JPS63109163A - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
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- JPS63109163A JPS63109163A JP25418686A JP25418686A JPS63109163A JP S63109163 A JPS63109163 A JP S63109163A JP 25418686 A JP25418686 A JP 25418686A JP 25418686 A JP25418686 A JP 25418686A JP S63109163 A JPS63109163 A JP S63109163A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明はスパッタリング装置に係り、特に所定の円形基
板上に優れた特性の薄膜層を有利に形成し得るマグネト
ロン・スパッタリング装置に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly to a magnetron sputtering apparatus that can advantageously form a thin film layer with excellent properties on a predetermined circular substrate.
（従来技術とその問題点）
近年、高減圧（真空）下に維持されると共に、そこに放
電ガスが導入せしめられてなるスパッタリング室内に所
定のターゲットと基板とを相対向して配置し、それらの
間に放電空間を形成して放電を行なわしめることにより
、かかるターゲットからスパッタリングされた原子を前
記基板上に堆積せしめて、該基板表面に所定の薄膜を形
成せしめるようにしたスパッタリング技術が、有用な成
膜法の一つとして、電子部品、光学部品、磁気部品、車
両部品、装飾品等の各種の技術分野において注目を受け
、その実用化が図られているが、そのようにして得られ
る成膜製品の用途に応じて、基板上に形成される薄膜に
は種々なる特性が要求され、またそのような特性の薄膜
を成膜し得るスパッタリング装置の開発が要請されてい
る。(Prior art and its problems) In recent years, a sputtering chamber is maintained under a high reduced pressure (vacuum) and a discharge gas is introduced into the sputtering chamber, in which a target and a substrate are placed facing each other. A sputtering technique is useful in which atoms sputtered from the target are deposited on the substrate by forming a discharge space between the target and the substrate to form a predetermined thin film on the surface of the substrate. As one of the most effective film-forming methods, it has received attention in various technical fields such as electronic parts, optical parts, magnetic parts, vehicle parts, and decorative products, and efforts are being made to put it into practical use. Depending on the application of the film-formed product, various characteristics are required of the thin film formed on the substrate, and there is also a demand for the development of a sputtering apparatus that can form a thin film with such characteristics.
例えば、円形基板上に磁性薄膜を形成してなる磁気ディ
スクにあっては、その薄膜の均−性及び均質性が要求さ
れ、またその保磁力が円周方向で大となるように、スパ
ッタリングにより成膜される薄膜の結晶配向を制御する
ことが要請され、従ってスパッタリング装置としては、
そのような特性の磁性薄膜を成膜するものでなければな
らず、しかもかかる成膜される磁性薄膜の品質に影響を
もたらすようなダストの発生が可及的に少なく、更には
Ｎ産性に優れていることや構造が単純であること等が要
請されているのである。For example, in a magnetic disk formed by forming a magnetic thin film on a circular substrate, the thin film must be uniform and homogeneous, and sputtering is used to increase the coercive force in the circumferential direction. It is required to control the crystal orientation of the thin film being deposited, and therefore sputtering equipment requires
It must be possible to form a magnetic thin film with such characteristics, and also to generate as little dust as possible that would affect the quality of the formed magnetic thin film, and to have a high N productivity. They are required to be superior and have a simple structure.
ところで、上記の如き（イ支気ディスクの磁性薄膜（媒
体層）等を成膜するためのスパッタリング装置としては
、大別して、次の二つのものが開発されている。By the way, as sputtering apparatuses for forming magnetic thin films (medium layers) of the above-mentioned disks, etc., the following two types have been developed.
