けたシャッタ板15の開閉動作やターゲットの回転等を行う。
The 1st drive device 14 drives each
第1駆動装置14は、第1ターゲット装置11に対して電力を供給する際には、カルーセル4を含む真空槽側が陽極、第1ターゲット装置11側が陰極となるように電圧を印加する。また、第1駆動装置14は、スパッタガスとして例えばアルゴンガスを供給する。反応性スパッタリングを行う場合には、スパッタガスに加えて反応ガス、例えば酸素ガスや窒素ガスを供給する。
When supplying power to the
第2駆動装置16は、各第2ターゲット装置11を駆動する。この第2ターゲット装置12の駆動のために、第2駆動装置14は、上記第1駆動装置14と同様に、電力,スパッタリングガスないし反応ガス、冷却水を供給し、第2ターゲット装置12ごとに設けたシャッタ板17の開閉動作やターゲットの回転等を行う。
The
真空槽3の内周面に沿うようにヒータ18が配されている。このヒータ18は、ワーク7が金属製である場合に作動され、安定した成膜を行うためにワーク7を加熱して高温にする。なお、ワーク7を加熱する手法は各種のものを用いることができ、例えばワーク7が電気抵抗のある程度大きな金属である場合には、電磁誘導を利用した誘導加熱を用いることができる。
A heater 18 is disposed along the inner peripheral surface of the
図2,図3に示すように、第1ターゲット装置11は、シャッタ板15の他、ターゲットユニット21,ジャケット22等で構成される。ジャケット22は、真空槽3に固定された中空な円筒状になっており、その内部に円筒状のターゲットユニット21を収容してある。ターゲットユニット21は、ジャケット22と同軸に設けられており、ジャケット22内で軸心21a(図7参照)を中心に回動自在となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ジャケット22には、開口22aを設けてあり、この開口22aからターゲットユニット21の外周面が露呈される。この第1ターゲット装置11は、開口22aをカルーセル4側、すなわち搬送面に向け、ターゲットユニット21の母線,軸心21aがカルーセル4の回転軸4aと平行となる姿勢で真空槽3に組み付けられている
The
ターゲットユニット21とジャケット22との間には、適当な幅の間隙が設けられ、この間隙にジャケット22の背面側で接続された導入パイプ24を介してスパッタガスないし反応ガスを供給し、ターゲットユニット21の周囲をガスリッチな状態とする。
A gap having an appropriate width is provided between the
ターゲットユニット21は、導電性を有する円筒状の支持筒25と、ターゲット層26とからなる。ターゲット層26は、その支持筒25の外周面を覆うように溶射等により形成されることにより円筒状に形成されており、その外周面からスパッタ原子を飛散するターゲットとなっている。このターゲット層26は、例えばアルミ、チタン,硅素等のワーク7に成膜すべき材料で作成されている。支持筒25には、第1駆動装置14のマイナス側電極を接続してあり、成膜時にはターゲット層26を陰極としてグロー放電を行う。
The
ターゲットユニット21の中空部内には、ジャケット22に対して固定した中空管27を挿通してあり、その密封した内部にマグネトロンスパッタリングを行うための磁石ユニット28を配してある。磁石ユニット28は、鉄製の支持部材28aに小型の磁石28b,28cを固着したものとなっている。支持部材28aは、支持筒25の軸心方向に長くしてあり、磁石28bは、カルーセル側にN極を向けて支持部材28aのカルーセル側の面の中央に軸心方向に沿って一列に並べてあり、磁石28cは、カルーセル側にS極を向けて、磁石28bの周囲を取り囲むように矩形に並べてある。なお、磁石用ニット28は、開口22aから露呈されるターゲット層26の部分の外周面に磁力線が現れるように配置されている。
A
上記のように構成される磁石ユニット28により、ターゲット層26の外周面にターゲット層26の母線と直交する磁力線を発生し、プラズマをターゲット層表面の近傍に閉じ込めている。また、中空筒27を支持筒25内でカルーセル側に寄せるように偏心して配し、各磁石28b,28cをターゲット層26に近づけてその効果を高めている。また、ターゲットユニット21は、第1駆動装置14からの回転が駆動軸21bに伝達されることにより、軸心21aを中心に回転する。これにより、ターゲット層26の全周面をスパッタリングに供する。
The
支持筒25と中空筒27との間には、給水パイプ29aを通して第1駆動装置14からの冷却水が供給され、支持筒25と中空筒27との間を通った冷却水は排水パイプ29bを介して真空槽3の外に排水される。このように支持筒25と中空筒27との間に冷却水を通すことにより、ターゲットユニット21,磁石ユニット28等が高温になることを防止する。
Cooling water from the first drive device 14 is supplied between the
シャッタ板15は、ジャケット22の外側に配され、例えば給水パイプ29a,排水パイプ29bを回転軸として、開口22aの前方に位置して開口22aを覆う閉じ位置と、開口22aの前方から退避してターゲット層26をカルーセル4側に露呈する開き位置との間で移動自在になっている。このシャッタ板15は、第1駆動装置14によって開き位置と閉じ位置との間で移動される。
The
図4ないし図6に示すように、第2ターゲット装置12は、第1ターゲット装置11と同様な構成であり、シャッタ板17,ターゲットユニット31,ジャケット32等で構成される。ジャケット32は、中空な円筒状であり真空槽3に固定され、その内部にターゲットユニット31が収容される。ターゲットユニット31は、ジャケット32と同軸に設けられており、ジャケット32内でその軸心31aを中心に回動自在となっている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
