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JPH06158306A - Production of target for sputtering by ga-deposition method and device therefor - Google Patents

Production of target for sputtering by ga-deposition method and device therefor

Info

Publication number
JPH06158306A
JPH06158306A JP31856692A JP31856692A JPH06158306A JP H06158306 A JPH06158306 A JP H06158306A JP 31856692 A JP31856692 A JP 31856692A JP 31856692 A JP31856692 A JP 31856692A JP H06158306 A JPH06158306 A JP H06158306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
gas
fixing plate
chamber
ultrafine particles
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.)
Pending
Application number
JP31856692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chikara Hayashi
主税 林
Yasushi Ishimaru
泰 石丸
Seiichirou Kashiyuu
誠一郎 賀集
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.)
Vacuum Metallurgical Co Ltd
Original Assignee
Vacuum Metallurgical Co Ltd
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 Vacuum Metallurgical Co Ltd filed Critical Vacuum Metallurgical Co Ltd
Priority to JP31856692A priority Critical patent/JPH06158306A/en
Publication of JPH06158306A publication Critical patent/JPH06158306A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To easily form a target which has an uniform composition and a smooth surface on a target fixing plate by supplying superfine particles of raw material for forming a target to a target forming room from respective generating rooms by using gaseous Ar as a carrier gas. CONSTITUTION:A Ti superfine particle generating room 1, a Si superfine particle generating room 2 and the target forming room 4 are connected by a transporting pipe 3, respective rooms 1, 2, 4 are evacuated to vacuum and the internal pressure of the target forming room 4 is made lower than the internal pressures of the other rooms 1, 2. In the room 1, Ti material A in a water- cooled copper hearth 5 is heated and evaporated by an arc between W tips 6 and Ti superfine particles are taken off via transporting pipe 34 by using gaseous At from a bomb 16 as a carrier. Similarly, Si material B in the room 2 is heated and evaporated by a W heater 21 and Si superfine particles are taken off via a transporting pipe 35 by using gaseous Ar 30 as the carrier gas and they are sucked into the target forming room 4 having lower pressure via the transporting pipe 3 and thereby a TiSi2 target is formed on the target fixing plate 41 by a rection between Ti and Si.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガス・デポジション法
によるスパッター用ターゲットの製造方法およびその製
造装置に関し、更に詳しくは、スパッターに用いられる
ターゲット固定板上に、直接そのターゲットの組成の超
微粒子を堆積し、ターゲットとして使用するためのスパ
ッター用ターゲットの製造方法と、その製造方法に用い
る製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a sputtering target by a gas deposition method and an apparatus for producing the same. More specifically, the composition of the target is directly superposed on a target fixing plate used for sputtering. The present invention relates to a method of manufacturing a sputtering target for depositing fine particles and using the target as a target, and a manufacturing apparatus used in the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ターゲットの製造技術として最も
行われているターゲットが元素AおよびBの組成に配合
されたA−Bスパッター用ターゲットの製造方法につい
て説明する。
2. Description of the Related Art A method of manufacturing a target for AB sputtering, in which a target is most commonly used as a target manufacturing technology, is blended with a composition of elements A and B.

【0003】先ず、元素AおよびBの粉末(これらの粉
末の夫々の粒径は比較的小さい粒子として実用されてい
る10μm前後である)を所定の配合比に基づいて計量
し、混合ミキサーに入れて約2時間程度攪拌して混合を
終了する。次に、粉状の混合物は平板状に成型のため、
黒鉛製、或いは耐熱鋼製の加圧型に入れてホットプレス
により真空中、或いは不活性、非酸化性のガス雰囲気中
で高温加熱をし、所定の時間保持して焼結を完了する。
First, powders of elements A and B (the particle size of each of these powders is about 10 μm, which is practically used as relatively small particles), are weighed based on a predetermined mixing ratio, and placed in a mixing mixer. Stirring for about 2 hours to complete the mixing. Next, the powder mixture is molded into a flat plate,
It is put in a pressure mold made of graphite or heat-resistant steel and heated at high temperature in a vacuum or in an inert, non-oxidizing gas atmosphere by hot pressing and held for a predetermined time to complete sintering.

【0004】そして、黒鉛製加圧型より取り出されたA
−B元素焼結体は、表面を3S程度まで研削加工し、平
滑にする。その後、予め準備されている水冷銅製のター
ゲット固定板上にろう材を用いて接合し、スパッタ装置
に使用することが出来る形状となる。その作製工程をチ
ャートで示すと図4のようになる。
A taken out from the graphite pressure die
The surface of the element-B sintered body is ground to a level of about 3S and smoothed. After that, a brazing material is used to bond the water-cooled copper target fixing plate prepared in advance to form a shape that can be used in a sputtering apparatus. The manufacturing process is shown in the chart of FIG.

【0005】その製造技術として高レベルにあるチタン
シリサイド(TiSi2)ターゲットの作製例について
説明する。
An example of producing a titanium silicide (TiSi 2 ) target, which is at a high level as its manufacturing technique, will be described.