先ず、その一つであるトレイ型（通過型とも呼ばれてい
る）の装置にあっては、ターゲット上を多数の基板を載
せたトレイが通過せしめられ、その通過の際に、それぞ
れの基板上にターゲットからスパッタリングされた原子
が堆積せしめられるようにした、多量生産用の装置とさ
れているが、そのようなスパッタリング操作にて成膜さ
れる薄膜の結晶配向の方向がトレイ通過方向の直線的な
一方向となるために、成膜される基板の形状が円形であ
る磁気ディスク等の場合にあっては、かかる薄膜の結晶
配向の方向が円周方向とはならない問題があった。即ち
、円形の磁気ディスクにおいて、スパッタリングにより
成膜された磁性薄膜の保磁力はトレイ通過方向に等しい
方向で大となるのであり、それ故かかる磁性薄膜の保磁
力は、磁気ヘッドが走行する磁気ディスクの円周方向に
対しては１８０°周期で増減することとなり、更にこの
円周方向の磁気特性の変動は再生出力信号の変動となっ
て、モジュレーションエラーを惹き起こす一因ともなっ
ているのである。First, in one type of device, a tray type (also called a passing type), a tray carrying a large number of substrates is passed over the target, and as it passes, each substrate is It is said to be a device for mass production in which the atoms sputtered from the target are deposited on the target, but the direction of crystal orientation of the thin film formed by such sputtering operation is not linear in the direction of tray passage. Therefore, in the case of a magnetic disk or the like where the shape of the substrate on which the film is formed is circular, there is a problem that the direction of crystal orientation of such a thin film is not in the circumferential direction. In other words, in a circular magnetic disk, the coercive force of the magnetic thin film formed by sputtering is large in the direction equal to the tray passing direction. It increases and decreases at a cycle of 180° in the circumferential direction, and furthermore, this variation in the magnetic characteristics in the circumferential direction results in a variation in the reproduced output signal, which is one of the causes of modulation errors.
尤も、このような磁気特性の変動（膜の配向による）に
よるモジュレーションを解消するためには、成膜される
べき基板を回転させながらスパッタリングを行なうこと
が考えられるが、その回転を行なうための擦り合わせ部
分の存在によるダストの発生や、装置の複雑化等の点か
ら、実用に至っておらず、現状では、スパッタリング装
置の他の一つのタイプである静止対向型の装置として、
成膜処理される円形基板を円形クーゲット上方に相互の
中心を合わせて対向させ、静止状態でスパッタリングを
行なう装置が開発されているに過き゛ない。しかしなが
ら、このような手法のものにあっても、放電により生成
せしめられるプラズマがターゲットの半径方向に膨らむ
形で大きくなるため、成膜された薄膜の結晶配向が半径
方向となり、例えば磁気ディスクにおける保磁力がその
円周方向より半径方向の方が大きくなる問題などが内在
しているのである。However, in order to eliminate modulation caused by variations in magnetic properties (due to film orientation), it is conceivable to perform sputtering while rotating the substrate on which the film is to be deposited; Due to the generation of dust due to the presence of mating parts and the complexity of the equipment, it has not been put into practical use, and currently, it is used as a stationary facing type equipment, which is another type of sputtering equipment.
The only equipment that has been developed is one in which the circular substrates to be subjected to film formation are opposed to each other with their centers aligned above a circular cuget, and sputtering is performed in a stationary state. However, even with this method, the plasma generated by the discharge swells in the radial direction of the target and becomes larger, so the crystal orientation of the deposited thin film becomes radial. The problem is that the magnetic force is larger in the radial direction than in the circumferential direction.
（解決手段）
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その特徴とするところは、放電ガス
の存在せしめられる減圧下のスパッタリング室内にター
ゲットと円形基板とを相対向して配置し、それらの間に
放電空間を形成して放電を行なうことにより、該ターゲ
ットからスパッタリングされた原子を、前記円形基板上
に堆積せしめて、該基板表面に所定の薄膜を形成せしめ
るようにしたスパッタリング装置において、前記円形基
板に対応する前記ターゲット部位上に半径方向に延びる
所定幅の強いスパッタリング領域を形成する磁石手段を
、前記スパッタリング室の外部であって、前記ターゲッ
トの背後に位置するように設ける一方、該磁石手段を前
記円形基板の中心を回転中心として回転せしめる回転駆
動手段を設けて、該回転駆動手段による前記磁石手段の
回転によって、前記強いスパッタリング領域を前記円形
基板の円周方向に移動せしめることにより、前記スパッ
タリング原子の堆積が主として該円形基板の円周方向に
行なわれるようにしたスパッタリング装置にある。(Solution Means) Here, the present invention has been made against the background of the above, and its feature is that a target and a circular substrate are placed in a sputtering chamber under reduced pressure in which a discharge gas exists. Atoms sputtered from the target are deposited on the circular substrate by arranging them facing each other and forming a discharge space between them to generate a discharge, thereby forming a predetermined thin film on the surface of the substrate. In the sputtering apparatus, a magnet means for forming a strong sputtering region of a predetermined width extending in the radial direction on the target portion corresponding to the circular substrate is provided outside the sputtering chamber and behind the target. and rotary drive means for rotating the magnet means about the center of the circular substrate, and the rotation of the magnet means by the rotation drive means causes the strong sputtering region to be located on the circular substrate. In the sputtering apparatus, the sputtering atoms are deposited mainly in the circumferential direction of the circular substrate by moving the sputtering atoms in the circumferential direction.