ジャケット32に設けた開口32aからターゲットユニット31の外周面が露呈される。また、ターゲットユニット31とジャケット32との間隙に導入パイプ34を介してスパッタガスないし反応ガスが供給される。
The outer peripheral surface of the
ターゲットユニット31は、形状が異なる他は、ターゲットユニット21と同様な構成であり、導電性を有する支持筒35、その外周面に形成されたターゲット層36とからなる。ターゲット層36は、その外周面からスパッタ原子を飛散するターゲットである。また、支持筒35の中空部内は、ジャケット32に固定された中空管37が配され、この中空管37内に磁石ユニット38が配されている。
The
支持筒35には、第2駆動装置16のマイナス側電極が接続されており、ターゲット層36を陰極としてグロー放電を行う。また、第2駆動装置16からの回転が駆動軸31bに伝達されることにより、ターゲットユニット31をその軸心31aを中心に回転し、ターゲット層36の全周面をスパッタリングに供する。
A negative electrode of the
さらに、第2駆動装置16からの冷却水を給水パイプ39aを介して支持筒35と中空筒37との間に導入して排水パイプ39bから排水することにより、ターゲットユニット31,磁石ユニット38等が高温になることを防止する。シャッタ板17は、第2駆動装置16によって、開口32aを覆う閉じ位置と、開口32aの前方から退避した開き位置との間で移動する。
Further, the cooling water from the
この第2ターゲット装置12は、カルーセル4によるワーク7の搬送面にターゲット層36の周面が対向し、その軸心31aが第1ターゲット装置11のターゲットユニット21の軸心が直交するように真空槽3内に組み込まれる。
The
ターゲット層36は、その外周面の径が端部に向けて漸増する漸増部Gを両端に有しており、中央部から各端部に向かって径が漸増するツツミ形状となっている。また、カルーセル4、すなわちワーク7の搬送面とターゲット層36の表面との距離(図5中に符号Dで示す)がほぼ一定となるように、外周面の径を決めてある。
The
このように、搬送面とターゲット層36の表面との距離をほぼ一定とすることで、ターゲットユニット31の軸心方向について、ターゲット層36を一方の電極として行われる放電が均一となるようにしている。この例では、支持筒35は、外形をツツミ状とし、その外周面に溶射によって所定の材料をコーティングすることで上記のターゲット層36を形成している。この例では、ターゲット層36の材料は、第1ターゲット装置11と同じものとしてある。なお、上記のように漸増部Gを設けることにより、ワーク7の進行方向及びそれと逆方向を向く各面に対して成膜を効果的に行うこともできるという利点もある。
Thus, by making the distance between the transport surface and the surface of the
磁石ユニット38は、磁石ユニット28と同様に、鉄製の支持部材38a上に磁石38bをターゲットユニット31の軸心方向に配列し、その周囲に磁石38cを配列した構成であり、磁石38bがN極を、磁石38cがS極をそれぞれカルーセル側に向けている。この磁石ユニット38によって、開口32aから露呈されるターゲット層36の表面に、その母線と直交する磁力線が現れる。磁石ユニット38による効果を高めるために、支持筒35内で中空筒37をカルーセル側に寄せるように偏心して配してある。
Similarly to the
なお、磁石ユニット38による効果をより高めるために、磁石ユニット38の各磁石38b,38cをターゲット層36の表面形状に沿うように湾曲させて配列してもよい。また、磁界の分布のムラ等からターゲット層36のエロージョンの進行にバラツキがある場合には、ターゲット層36のエロージョンの進行が早い部分の厚みを大きくするようにしてもよい。
In order to further enhance the effect of the
図7に模式的に示すように、各第1ターゲット装置11は、カルーセル4の外周に、そのカルーセル4の回転方向に沿って互いに適当な間隔をあけて配置されている。それぞれの第1ターゲット装置11は、開口22aをカルーセル4に向け、ターゲットユニット21の軸心21aがカルーセル4の回転軸4aと平行となる姿勢、すなわちワーク7の搬送方向と直交する姿勢で配置されている。これにより、カルーセル4に保持されて上下方向に並んだ各ワーク7が開口22aを介してターゲット層26と対面するようにしてある。
As schematically shown in FIG. 7, the respective
第2ターゲット装置12は、カルーセル4の外周に、そのカルーセル4の回転軸4aに沿って上下方向に並べて複数台配置されている。それぞれの第2ターゲット装置12は、開口32aをカルーセル4に向け、ターゲットユニット31の軸心31aがカルーセル4の回転軸4aと直交する姿勢、すなわちターゲットユニット21の軸心21aと直交する姿勢で配置されている。
A plurality of
ターゲット層36の表面から放出されるスパッタ原子の放出角度分布は、それの放出位置のターゲット層36の表面の法線方向についてもっとも大きくなる。また、図6に示されるように、磁石38bと磁石38cとの間に生じ磁界により、それに対応する2カ所のターゲット層36の表面近傍にプラズマPが多く分布する。
The distribution of the emission angles of the sputtered atoms emitted from the surface of the