【0006】先ず、平均粒径13μmの水素化チタン
(TiH2)粉末1,100gと、平均粒径11μmの
ケイ素(Si)粉末670gを回転混合用のV型ミキサ
ーのチタン製容器内に入れ、アルゴン(Ar)ガスを吹
き込んで密閉する。次にV型ミキサーを20γ.p.
m.の回転速度で、2時間継続回転させて混合を終了す
る。次に、材質カーボン製で、内径300mm、深さ6
0mmの加圧型内に前記混合粉を入れ、上下の押板をセ
ットし、これをホットプレス装置内に挿入する。ホット
プレス装置は装置内を一度0.06Pa(4.5×10
- 4Torr)に真空排気した後、70kPa(530
Torr)までアルゴンガスを導入する。次に加圧型の
上押板をホットプレスの加圧ピストンに接触させる。
First, 1,100 g of titanium hydride (TiH 2 ) powder having an average particle size of 13 μm and 670 g of silicon (Si) powder having an average particle size of 11 μm were placed in a titanium container of a V-type mixer for rotary mixing. Argon (Ar) gas is blown in to close the chamber. Next, a V-type mixer was set to 20γ. p.
m. The rotation is continued for 2 hours to complete the mixing. Next, made of carbon material, inner diameter 300 mm, depth 6
The mixed powder is put into a 0 mm pressure die, upper and lower pressing plates are set, and this is inserted into a hot press machine. The hot press machine has a 0.06 Pa (4.5 x 10
- 4 Torr) was evacuated to, 70 kPa (530
Argon gas is introduced up to Torr). Next, the pressure type upper push plate is brought into contact with the pressure piston of the hot press.

【0007】続いて、加圧型周囲のヒーターを加熱して
450℃まで2時間で昇温する。昇温の終了と共に、加
圧ピストンを作動させて、300kg/cm2の圧力を
加圧型の上押板に加える。その加圧状態を維持したまま
1300℃の温度を1時間保持し、ホットプレスを終了
する。
Then, the heater around the pressure die is heated to 450 ° C. in 2 hours. Upon completion of the temperature rise, the pressure piston is operated to apply a pressure of 300 kg / cm 2 to the pressure type upper push plate. While maintaining the pressurized state, the temperature of 1300 ° C. is maintained for 1 hour, and the hot pressing is finished.

【0008】そして、ホットプレス装置内で室温近くま
で冷却後、加圧型を取り出し、上下の押板を取り外して
チタンシリサイド焼結体を取り出す。
After cooling to near room temperature in the hot press machine, the pressure die is taken out, the upper and lower pressing plates are removed, and the titanium silicide sintered body is taken out.

【0009】取り出されたチタンシリサイド焼結体は直
径300mm、厚さ8mmの円板状で、見かけ密度は9
4%(真密度は3.33g/cm3)で、その表面粗度
は10Sであった。続いて、その円板状焼結体の片面を
研削盤で表面粗度3Sまで研削加工して表面を平滑にし
て、ターゲットとして仕上げる。
The titanium silicide sintered body taken out was in the form of a disk having a diameter of 300 mm and a thickness of 8 mm, and had an apparent density of 9
The surface roughness was 4% (the true density was 3.33 g / cm 3 ), and the surface roughness was 10S. Then, one surface of the disk-shaped sintered body is ground by a grinder to a surface roughness of 3S to make the surface smooth and finished as a target.

【0010】そして、ターゲットをスパッター装置内に
取り付けるため、同装置内の水冷銅製のターゲット固定
板面にターゲットの研削加工の施されていない面をろう
付け加工を行う。使用するロウ材はインジウム(In)
系で、そのろう付けの条件は200℃に加熱されたアル
ゴン不活性雰囲気中である。
Then, in order to mount the target in the sputtering apparatus, the surface of the target which is not cooled and is brazed to the surface of the water-cooled copper target fixing plate in the apparatus. The brazing material used is indium (In)
In the system, the brazing conditions are in an argon inert atmosphere heated to 200 ° C.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の製造技術で
は、ターゲットの出発原料は元素粒子の大きさが10μ
m、或いはそれよりも大きい粒子からスタートしている
ので、高温での加熱と、加圧のホットプレスで焼結した
後のターゲットは数多くの気孔(空孔)を含んだ粗大粒
子の焼結体であり、スバッター運転時にターゲット表面
のイオン衝撃で放電が不安定となり、ひいては成膜の不
良につながるという問題がある。
In the above conventional manufacturing technique, the starting material for the target has an elemental particle size of 10 μm.
Since it starts with m or larger particles, the target after sintering at high temperature and hot pressing under pressure is a coarse particle sintered body containing many pores (holes). Therefore, there is a problem that the discharge becomes unstable due to the ion bombardment of the target surface during the scatter operation, which eventually leads to defective film formation.

【0012】また、ターゲットと固定板のボンディング
は、使用時にターゲットに加熱−無加熱の熱サイクルが
加えられるため、ターゲットが固定板より剥離すること
もある。
Further, in the bonding between the target and the fixing plate, the target may be peeled off from the fixing plate because a heat cycle of heating-non-heating is applied to the target during use.

【0013】本発明は、前記問題点を解消し、スパッタ
ー用ターゲットとして、 ターゲットを構成する複数元素、例えばチタンとケ
イ素がサブミクロンオーダーでの組成の均一化、 サブミクロンサイズの緻密な組織、 平滑な表面、 固定板との強固な接合の優れた特性を有し、 工程として混合、加圧焼結、表面研削、ろう付けの
作業が省略できる ガス・デポジション法によるスパッター用ターゲットの
製造方法と、その製造方法に用いる製造装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above problems, and as a sputtering target, a plurality of elements composing the target, such as titanium and silicon, have a uniform composition in the submicron order, a submicron-sized dense structure, and a smooth surface. It has the excellent characteristics of a strong surface and a strong bond with the fixed plate, and the process of mixing, pressure sintering, surface grinding, and brazing can be omitted as a process. An object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus used for the manufacturing method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、ターゲット
の主成分の例えばチタンとケイ素がサブミクロンのオー
ダーで混合した組成の均一化のために超微粒子混合堆積
膜を形成し、それと共に、膜内の組織の緻密化、およ
び、膜表面の凹凸が1μm以下(<1S)の平滑な表
面の形成、更に、直接固定板上への堆積によるろう付
け作業なしでの固定板との強固な接合を行う。それらは
超微粒子(ここではチタンおよびケイ素)の生成と、そ
れら超微粒子とキャリアガスの混合したエアロゾルを搬
送・混合・噴射によるターゲット固定板上への超微粒子
混合膜を直接形成することにある。
The present invention forms an ultrafine particle mixed deposition film for homogenizing a composition in which main components of a target, for example, titanium and silicon are mixed in the order of submicron, and at the same time, forms a film. Densification of the internal structure, formation of a smooth surface with irregularities on the film surface of 1 μm or less (<1S), and further, strong bonding with the fixing plate without deposition by direct deposition on the fixing plate. I do. They are to generate ultrafine particles (here, titanium and silicon) and to directly form an ultrafine particle mixed film on a target fixing plate by carrying, mixing, and jetting an aerosol in which the ultrafine particles and a carrier gas are mixed.