（作用・効果）
ところで、スパッタリングによる成膜速度を向上するた
めに、ターゲットの裏側に磁石を配置して、その二つの
磁極間に生じる磁力線の一部がターゲットの表面におい
てその面と平行になるようにして、該ターゲット上に磁
場のトンネルが形成されるようにした技術は、マグネト
ロン・スパッタリングとしてよく知られているところで
ある。(Function/Effect) By the way, in order to improve the film formation rate by sputtering, a magnet is placed on the back side of the target so that some of the lines of magnetic force generated between the two magnetic poles become parallel to the surface of the target. The technique in which a magnetic field tunnel is formed on the target in this way is well known as magnetron sputtering.
そして、このマグネトロン・スパッタリング技術におい
ては、かかる磁石により形成される磁界によって、ター
ゲットより放出される二次電子はかかるターゲットの表
面に形成される磁場のトンネル内に捕捉され、そして気
体（放電ガス）分子との衝突回数が増加せしめられるた
めに、そのような磁場のない場合より、多くのイオンが
生成せしめられ、以てその部分がよりスパッタされるこ
ととなるところから、その成膜速度を効果的に上げるこ
とが出来るのである。In this magnetron sputtering technology, the secondary electrons emitted from the target are captured in the tunnel of the magnetic field formed on the surface of the target by the magnetic field formed by the magnet, and the gas (discharge gas) Because the number of collisions with molecules increases, more ions are generated than in the absence of such a magnetic field, and the area becomes more sputtered. It is possible to raise the target.
本発明は、かくの如きマグネトロン・スパッタリング装
置における、ターゲットの背後に成膜速度を上げるため
に設けられている磁石手段を、成膜されるべき円形基板
に対応してその半径方向に所定幅の磁場が形成されるよ
うに、そしてそれによってその半径方向に延びる所定幅
の強いスパッタリング領域が形成されるように構成する
一方、かかる磁石手段を円形基板の円周方向に回転せし
めることにより、スパッタされるターゲットのエロージ
ョン発生位置を円周方向に移動せしめるようにしたもの
であり、このようにスパッタリング位置が円周方向に移
動せしめられる不均一なスパッタリング状態を利用する
ことにより、スパッタされた原子は、円形基板に対して
円周方向に高入射角で付着（沈着）せしめられることと
なるのである。The present invention provides magnet means provided behind the target in such a magnetron sputtering apparatus in order to increase the film formation rate, with a predetermined width in the radial direction corresponding to the circular substrate on which the film is to be formed. By rotating such magnet means in the circumferential direction of the circular substrate, the sputtered material is The sputtered atoms are made to move in the circumferential direction of the sputtering target, and by utilizing the non-uniform sputtering condition in which the sputtering position is moved in the circumferential direction, It is attached (deposited) to the circular substrate at a high incident angle in the circumferential direction.