このため、第2ターゲット装置12の上下方向の配置は、各ワーク7の上下方向のピッチPcと同じピッチとするとともに、ワーク7の位置に対して1/2ピッチだけ上下方向にずらしてある。これにより、第1ターゲット装置11によって成膜がほとんど行われない、例えば箱状のワーク7の上面7a及び下面7bに対して、プラズマPが多く分布するターゲット層36の表面を対向させ、それら上面7a、下面7bの成膜を効率的に行うようにしている。なお、本発明は、ワーク7を箱状のものに限定するものではない。
For this reason, the vertical arrangement of the
次に上記構成の作用について説明する。真空槽3を開放してカルーセル4に成膜対象となるワーク7を取り付ける。この後に、真空槽3を閉じ、真空ポンプ6を作動させて真空槽3内をスパッタリングに必要な真空度にする。ワーク7が金属製である場合には、カルーセル4の回転を開始してから、ヒータ18への通電を開始し、カルーセル4とともに回転しているワーク7を加熱する。
Next, the operation of the above configuration will be described. The
ワーク7が所定の温度に達したことが図示しない温度センサにより検知されると、スパッタリング工程が開始される。まずスパッタガスが、また必要に応じて反応ガスが第1ターゲット装置11のターゲットユニット21とジャケット22との間に供給され、これらガスは開口22aから真空槽3内に流入する。これにより、ターゲット層26の表面は、スパッタガス,反応ガスがリッチな雰囲気に置かれた状態になる。
When it is detected by a temperature sensor (not shown) that the
シャッタ板15が閉じ位置であることを確認するとともに、ターゲットユニット21の回転を開始してから、第1駆動装置14によってカルーセル4とターゲットユニット21と間に電圧を印加する。これにより、導電性のシャッタ板15を通して、カルーセル4とターゲットユニット21と間で放電が開始され、スパッタガスのプラズマが生成される。そして、成膜を安定した状態で行うことができるようになると、シャッタ板15が開き位置とされ、第1ターゲット装置11による成膜が開始される。
After confirming that the
ターゲット層26の表面から叩きだれたスパッタ原子が飛散し、ワーク7の表面にターゲット材料が堆積することで膜が形成される。反応ガスを導入している場合では、スパッタ原子がワーク7に向かう途中の経路に存在する反応ガスの原子やイオンに接触することにより、ワーク7の表面にはターゲット材料の例えば窒化物や酸化物が堆積して膜が形成される。
Sputtered atoms struck from the surface of the
同様に、第2ターゲット装置12に対して、スパッタガス,反応ガスが供給され、ターゲット層36の表面がスパッタガス,反応ガスがリッチな雰囲気に置かれた状態にされる。シャッタ板17が閉じ位置であることを確認し、ターゲットユニット31の回転を開始してから、第2駆動装置16によって導電性のシャッタ板17を通して、カルーセル4とターゲットユニット21と間で放電を開始してプラズマを生成する。そして、成膜を安定した状態で行うことができるようになると、シャッタ板17が開き位置とされて第2ターゲット装置12によるワーク7に対する成膜を開始する。
Similarly, a sputtering gas and a reactive gas are supplied to the
上記のようにしてワーク7に成膜が行われるが、例えば箱状のワーク7に成膜を行う場合、そのワーク7が第1成膜ステージ8を通過するごとに、第1ターゲット装置によって膜が形成さる。このときには、ターゲット層26に対向しているワーク7の面にスパッタ原子が堆積して膜が形成されるが、上面7a,下面7bはターゲット層26に対向しないため、スパッタ原子がほとんど堆積せず膜を形成することができない。しかし、第2成膜ステージ9を通過した際に、上面7a,下面7bが第2ターゲット装置12のターゲット層36に対向するため、それらにスパッタ原子が堆積して膜を形成することができる。
As described above, film formation is performed on the
上記実施形態では、第1ターゲット装置と第2ターゲット装置とを同時に作動させているが、これらの作動開始タイミング、終了タイミングは、適宜に設定することができる。 In the said embodiment, although the 1st target apparatus and the 2nd target apparatus are operated simultaneously, these operation start timing and completion | finish timing can be set suitably.
図8に第2実施形態の要部概略を示す。この第2実施形態では、漸増部を設けた円筒状のターゲットを、その母線がワークの搬送方向と直交するように配したものである。なお、以下に詳細を説明する他は、上記実施形態と同様であり、実質的に同じ構成部材には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。 FIG. 8 shows an outline of the main part of the second embodiment. In the second embodiment, a cylindrical target provided with a gradually increasing portion is arranged so that its bus bar is orthogonal to the workpiece conveyance direction. Except for the details described below, the configuration is the same as that of the above-described embodiment, and substantially the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