【0015】更に詳しくは、本発明は前記目的を達成す
るガス・デポジション法によるスパッター用ターゲット
の製造方法を提案するもので、スパッターに使用される
ターゲットであって、ガス・デポジション法によりター
ゲット固定板上に直接ターゲットの組成の超微粒子を堆
積し、固定板上に堆積部内部が緻密で、組成比が均一
で、表面が平滑なターゲットを形成することを特徴とす
る。
More specifically, the present invention proposes a method for producing a sputtering target by the gas deposition method, which achieves the above-mentioned object. The target is a target used for sputtering, and the target is prepared by the gas deposition method. It is characterized in that ultrafine particles having the composition of the target are directly deposited on the fixed plate to form a target on the fixed plate that is dense inside the deposition portion, has a uniform composition ratio, and has a smooth surface.

【0016】また、更に本発明は、前記製造方法を実施
するための製造装置を提案するもので、スパッター用タ
ーゲットを構成する複数元素を夫々加熱蒸発させて超微
粒子に生成する蒸発源を備えた超微粒子生成室と、ター
ゲット固定板上に超微粒子を噴射させてターゲットを形
成するターゲット形成室と、超微粒子生成室とターゲッ
ト形成室の間に配設せる超微粒子生成室で生成された超
微粒子をキャリアガスと共にターゲット形成室に搬送す
る搬送管と、搬送管の先端側に設けた超微粒子とキャリ
アガスをターゲット固定板上に噴射するノズルから成る
ことを特徴とする。
Further, the present invention proposes a manufacturing apparatus for carrying out the above-mentioned manufacturing method, which comprises an evaporation source for heating and evaporating each of a plurality of elements constituting a sputtering target to generate ultrafine particles. Ultrafine particle generation chamber, target forming chamber for ejecting ultrafine particles onto a target fixing plate to form a target, and ultrafine particle generated in the ultrafine particle generation chamber disposed between the ultrafine particle generation chamber and the target formation chamber And a carrier gas for carrying the carrier gas to the target forming chamber, and a nozzle for injecting the ultrafine particles and the carrier gas provided on the tip side of the carrier pipe onto the target fixing plate.

【0017】[0017]

【作用】超微粒子生成室でターゲットを構成する複数の
元素は夫々の蒸発源で加熱されて超微粒子に生成する。
その超微粒子はキャリアガスで搬送管を経てターゲット
形成室に搬送され、搬送管の先端側に設けられたノズル
よりターゲット固定板上に噴射されて堆積する。その
際、超微粒子の粒径はサブミクロンオーダーのため、固
定板上に堆積部内部が緻密で、組成比が均一で、表面が
平滑なターゲットが直接形成される。
Function A plurality of elements forming the target in the ultrafine particle generation chamber are heated by respective evaporation sources to generate ultrafine particles.
The ultrafine particles are carried by the carrier gas through the carrier pipe to the target forming chamber, and are sprayed and deposited on the target fixing plate by the nozzle provided on the tip side of the carrier pipe. At that time, since the particle size of the ultrafine particles is on the order of submicrons, a target having a dense interior, a uniform composition ratio, and a smooth surface is directly formed on the fixed plate.

【0018】[0018]

【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づき説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0019】図1は本発明方法を実施するための製造装
置の1実施例を示すもので、図中、1は例えばチタンの
超微粒子を生成させる超微粒子生成室(以下第1生成室
という)、2は例えばケイ素の超微粒子を生成させる超
微粒子生成室(以下第2生成室という)、3はチタンお
よびケイ素の超微粒子をキャリアガスと共に搬送する超
微粒子/ガス混合の搬送管、4はターゲットを形成する
ターゲット形成室(以下膜形成室という)を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a manufacturing apparatus for carrying out the method of the present invention. In the figure, 1 is an ultrafine particle producing chamber (hereinafter referred to as a first producing chamber) for producing ultrafine particles of titanium, for example. 2 is, for example, an ultrafine particle generation chamber for generating ultrafine particles of silicon (hereinafter referred to as a second generation chamber), 3 is an ultrafine particle / gas mixture carrying pipe for carrying ultrafine particles of titanium and silicon together with a carrier gas, and 4 is a target. A target forming chamber (hereinafter, referred to as a film forming chamber) for forming a film is shown.