従って、このようにターゲット上に円周方向に不均一な
磁界を発生せしめ、ターゲット内でスパッタリング速度
の差異を円周方向に与える磁石手段を、円形基板の円周
方向に沿って回転せしめることにより、かかる円形基板
上に成膜される薄膜の円周方向の膜厚分布が効果的に抑
制されて、均一で、均質な薄膜とされ得ると共に、かか
る薄膜の結晶配向の円周方向への制御が可能となり、以
てモジュレーションの解消を効果的に達成し得たのであ
る。Therefore, by rotating the magnet means that generates a non-uniform magnetic field circumferentially on the target and gives a difference in sputtering speed within the target in the circumferential direction, the magnet means is rotated along the circumferential direction of the circular substrate. , the thickness distribution of the thin film formed on such a circular substrate in the circumferential direction can be effectively suppressed, resulting in a uniform and homogeneous thin film, and the crystal orientation of such a thin film can be controlled in the circumferential direction. This made it possible to effectively eliminate modulation.
また、ターゲットより叩き出されたスパッタ原子が対向
する円形基板に高入射角で付着堆積せしめられて、均一
な薄膜とされるものであるところから、磁気ディスクに
おける磁性薄膜としてＣ０−Ｎｉ媒体膜を成膜した場合
において、ディスク円周方向における保磁力を効果的に
大ならしめることが出来るのである。In addition, since the sputtered atoms ejected from the target are deposited on the opposing circular substrate at a high incident angle, forming a uniform thin film, a C0-Ni medium film is used as a magnetic thin film in a magnetic disk. When a film is formed, the coercive force in the circumferential direction of the disk can be effectively increased.
さらに、かかる本発明に従うスパッタリング装置にあっ
ては、スパッタリング室（真空槽）内で円形基板を回転
させる場合に比較して、かかるスパッタリング室内での
回転機構（擦り合わせ部分）がないために、ダストの発
生を基板の搬送によるものだけの最少限に抑えることが
出来、また構造も簡単となる等の特徴を備えている。Furthermore, in the sputtering apparatus according to the present invention, compared to the case where a circular substrate is rotated within the sputtering chamber (vacuum chamber), since there is no rotation mechanism (rubbing part) within the sputtering chamber, dust is generated. The present invention has the characteristics that the occurrence of such problems can be suppressed to a minimum due to the transport of the substrate, and the structure is also simple.
なお、本発明に従うスパッタリング装置における磁石手
段は、一般に、その二つの磁極（Ｓ極及びＮ掻）のうち
の一方を円形基板の中心部に対応する位置に配し、且つ
その他方を該円形基板の周縁部に対応する位置に所定長
さの円弧状に配して構成した構造の他、それら二つの磁
極を所定距離隔てて円形基板の半径方向に延びるように
相対向して配して構成した構造が、有利に採用されるも
のであるが、特に後者の構造の磁石手段を採用すること
により、円形基板の半径方向に対応するターゲット部位
の利用効率を上げることが可能となるところから、ター
ゲット全体の利用効率を向上せしめ得る利点がある。Note that the magnet means in the sputtering apparatus according to the present invention generally has one of its two magnetic poles (S pole and N pole) located at a position corresponding to the center of the circular substrate, and the other one located at a position corresponding to the center of the circular substrate. In addition to the structure in which the two magnetic poles are arranged in an arc shape of a predetermined length at a position corresponding to the peripheral edge of the circular substrate, the two magnetic poles are arranged facing each other so as to extend in the radial direction of the circular substrate with a predetermined distance apart. This structure is advantageously adopted, and in particular, by adopting the magnet means of the latter structure, it is possible to increase the utilization efficiency of the target portion corresponding to the radial direction of the circular substrate. This has the advantage of improving the utilization efficiency of the entire target.
（具体的構成・実施例）
以下、図面に示される実施例に基づいて、本発明の構成
を更に具体的に詳述することとする。(Specific Configuration/Examples) Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in more concrete detail based on the examples shown in the drawings.