この例におけるスパッタリング装置44では、ターゲット装置45が用いられている。このターゲット装置45は、ターゲットユニット46,ジャケット47等からなる。ターゲットユニット46は、その軸心46aを中心に回動されるとともに、その軸心46aがカルーセル4の回転軸4aと平行、すなわちワーク7の搬送方向と直交する姿勢で配してある。
In the
カルーセル4に保持されたワーク7のうち外周を向く面以外の例えば上面7a、7bについての成膜効率を向上するために、このターゲットユニット46は、その外周面の径が端部に向けて漸増する漸増部Gを両端に有し、中央部から各端部に向かって径が漸増するツツミ形状としてある。また、ターゲットユニット46のスパッタリングに供養される部分の長さ、この例では各漸増部Gの軸心46a方向の長さの合計が、ワーク7の搬送面の幅Hよりも少し長くしてある。なお、ターゲット装置45のその他の構成は、上記実施形態の第2ターゲット装置12と同様である。
In order to improve the film forming efficiency on the
このように構成されるターゲット装置46では、漸増部Gの表面の法線方向に多く飛散するから、ターゲットの径方向に対して傾き、箱状のワーク7の上面7a,下面7bに向かって飛散するスパッタ原子も多くなる。結果として、カルーセル4に保持されて外周を向くワーク7の面以外にも効率的に成膜を行うことができる。また、漸増部Gを設けて、上面7a,下面7b等に成膜するのに必要とする多くのスパッタ原子を得ているため、ターゲットユニット46の長さを上記のようにワーク7の搬送面の幅Hよりも少し長い程度とすることができスパッタリング装置44の小型化を図ることができる。なお、ワーク7を箱状のものに限定するものではなく、様々な形状のワークの各面に対する成膜効率の向上を図ることができる。
In the
なお、漸増部の径の漸増の態様や長さ等は、成膜の対象とするワークの形状や、ターゲットユニットと搬送面との等の距離に基づいて適宜に決めることができる。また、図9に示すように、ターゲットユニット46の軸心46aをカルーセル4の回転軸4aに傾斜させて配置してもよい。
It should be noted that the mode of increasing the diameter of the gradually increasing portion, the length, and the like can be appropriately determined based on the shape of the workpiece to be deposited, the distance between the target unit and the transfer surface, and the like. Further, as shown in FIG. 9, the
上記各実施形態におけるターゲットユニットの漸増部は、その断面の輪郭を円弧状にしてあるが、これに限るものではなく、漸増部は、外周面の径が端部に向かって漸増するようにターゲットユニットの一端または両端に設けられていればよい。例えば、図10(a)に示すターゲットユニット51では、中央部から直線的に外周面の径が漸増する漸増部G1を両端に設けてある。また、図10(b)に示すターゲットユニット52では、その外周面の径を同一とした適当な長さの中央部52aを設け、その中央部52aの各端部からターゲットユニット52の端部に向けて径が漸増する漸増部G2を設けてある。さらに、図10(c)に示すターゲットユニット53では、一端から他端に向けて径が漸増すように漸増部G3を設けてある。
The gradually increasing portion of the target unit in each of the above embodiments has an arc-shaped cross section, but is not limited thereto, and the gradually increasing portion is a target whose diameter of the outer peripheral surface gradually increases toward the end portion. It is only necessary to be provided at one end or both ends of the unit. For example, in the