【0020】第1生成室1内には水冷銅ハース5が設置
され、該水冷銅ハース5内に蒸発原料Aのチタン(T
i)が充填されるようにした。また、水冷銅ハース5の
斜め上の方向に直径3mmのタングステン(W)チップ
6がアーク電極ホルダー7に取り付けられている。ま
た、第1生成室1に隣接して直流アーク電源8が設置さ
れており、水冷銅ハース5は+極に、また、タングステ
ンチップのアーク電極ホルダー7は−極に夫々接続し
た。また、第1生成室1に真空配管9、真空バルブ1
0、真空ポンプ11で構成される真空排気系12と、ガ
ス停止弁13、ガス流量計14、ガス流量調節弁15、
アルゴン(Ar)ガスボンべー16で構成されるガス導
入系17と、真空計18および圧力計19を接続した。
A water-cooled copper hearth 5 is installed in the first production chamber 1, and titanium (T
i) was filled. Further, a tungsten (W) tip 6 having a diameter of 3 mm is attached to the arc electrode holder 7 in a direction diagonally above the water-cooled copper hearth 5. Further, a DC arc power source 8 was installed adjacent to the first generation chamber 1, the water-cooled copper hearth 5 was connected to the + pole, and the arc electrode holder 7 of the tungsten tip was connected to the − pole. In addition, the vacuum pipe 9 and the vacuum valve 1 are provided in the first generation chamber 1.
0, a vacuum exhaust system 12 composed of a vacuum pump 11, a gas stop valve 13, a gas flow meter 14, a gas flow rate control valve 15,
A gas introduction system 17 composed of an argon (Ar) gas cylinder 16, a vacuum gauge 18 and a pressure gauge 19 were connected.

【0021】第2生成室2内には窒化ボロン(BN)製
ルツボ20と、その外周にタングステン製円筒状ヒータ
ー21が設置され、該ルツボ20内に蒸発原料Bのケイ
素(Si)が充填されるようにした。また、該ルツボ2
0は第2生成室2の外部に設置されている抵抗加熱用電
源22に接続した。また、第2生成室2に真空配管2
3、真空バルブ24、真空ポンプ25で構成される真空
排気系26と、ガス停止弁27、ガス流量計28、ガス
流量調節弁29、アルゴン(Ar)ガスボンベー30で
構成されるガス導入系31と、真空計32および圧力計
33を接続した。
In the second generation chamber 2, a boron nitride (BN) crucible 20 and a tungsten cylindrical heater 21 are installed around the crucible 20. The crucible 20 is filled with silicon (Si) as an evaporation raw material B. It was to so. Also, the crucible 2
0 was connected to a resistance heating power source 22 installed outside the second generation chamber 2. In addition, the vacuum pipe 2 is provided in the second generation chamber 2.
3, a vacuum exhaust system 26 including a vacuum valve 24 and a vacuum pump 25, and a gas introduction system 31 including a gas stop valve 27, a gas flow meter 28, a gas flow rate adjusting valve 29, and an argon (Ar) gas bomb 30. A vacuum gauge 32 and a pressure gauge 33 were connected.

【0022】更に、第1生成室1の上方に原料A(ここ
ではチタン)の加熱生成せる超微粒子をキャリアガスと
共に搬送する内径3mmの搬送管34の一端を気密に挿
入して接続し、また、第2生成室2の上方に原料B(こ
こではケイ素)の加熱生成せる超微粒子をキャリアガス
と共に搬送する内径3mmの搬送管35の一端を気密に
挿入して接続した。そして搬送管34と搬送管35の夫
々の先端部分は搬送管3に接続し、該搬送管3の先端は
膜形成室4内まで延設して、該膜形成室4内でノズル取
付管36に接続した。また、ノズル取付管36の先端に
は長さ25mm、幅0.1mmの断面形状がスリット状
のノズル37が取り付けられている。
Furthermore, one end of a transfer pipe 34 having an inner diameter of 3 mm for transferring the ultrafine particles of the raw material A (here, titanium) to be heated and generated together with the carrier gas is airtightly inserted and connected above the first generation chamber 1, and Above the second generation chamber 2, one end of a carrier pipe 35 having an inner diameter of 3 mm for carrying the ultrafine particles of the raw material B (here, silicon) generated by heating together with the carrier gas was hermetically inserted and connected. Further, the respective leading end portions of the carrier pipe 34 and the carrier pipe 35 are connected to the carrier pipe 3, the leading end of the carrier pipe 3 is extended into the film forming chamber 4, and the nozzle mounting pipe 36 is installed in the film forming chamber 4. Connected to. A nozzle 37 having a length of 25 mm and a width of 0.1 mm and having a slit-shaped cross section is attached to the tip of the nozzle attachment pipe 36.

【0023】膜形成室4内にはターゲット固定板移動台
車38が設置され、該固定板移動台車38をXおよびY
方向に夫々200mm移動出来るようにした。また、該
固定板移動台車38内には加熱ステージ39を内蔵し、
該加熱ステージ39は膜形成室4の外部に設置されてい
る抵抗加熱電源40に接続し、最高温度500℃まで昇
温出来るようにした。また、固定板移動台車38上には
例えば200mm×200mmで厚さ20mmの方形状
の銅製のターゲット固定板41が載置出来るようにし
た。また、膜形成室4に真空配管42、真空バルブ4
3、真空ポンプ44で構成されている真空排気系45お
よび真空計46を接続した。
A target fixed plate moving carriage 38 is installed in the film forming chamber 4, and the fixed plate moving carriage 38 is moved in X and Y directions.
It was made possible to move in each direction by 200 mm. Further, a heating stage 39 is built in the fixed plate moving carriage 38,
The heating stage 39 was connected to a resistance heating power source 40 installed outside the film forming chamber 4 so that the maximum temperature could be raised to 500 ° C. Further, for example, a rectangular copper target fixing plate 41 having a size of 200 mm × 200 mm and a thickness of 20 mm can be placed on the fixed plate moving carriage 38. In addition, a vacuum pipe 42 and a vacuum valve 4 are provided in the film forming chamber 4.
3. A vacuum exhaust system 45 composed of a vacuum pump 44 and a vacuum gauge 46 were connected.