先ず、第１図は、本発明に従うスパッタリング装置の一
例を概念的に示すものであって、そこにおいて、２は、
密閉可能なスパッタリング室（真空槽）である。このス
パッタリング室２は図示しない真空ポンプに接続され、
その内部が１Ｏ−３Ｐａ程度以下の高減圧（高真空）下
に保持され得るようになっている一方、ガス導入バイブ
４を通じて、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが室内に
導入され、以てかかる放電ガスの存在する所定の減圧下
、例えば１〜１０Ｐａ程度の減圧下の雰囲気となるよう
に、スパッタリング室２内が調整せしめられ得るように
なっている。First, FIG. 1 conceptually shows an example of a sputtering apparatus according to the present invention, in which 2 is:
This is a sputtering chamber (vacuum chamber) that can be sealed. This sputtering chamber 2 is connected to a vacuum pump (not shown),
While the inside of the room can be maintained under a high reduced pressure (high vacuum) of about 10-3 Pa or less, an inert gas such as argon (Ar) is introduced into the room through the gas introduction vibrator 4. The interior of the sputtering chamber 2 can be adjusted to create an atmosphere under a predetermined reduced pressure, for example, about 1 to 10 Pa, in which the discharge gas is present.
また、かかるスパッタリング室２内には、従来と同様な
構造の陽極６が設けられ、そしてこの陽極６上に成膜さ
れるべき円形基板８、例えば磁気ディスク用基板が載置
される一方、この円形基板８に同心的に相対向して且つ
所定距離離れた位置に、スパツクされるべき物質からな
る陰極としてのターゲット１０がスパッタリング室２の
隔壁の一部を構成するように設けられており、そしてこ
のターゲット１０と前記円形基板８との間が放電空間１
２とされている。Further, in the sputtering chamber 2, an anode 6 having a structure similar to the conventional one is provided, and a circular substrate 8 to be deposited, for example, a magnetic disk substrate, is placed on the anode 6. A target 10 as a cathode made of a material to be sputtered is provided concentrically facing the circular substrate 8 and at a predetermined distance away from the circular substrate 8 so as to constitute a part of the partition wall of the sputtering chamber 2. A discharge space 1 is located between this target 10 and the circular substrate 8.
It is said to be 2.
なお、ここでは、円形基板８とターゲット１０との間に
、外部の直流電源１４が接続されて、所謂直流二極スパ
ッタリングが実施され得るようになっているが、またか
かる直流電源１４に代えて、公知の如く高周波電源を用
いて、高周波スパッタリングが実施され得るように構成
することも可能である。Note that here, an external DC power source 14 is connected between the circular substrate 8 and the target 10 so that so-called DC bipolar sputtering can be performed. It is also possible to configure the device so that high frequency sputtering can be performed using a known high frequency power supply.
そして、ターゲット１０の背後のスパッタリング室２外
には、永久磁石１６が、モータ１８によって回転せしめ
られる回転テーブル２０上にＳ！置せしめられて、前記
円形基板８の中心を回転中心として回転せしめられ得る
ようになっている。即ち、第２図及び第３図にも示され
るように、同心的に相対向して配置せしめられた円形基
板８とターゲット１０の中心上に回転テーブル２０の回
転中心が位置せしめられ、更にこの回転テーブル２０の
回転中心上に、永久磁石１６の一方の磁極（ζこてはＳ
極２２）が配置せしめられているのである。一方、永久
磁石１６の他方の磁極（ここではＮ極２４）は、回転テ
ーブル２０の外周縁部に位置せしめられ、そして円形基
板８の周縁部に対応する位置に所定長さで円弧状に延び
る形状として構成されている。Behind the target 10 and outside the sputtering chamber 2, a permanent magnet 16 is placed on a rotary table 20 rotated by a motor 18. It is placed so that it can be rotated about the center of the circular substrate 8. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the center of rotation of the rotary table 20 is positioned on the center of the circular substrate 8 and the target 10, which are arranged concentrically opposite each other. One magnetic pole of the permanent magnet 16 (ζ iron is S
The poles 22) are arranged. On the other hand, the other magnetic pole (here, the N pole 24) of the permanent magnet 16 is located at the outer peripheral edge of the rotary table 20, and extends in an arc shape with a predetermined length to a position corresponding to the peripheral edge of the circular substrate 8. It is structured as a shape.