上記各実施形態では、カルーセルにワークを保持して、このカルーセルとともにワークを回転させる例について説明したが、搬送の形態はこれに限られるものではない。例えばワークを直線的に搬送してもよく、各成膜ステージにワークを1回通過させることで成膜を行うようにしてもよい。ワークを直線的に搬送する場合には、そのワークが搬送される搬送路の幅方向にターゲットユニットの軸心を平行に配して第1ターゲット装置と、ワークの搬送方向にターゲットユニットの軸心を平行に配した第2ターゲット装置を用いればよい。また、漸増部を有するターゲットユニットを、回転搬送されるワークの回転中心位置に配して成膜を行うようにしてもよい。 In each of the above-described embodiments, the example in which the work is held in the carousel and the work is rotated together with the carousel has been described. However, the form of conveyance is not limited thereto. For example, the work may be conveyed linearly, or the film may be formed by passing the work once through each film forming stage. When the workpiece is conveyed linearly, the axis of the target unit is arranged in parallel with the width direction of the conveyance path through which the workpiece is conveyed, and the axis of the target unit in the workpiece conveyance direction. A second target device that is arranged in parallel may be used. Alternatively, the target unit having a gradually increasing portion may be arranged at the rotation center position of the work to be rotated and transported to perform film formation.
2,44 スパッタリング装置
3 真空槽
4 カルーセル
11 第1ターゲット装置
12 第2ターゲット装置
21,31,46,51〜53 ターゲットユニット
26,36 ターゲット層
G,G1〜G3 漸増部
2,44
Claims (11)
前記ターゲットは、一端または両端に外周面の径が端部に向かって漸増する漸増部が設けられていることを特徴とするスパッタリング用ターゲット装置。 In the sputtering target device provided with a cylindrical target that scatters sputter atoms from the outer peripheral surface,
The sputtering target apparatus according to claim 1, wherein the target is provided with a gradually increasing portion at one end or both ends where the diameter of the outer peripheral surface gradually increases toward the end.
前記搬送面に周面が対向し、前記第1のターゲットと母線が互いに直交するように真空槽内に配された円筒状の第2のターゲットとを有し、スパッタガスの雰囲気で第2のターゲットを一方の電極として放電を行い、第2のターゲットから飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行う第2のターゲット装置とを備えたことを特徴とするスパッタリング装置。 A conveying unit that conveys a workpiece in a predetermined direction in the vacuum chamber, and a circumferential surface is opposed to a conveyance surface on which the workpiece is conveyed by the conveying unit, and the conveyance direction and the bus are arranged in the vacuum chamber so as to be orthogonal to each other. A first target having a cylindrical shape is formed by performing discharge using the first target as one electrode in an atmosphere of a sputtering gas, and depositing atoms scattered from the first target material on the workpiece. 1 target device;
A cylindrical second target disposed in a vacuum chamber with a peripheral surface facing the transport surface, and the first target and a bus line orthogonal to each other, and the second target in a sputter gas atmosphere A sputtering apparatus, comprising: a second target device that forms a film by discharging the target as one electrode and depositing atoms scattered from the second target on the workpiece.
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