【0024】次に、前記図1に示す製造装置を用いて、
ターゲット固定板上へのターゲットの具体的作成例を説
明する。
Next, using the manufacturing apparatus shown in FIG.
A specific example of creating a target on the target fixing plate will be described.

【0025】本実施例では蒸発原料Aとしてチタン、B
としてケイ素を用い、スパッター用ターゲット固定板
(銅製で200mm×200mm×20mmt)41上
に、面積150mm×150mm、厚さ5mmのチタン
シリサイド(TiSi2)の超微粒子堆積膜の形成、即
ちターゲットの作成例である。
In this embodiment, titanium and B are used as evaporation raw materials A.
Using silicon as the material, an ultrafine particle deposition film of titanium silicide (TiSi 2 ) having an area of 150 mm × 150 mm and a thickness of 5 mm is formed on a target fixing plate for sputtering (made of copper: 200 mm × 200 mm × 20 mmt) 41, that is, a target is prepared. Here is an example.

【0026】先ず、第1生成室1内の水冷銅ハース5内
に蒸発原料Aとしてチタンを410g充填し、また、第
2生成室2内のルツボ20内に蒸発原料Bとしてケイ素
を450g充填した。また、ノズル37の先端とターゲ
ット固定板40とを1mm間隔に保った。
First, 410 g of titanium as the evaporation raw material A was filled in the water-cooled copper hearth 5 in the first production chamber 1, and 450 g of silicon as the evaporation raw material B was filled in the crucible 20 in the second production chamber 2. . Further, the tip of the nozzle 37 and the target fixing plate 40 were kept at 1 mm intervals.

【0027】次に、第1生成室1の真空ポンプ11、第
2生成室2の真空ポンプ25、膜形成室4の真空ポンプ
44を夫々作動させると共に、夫々の真空バルブ10、
24、43を開弁して第1生成室1、第2生成室2およ
び膜形成室4の各室内を排気する。そして第1生成室
1、第2生成室2および膜形成室4の夫々の室内圧力が
2Pa以下(<0.015Torr)に到達したことを
確認の後、第1生成室1の真空バルブ10と第2生成室
2の真空バルブ24を閉弁して排気を停止するが、膜形
成室4は引続き真空排気を継続する。
Next, the vacuum pump 11 of the first generation chamber 1, the vacuum pump 25 of the second generation chamber 2, and the vacuum pump 44 of the film formation chamber 4 are each actuated, and the respective vacuum valves 10,
The valves 24 and 43 are opened to exhaust the interiors of the first production chamber 1, the second production chamber 2 and the film formation chamber 4. After confirming that the internal pressure of each of the first generation chamber 1, the second generation chamber 2 and the film formation chamber 4 has reached 2 Pa or less (<0.015 Torr), the vacuum valve 10 of the first generation chamber 1 and The vacuum valve 24 of the second generation chamber 2 is closed to stop the evacuation, but the film formation chamber 4 continues to evacuate.

【0028】続いて、第1生成室1内にガスボンべー1
6よりキャリアガスとしてアルゴンガスを導入し、圧力
を40kPa(300Torr)に保持する。その後、
ガス流量調節弁13によりアルゴンガスを流量1.6リ
ットル/minを継続して流し込む。また、直流アーク
電源8により水冷銅ハース5とタングステンチップ6の
電極ホルダー7間に2kHzの高周波が重畳した65V
の直流電流を印加する。その直後に水冷銅ハース5内の
蒸発原料Aのチタンとタングステンチップ6との間にア
ークが発生し、チタンは加熱され溶けはじめる。直流ア
ーク電源8を調節して印加電流を26V×180Aに維
持すると、水冷銅ハース5内のチタンは全体が溶融し、
表面からチタンが蒸発してチタン超微粒子が生成する。
第1生成室1と膜形成室4との間には≒40kPaの圧
力差があるため、蒸発・生成したチタン超微粒子はアル
ゴンガス中に浮遊した状態で搬送管34内に吸い込ま
れ、膜形成室4側に搬送される。
Subsequently, the gas cylinder 1 is placed in the first production chamber 1.
Argon gas is introduced as a carrier gas from 6 and the pressure is maintained at 40 kPa (300 Torr). afterwards,
Argon gas is continuously supplied at a flow rate of 1.6 l / min by the gas flow rate control valve 13. In addition, a high frequency of 2 kHz is superposed between the water-cooled copper hearth 5 and the electrode holder 7 of the tungsten tip 6 by the DC arc power source 8 at 65 V.
DC current is applied. Immediately after that, an arc is generated between titanium of the evaporation raw material A in the water-cooled copper hearth 5 and the tungsten tip 6, and the titanium is heated and begins to melt. When the DC arc power source 8 is adjusted to maintain the applied current at 26V × 180A, the titanium in the water-cooled copper hearth 5 is entirely melted,
Titanium evaporates from the surface to produce ultrafine titanium particles.
Since there is a pressure difference of ≈40 kPa between the first generation chamber 1 and the film formation chamber 4, the titanium ultrafine particles that have been vaporized and generated are sucked into the carrier pipe 34 in a state of being suspended in the argon gas, thereby forming a film. It is transported to the chamber 4 side.