従って、かかる構造の装置において、円形基板８とター
ゲット１０との間で常法に従って放電が行なわれる一方
、モータ１８の回転駆動により、回転テーブル２０上に
載置された永久磁石１６がそのＳ極２２を中心として回
転せしめられると、マグネトロン・スパッタリングの原
理にて、ターゲット１０上において永久磁石１６のＳ極
２２とＮ極２４とにより挟まれる所定幅の領域に対応す
る部位に形成せしめられる、ターゲット１０の半径方向
に延びる電子の捕捉領域２６、換言すればスパッタリン
グの激しい部分が、かかるターゲット１０の中心円りに
回転し、これによって円形基板８の中心円りに（円周方
向に）、放電によりターゲット１０から叩き出された原
子の堆積が行なわれることとなるのである。Therefore, in a device having such a structure, while electric discharge is performed between the circular substrate 8 and the target 10 according to a conventional method, the permanent magnet 16 placed on the rotary table 20 is moved to its S pole by the rotational drive of the motor 18. When rotated about 22, the target 10 is formed in a region corresponding to a predetermined width region sandwiched between the south pole 22 and the north pole 24 of the permanent magnet 16 on the target 10 according to the principle of magnetron sputtering. The electron trapping region 26 extending in the radial direction of the target 10, in other words, the part where sputtering is intense, rotates around the center of the target 10, thereby causing discharge around the center of the circular substrate 8 (in the circumferential direction). As a result, the atoms ejected from the target 10 are deposited.
それ故、このように永久磁石１６を回転せしめることに
より、スパッタされるターゲット１０のエロージョン発
生位置を円周方向に移動せしめて、そのスパッタリング
位置が円周方向に移動するようにすることにより、スパ
ッタされた原子は円形基板８に対して高入射角で付着す
ることになり、また成膜される薄膜の結晶配向も円周方
向に制御することが可能となったのである。Therefore, by rotating the permanent magnet 16 in this way, the erosion occurrence position of the target 10 to be sputtered is moved in the circumferential direction, and the sputtering position is moved in the circumferential direction. The resulting atoms adhere to the circular substrate 8 at a high incident angle, and the crystal orientation of the thin film to be formed can also be controlled in the circumferential direction.
そして、このようにスパッタリング原子の堆積が主とし
て円形基板８０円周方向に行なわれることとなるところ
から、かかる円形基板８上に成膜される薄膜を効果的に
均−且つ均質なものとすることが出来、以てモジュレー
ションの解消が有利に達成され得ることとなったのであ
り、またかかる円形基板８として磁気ディスク基板を用
い、その上に磁性薄膜を形成する場合において、かかる
磁性薄膜としてＣｏ−Ｎｉ１膜を形成せしめるに際して
、Ｃｏ −Ｎ ｉ原子が基板に対して高入射角で付着す
る程保磁力が大きくなるところから、本発明に従って得
られるＣｏ−Ｎｉ１膜媒体が成膜されてなる磁気ディス
クにあっては、円周方向に高い保磁力を備えたものとな
るのである。Since the sputtering atoms are deposited mainly in the circumferential direction of the circular substrate 80, the thin film formed on the circular substrate 8 must be effectively uniform and homogeneous. This makes it possible to advantageously eliminate modulation, and when a magnetic disk substrate is used as the circular substrate 8 and a magnetic thin film is formed thereon, Co- When forming a Ni film, the higher the incident angle of Co-Ni atoms attached to the substrate, the greater the coercive force. , it has a high coercive force in the circumferential direction.
また、かくの如きスパッタリング装置にあっては、スパ
ッタリング室２内に回転機構がないために、ダストの発
生を基板の搬送によるものだけの最少限に抑えることが
出来、これによって円形基板８上に成膜される薄膜の品
質もより一層効果的に向上せしめられ得ることとなった
のである。In addition, in such a sputtering apparatus, since there is no rotation mechanism in the sputtering chamber 2, the generation of dust can be suppressed to a minimum due to the transfer of the substrate. The quality of the thin film formed can also be improved even more effectively.
なお、本発明にあっては、上記実施例の如く、回転駆動
手段（１８，２０）によって永久磁石１６が回転せしめ
られるものであるところから、第３図において二点鎖線
で示される如く、かかる永久磁石１６の回転中心、即ち
Ｓ極２２を対称中心として一つのＮ極２４の対称位置に
、もう一つのＮ極２４を、Ｓ極２２に一体的に設け、電
子の捕捉領域２６がＳ極２２の両側に対称的に形成せし
められるように構成することが望ましい。In addition, in the present invention, since the permanent magnet 16 is rotated by the rotation drive means (18, 20) as in the above embodiment, as shown by the two-dot chain line in FIG. Another N pole 24 is provided integrally with the S pole 22 at a symmetrical position of one N pole 24 with respect to the center of rotation of the permanent magnet 16, that is, the S pole 22, so that the electron trapping region 26 is located at the S pole. It is preferable that the holes are formed symmetrically on both sides of 22.
また、本発明では、上側の如く、永久磁石１６のＳｉ２
２とＮ極２４とをターゲット１０の半径方向、換言すれ
ば円形基板８０半径方向に対間させて配置せしめる場合
の他、第４図及び第５図に示される如く、ターゲラ）１
０の半径方向に延びるＳ極２２とＮ極２４とをその円周
方向に所定距離隔てて対向、配置せしめてなる構造の永
久磁石１６も、有利に用いられることとなる。そして、
この円周方向に相対向して配置された永久磁石１６のＳ
ｔｍ２２とＮ極２４との間の領域に対応するターゲット
１０上の部位には、半径方向に所定幅で延びる電子の捕
捉領域２６が形成されることとなるのである。In addition, in the present invention, as shown above, the permanent magnet 16 has Si2
In addition to the case where the N-pole 2 and the N-pole 24 are arranged in pairs in the radial direction of the target 10, in other words, in the radial direction of the circular substrate 80, as shown in FIGS.
A permanent magnet 16 having a structure in which a south pole 22 and a north pole 24 extending in the radial direction of 0 are arranged facing each other with a predetermined distance apart in the circumferential direction can also be advantageously used. and,
S of the permanent magnets 16 arranged opposite to each other in the circumferential direction
An electron trapping region 26 extending in the radial direction with a predetermined width is formed in a region on the target 10 corresponding to the region between tm22 and the north pole 24.
そして、特に、第５図に示される如く、一方の磁極が他
方の磁極にて取り囲まれた構造の永久磁石１６を用いる
ことにより、かかる電子の捕捉領域２６も磁場にて閉じ
込められた状態となり、それ故に陰極（ターゲット１０
）から叩き出された電子の飛散が効果的に抑制せしめら
れ得ることとなるのである。なお、この第４図及び第５
図に示される例にあっても、永久磁石１６は、その回転
中心に対して対称的に配置せしめられており、所定の回
転駆動手段（１８，２０）によって同時にターゲット１
０の中心周りに、換言すれば円形基板８の中心周りに回
転せしめられて、それぞれの半径方向に延びる電子の捕
捉領域２６．２６が略１８０°の位相差をもって円形基
板８の中心周りに回転せしめられるようになっている。In particular, as shown in FIG. 5, by using a permanent magnet 16 having a structure in which one magnetic pole is surrounded by the other magnetic pole, the electron trapping region 26 is also confined by the magnetic field. Therefore, the cathode (target 10
) can effectively suppress the scattering of electrons ejected from them. In addition, this figure 4 and 5
Even in the example shown in the figure, the permanent magnets 16 are arranged symmetrically with respect to the center of rotation, and are simultaneously driven to the target by predetermined rotation drive means (18, 20).
0, in other words, around the center of the circular substrate 8, and each radially extending electron trapping region 26,26 rotates around the center of the circular substrate 8 with a phase difference of approximately 180°. It's like being forced to do something.
更にまた、このような第４図及び第５図に示される如き
、磁極配置構造の永久磁石１６を回転せしめるようにす
れば、ターゲット１０のスパッタリングされる部位が、
その中心から半径方向外周部に至る長さとなり、しかも
そのような半径方向のスパッタリング部位が永久磁石１
６の回転によってターゲット１０上を円周方向に移動せ
しめられることとなるところから、かかるターゲット１
０のスパッタリング部位が固定されることなく、ターゲ
ット１０の永久磁石１６回転対応部位全面に亘って移動
せしめられるために、ターゲット１０の表面の侵食が均
一に行なわれ得て、その利用効率を効果的に向上せしめ
ることが可能となるのである。Furthermore, if the permanent magnet 16 having the magnetic pole arrangement structure as shown in FIGS. 4 and 5 is rotated, the part of the target 10 to be sputtered will be
The length is from the center to the outer circumference in the radial direction, and such a sputtering part in the radial direction is the permanent magnet 1.