【0029】同様に、第2生成室2内にガスボンべー3
0よりキャリアガスとしてアルゴンガスを導入し、圧力
を40kPa(300Torr)に保持する。その後、
ガス流量調節弁27によりアルゴンガスを流量1.6リ
ットル/minを継続して流し込む。また、抵抗加熱電
源22の出力を徐々に増加し、タングステン製円筒状ヒ
ーター21の温度を上昇させ、ルツボ20および蒸発原
料Bのケイ素を加熱する。ヒーター21の加熱条件を
2.6V×80Aを維持すると、ルツボ20内で溶融し
たケイ素溶湯面からケイ素原子が蒸発し、周辺のアルゴ
ンガスに冷却されてケイ素超微粒子が生成し、アルゴン
ガス中に浮遊する。また、第2生成室2と膜形成室4と
の間にも同様に圧力差があるため、アルゴンガス中に浮
遊したケイ素超微粒子は搬送管35内に吸い込まれ、膜
形成室4側に搬送される。
Similarly, a gas cylinder 3 is placed in the second generation chamber 2.
Argon gas is introduced as a carrier gas from 0, and the pressure is maintained at 40 kPa (300 Torr). afterwards,
Argon gas is continuously supplied at a flow rate of 1.6 l / min by the gas flow rate control valve 27. Further, the output of the resistance heating power source 22 is gradually increased to raise the temperature of the tungsten cylindrical heater 21 to heat the crucible 20 and the silicon of the evaporation raw material B. When the heating condition of the heater 21 is maintained at 2.6 V × 80 A, silicon atoms evaporate from the molten silicon surface in the crucible 20 and are cooled by the surrounding argon gas to generate ultrafine silicon particles, which are added to the argon gas. To float. Further, since there is also a pressure difference between the second generation chamber 2 and the film formation chamber 4, the ultrafine silicon particles suspended in the argon gas are sucked into the transfer pipe 35 and transferred to the film formation chamber 4 side. To be done.

【0030】そして、チタン超微粒子を混入したアルゴ
ンガスと、ケイ素超微粒子を混入したアルゴンガスは夫
々搬送管34、35を経て超微粒子/ガス混合の搬送管
3内で混合し、従って、夫々のアルゴンガス中の超微粒
子も均一に混合され、膜形成室4内に搬送されて、チタ
ンとケイ素の混合超微粒子は搬送管3の先端に接続され
ているノズル37より高速でアルゴンガスと共に、ター
ゲット固定板41上に噴出せしめ、堆積してチタンとケ
イ素の組成が均一な超微粒子の堆積膜、即ちターゲット
Tが形成される。
Then, the argon gas mixed with the titanium ultrafine particles and the argon gas mixed with the silicon ultrafine particles are mixed through the carrier pipes 34 and 35 in the carrier pipe 3 for the ultrafine particle / gas mixture. The ultrafine particles in the argon gas are evenly mixed and transported into the film forming chamber 4, and the ultrafine particles mixed with titanium and silicon are supplied to the target together with the argon gas at a high speed from the nozzle 37 connected to the tip of the transport tube 3. It is ejected onto the fixed plate 41 and deposited to form a deposited film of ultrafine particles having a uniform composition of titanium and silicon, that is, a target T.

【0031】その際、ターゲット固定板41は加熱ステ
ージ39の抵抗加熱電源40の6.2V×35Aの出力
で約250℃の温度に加熱されいる。また、固定板移動
台車38はX方向には速度6mm/minで150mm
の長さに亘り往復移動を行っている。また、ノズル37
の先端から噴出される混合超微粒子の堆積でX方向1往
復でターゲット固定板41上に幅25mmで、厚さ5m
mの堆積膜、即ちターゲットTか形成される。その間の
所要時間は50minである。1往復が終了すると固定
板移動台車38はY方向に25mm移動し、前述と同様
にX方向に同一速度で150mmの往復移動を行う。こ
のY方向の移動を合計6回の実施でY方向に長さ150
mmに亘って堆積が行われる。全体の堆積時間は5時間
であるが、その間チタン超微粒子の蒸発およびケイ素超
微粒子の蒸発はその条件を一定で行うようにした。前記
ターゲット固定板41上へのノズル37よりチタンとケ
イ素の混合超微粒子の噴出、堆積によるターゲットTの
形成状態を図2に示す。
At this time, the target fixing plate 41 is heated to a temperature of about 250 ° C. by the output of 6.2 V × 35 A of the resistance heating power source 40 of the heating stage 39. Further, the fixed plate moving carriage 38 is 150 mm in the X direction at a speed of 6 mm / min.
It reciprocates over the length of. In addition, the nozzle 37
The mixed ultra-fine particles ejected from the tip of the slab are 25 mm wide and 5 m thick on the target fixing plate 41 in one reciprocation in the X direction.
A deposited film of m, that is, the target T is formed. The required time in the meantime is 50 min. When one reciprocation is completed, the fixed plate moving carriage 38 moves 25 mm in the Y direction and reciprocates 150 mm in the X direction at the same speed in the same manner as described above. This movement in the Y direction is performed six times in total, and the length in the Y direction is 150.
Deposition takes place over the mm. The total deposition time was 5 hours, during which the evaporation of titanium ultrafine particles and the evaporation of silicon ultrafine particles were performed under the same conditions. FIG. 2 shows the formation state of the target T by jetting and depositing the mixed ultrafine particles of titanium and silicon from the nozzle 37 onto the target fixing plate 41.

【0032】図3は図1装置の膜形成室と第1および第
2生成室との間に、キャリアガスの循環系を配置したも
のである。
FIG. 3 shows a carrier gas circulation system disposed between the film forming chamber and the first and second generation chambers of the apparatus shown in FIG.

【0033】図3に示す製造装置について図1に示す製
造装置の相違点を説明する。図中、51は第1生成室1
および第2生成室2と膜形成室4との間に配置した膜形
成室4より排出されるキャリアガスを再使用するための
ガス循環回路を示す。図示例では、ガス循環回路51の
始端51aを膜形成室4の真空ポンプ44に接続し、該
ガス循環回路51の下流側に2つに分岐した分岐路51
bを設け、該分岐路51bよりの一方のガス循環回路5
1の終端51cを第1生成室1のガス導入系17に接続
し、また、分岐路51bよりの他方のガス循環回路51
の終端51dを第2生成室2のガス導入系31に接続し
た。
Differences between the manufacturing apparatus shown in FIG. 3 and the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described. In the figure, 51 is the first generation chamber 1
A gas circulation circuit for reusing the carrier gas discharged from the film forming chamber 4 arranged between the second generation chamber 2 and the film forming chamber 4 is shown. In the illustrated example, the starting end 51 a of the gas circulation circuit 51 is connected to the vacuum pump 44 of the film forming chamber 4, and a branch path 51 that is branched into two downstream of the gas circulation circuit 51.
b is provided, and one gas circulation circuit 5 from the branch path 51b is provided.
The terminal end 51c of No. 1 is connected to the gas introduction system 17 of the first generation chamber 1, and the other gas circulation circuit 51 from the branch path 51b is connected.
End 51d of was connected to the gas introduction system 31 of the second generation chamber 2.

【0034】そして、ガス循環回路51の始端51a側
に循環系バルブ52を配置し、該循環系バルブ52の上
流側に排気バルブ53を備える分岐路54を設けた。ま
た、循環系バルブ52の下流側の循環回路51内に低圧
リザーバー55、フィルター56、コンプレッサー5
7、高圧リザーバー58を設けた。また、分岐路51b
より第1生成室1側の循環回路51内に停止弁59を、
分岐路51bより第2生成室2側の循環回路51内に停
止弁60を夫々設けた。
A circulation valve 52 is arranged on the side of the starting end 51a of the gas circulation circuit 51, and a branch passage 54 having an exhaust valve 53 is provided on the upstream side of the circulation valve 52. Further, a low pressure reservoir 55, a filter 56, a compressor 5 are provided in the circulation circuit 51 on the downstream side of the circulation system valve 52.
7. A high pressure reservoir 58 was provided. In addition, the branch road 51b
A stop valve 59 is provided in the circulation circuit 51 on the first generation chamber 1 side.
Stop valves 60 are provided in the circulation circuit 51 on the second generation chamber 2 side from the branch path 51b.

【0035】その他の符号については前記図1に示す装
置と同一構成のため説明を省略する。
Since the other reference numerals are the same as those of the apparatus shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted.

【0036】図3に示すキャリアガスの循環系を備える
製造装置を用いると、次のような利点を有する。前記図
1に示す製造装置では、第1生成室1内および第2生成
室2内に導入したキャリアガス(アルゴンガス)は各生
成室1,2内で蒸発生成された超微粒子と共に搬送管3
を経由し、その先端に取り付けられているノズル38か
ら膜形成室4内に噴出され、該膜形成室4内で放散し、
真空ポンプ44で排気して大気中に放出している。この
ようにキャリアガスを使用後に、単に大気中に放出する
場合には、空気中の含有量の少ないアルゴンをキャリア
ガスとして空気より分留し、精選するためにコストが高
いばかりではなく、時間ロスが大きい問題がある。そこ
でキャリアガスの使い捨て方式ではなく、図3に示すよ
うに、膜形成室4の真空ポンプ44で排出されるキャリ
アガスをキャリアガス循環回路51で回収し、低圧リザ
ーバー55、フィルタ56、コンプレッサー57および
高圧リザーバー58の各装置によりキャリアガスを純
化、加圧し、これを第1生成室1内および第2生成室2
内に夫々導入して再使用することを可能とし、コストの
低減と、時間ロスを少なくすることが出来る。
The manufacturing apparatus having the carrier gas circulation system shown in FIG. 3 has the following advantages. In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the carrier gas (argon gas) introduced into the first generation chamber 1 and the second generation chamber 2 is transported by the carrier tube 3 together with the ultrafine particles generated by evaporation in the respective generation chambers 1, 2.
Through the nozzle 38 attached to the tip of the nozzle 38 into the film forming chamber 4, and diffuses in the film forming chamber 4.
It is exhausted by the vacuum pump 44 and released into the atmosphere. Thus, when the carrier gas is simply released into the atmosphere after being used, not only is it costly to fractionate argon, which has a low content in the air, as the carrier gas from the air, but it is also time-consuming. Is a big problem. Therefore, as shown in FIG. 3, the carrier gas discharged by the vacuum pump 44 of the film forming chamber 4 is recovered by the carrier gas circulation circuit 51, and the low pressure reservoir 55, the filter 56, the compressor 57, and The carrier gas is purified and pressurized by each device of the high-pressure reservoir 58, and the purified carrier gas is supplied into the first generation chamber 1 and the second generation chamber 2.
Each of them can be introduced and reused, which can reduce the cost and the time loss.

【0037】前記実施例ではターゲット固定板上に形成
するターゲットの組成をチタンシリサイド(TiS
2)としたが、本発明は前記チタンシリサイド(Ti
Si2)に限定されるものではなく、ターゲットとター
ゲット固定板をろう材で接合固定する従来法では作製が
困難であり、また、品質の向上が難しい組成のターゲッ
ト、例えばタングステンとケイ素の作製に適用すること
が出来る。また、今後半導体業界での要望として、新し
い元素の組み合わせのスパッターが予想されるが、本発
明法およびその製造装置はそれに対応出来るものであ
る。
In the above embodiment, the composition of the target formed on the target fixing plate is titanium silicide (TiS).
i 2 ), the present invention uses the titanium silicide (Ti
It is not limited to Si 2 ) and is difficult to produce by the conventional method of joining and fixing the target and the target fixing plate with a brazing material, and also for the production of a target of a composition whose quality is difficult to improve, for example, tungsten and silicon. It can be applied. Further, as a demand in the semiconductor industry in the future, spattering of a combination of new elements is expected, but the method of the present invention and the manufacturing apparatus therefor can meet such demand.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明のガス・デポジション法によるス
パッター用ターゲットの製造方法によるときは、ターゲ
ットを構成する超微粒子、ガス・デポジションおよび均
一混合法、幅広膜の堆積の組み合わせで、従来法で問題
となっていた技術的問題を解決し、混合元素のサブミ
クロンオーダーでの組成の均一化、サブミクロンサイ
ズの緻密な組織、平滑な表面、ターゲット固定板と
強固な接合等の優れた特性を有するターゲットをターゲ
ット固定板上に直接、極めて容易に形成することが出来
る効果がある。
According to the method for producing a sputtering target by the gas deposition method of the present invention, the conventional method is combined with the ultrafine particles constituting the target, the gas deposition and the uniform mixing method, and the deposition of a wide film. Excellent characteristics such as solving the technical problem that was a problem in the above, homogenizing the composition of mixed elements in the submicron order, submicron-sized dense structure, smooth surface, and strong bonding with the target fixing plate. There is an effect that it is possible to extremely easily form the target having the above directly on the target fixing plate.

【0039】また、本発明のガス・デポジション法によ
るスパッター用ターゲットの製造装置によるときは、製
造工程として混合、加圧焼結、表面研削、ろう付けの作
業を省略した得たターゲットをターゲット固定板上に直
接、極めて簡単に形成することが出来る製造装置を提供
出来る効果がある。
When the apparatus for producing a sputtering target by the gas deposition method of the present invention is used, the target obtained by omitting the operations of mixing, pressure sintering, surface grinding and brazing in the production process is fixed to the target. There is an effect that it is possible to provide a manufacturing apparatus that can be formed on a plate directly and extremely easily.

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

【図1】 本発明のターゲットの製造装置の1実施例の
説明線図、
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a target manufacturing apparatus of the present invention,

【図2】 図1の製造装置を用いてターゲット固定板上
に超微粒子のターゲットの形成状態の説明図、
FIG. 2 is an explanatory view of a formation state of ultrafine particle targets on a target fixing plate using the manufacturing apparatus of FIG.

【図3】 本発明のターゲットの製造装置の他の実施例
の説明線図、
FIG. 3 is an explanatory diagram of another embodiment of the target manufacturing apparatus of the present invention,

【図4】 従来法によるA元素−B元素の配合スパッタ
ー用ターゲットの作製工程図。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a target for compound sputtering of A element-B element by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 超微粒子生成室、 3,34,35 搬送管、
4 ターゲット形成室、 37 ノズル、41
ターゲット固定板、 A,B ターゲットを構
成する元素、T ターゲット。
1, 2, ultrafine particle generation chamber, 3, 34, 35 transfer pipe,
4 target forming chamber, 37 nozzles, 41
Target fixing plate, elements that compose A and B targets, and T target.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スパッターに使用されるターゲットであ
って、ガス・デポジション法によりターゲット固定板上
に直接ターゲットの組成の超微粒子を堆積し、固定板上
に堆積部内部が緻密で、組成比が均一で、表面が平滑な
ターゲットを形成することを特徴とするガス・デポジシ
ョン法によるスパッター用ターゲットの製造方法。
1. A target used for a sputter, wherein ultrafine particles having the composition of the target are directly deposited on a target fixing plate by a gas deposition method, and the inside of the deposition portion is dense on the fixing plate, and the composition ratio is high. A method for producing a sputtering target by the gas deposition method, which comprises forming a target having a uniform surface and a smooth surface.
【請求項2】 スパッター用ターゲットを構成する複数
元素を夫々加熱蒸発させて超微粒子に生成する蒸発源を
備えた超微粒子生成室と、ターゲット固定板上に超微粒
子を噴射させてターゲットを形成するターゲット形成室
と、超微粒子生成室とターゲット形成室の間に配設せる
超微粒子生成室で生成された超微粒子をキャリアガスと
共にターゲット形成室に搬送する搬送管と、搬送管の先
端側に設けた超微粒子とキャリアガスをターゲット固定
板上に噴射するノズルから成ることを特徴とするガス・
デポジション法によるスパッター用ターゲットの製造装
置。
2. A target is formed by injecting ultrafine particles onto an ultrafine particle generating chamber provided with an evaporation source that heat-evaporates a plurality of elements constituting a sputter target to generate ultrafine particles, and the target fixing plate. A target formation chamber, a transfer pipe for transferring the ultrafine particles generated in the ultrafine particle generation chamber between the ultrafine particle generation chamber and the target formation chamber together with a carrier gas to the target formation chamber, and provided on the tip side of the transfer pipe A gas characterized by comprising a nozzle for injecting ultrafine particles and carrier gas onto a target fixing plate.
Equipment for manufacturing targets for sputtering by the deposition method.
JP31856692A 1992-11-27 1992-11-27 Production of target for sputtering by ga-deposition method and device therefor Pending JPH06158306A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003080893A1 (en) * 2002-03-22 2003-10-02 Aixtron Ag Method for coating a substrate and device for carrying out the method
US6962671B2 (en) 1999-10-25 2005-11-08 Battelle Memorial Institute Multilayer plastic substrates
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