Since the target 10 is moved in the circumferential direction by the rotation of the target 1
Since the sputtering area of 0 is not fixed and is moved over the entire area of the target 10 that corresponds to 16 rotations of the permanent magnet, the surface of the target 10 can be eroded uniformly, and its utilization efficiency can be effectively increased. This makes it possible to improve the performance.
以上、図面に示される本発明の代表的な二、三の例につ
いて説明を加えてきたが、本発明は、かかる例示の構造
並びにそれに付随した具体的な説明によって、何等限定
的に解釈されるものでは決してなく、本発明の趣旨を逸
脱しない限りにおいて、本発明には、当業者の知識に基
づいて種々なる変更、修正、改良等が加えられ得るもの
であって、本発明がそのような実施形態の何れのものを
も含むものであることは、言うまでもないところである
。Although a few representative examples of the present invention shown in the drawings have been explained above, the present invention should not be construed in any way limited by the illustrated structures and the specific explanations accompanying them. This invention is not intended to be in any way intended to be limited to this invention, and various changes, modifications, improvements, etc. may be made to this invention based on the knowledge of those skilled in the art, without departing from the spirit of the invention. It goes without saying that this includes any of the embodiments.
例えば、例示の具体例にあっては、何れも磁石手段とし
て永久磁石が用いられているが、これに代えて電磁石も
有利に用いられ得るものであることは言うまでもないと
ころであり、またターゲットとしても、上側では説明を
容易にするために、静止対向型式の円形の場合を図示し
たが、矩形ターゲットを用いるトレイ型の装置にも、本
発明は有利に適用されるものである。そして、その場合
にあっては、例えば矩形ターゲット或いはそれに代えて
用いられる円形ターゲットの裏側に配置せしめられる磁
石手段を、本発明に従う回転構造のものと為し、その回
転中心を円形基板通過の中心線に合わせ、そして基板を
保持するパレットの通過速度に対して大きな回転速度で
回転せしめて、パレット上にそれぞれ載置された円形基
板の表面をその円周方向にそれぞれスパッタリング原子
して、所定の薄膜を円周方向に均一に成膜するのである
。For example, in all of the concrete examples illustrated, permanent magnets are used as magnet means, but it goes without saying that electromagnets can also be used advantageously in place of this, and also as targets. In order to simplify the explanation, a stationary opposing type circular device is illustrated above, but the present invention can also be advantageously applied to a tray type device using a rectangular target. In that case, for example, the magnet means disposed on the back side of a rectangular target or a circular target used in place of the rectangular target has a rotating structure according to the present invention, and the center of rotation is set at the center of passage of the circular substrate. The circular substrates placed on the pallets are sputtered onto the surfaces of the circular substrates in the circumferential direction by sputtering atoms in the circumferential direction by rotating the substrates at a rotational speed higher than the passing speed of the pallets that hold the substrates. The thin film is formed uniformly in the circumferential direction.
また、陽極６やその上に載置される円形基板８の加熱を
抑制するために、更には必要に応じてターゲット１０の
加熱を抑制するために、それぞれ適当な冷却手段が公知
のスパッタリング装置と同様に設けられ得ることは言う
までもないところであり、更には第１〜３図に示される
具体例において、その永久磁石１６によって形成される
ターゲット１０上の半径方向の電子の捕捉領域２６、換
言すれば強いスパッタリング領域による円形基板８の半
径方向におけるスパッタリング原子の堆積量を制御する
ために、そのようなスパッタリング原子の円形基板８に
対する飛来量を制限するマスク等を、それら円形基板８
とターゲット１０との間に配置せしめることも可能であ
る。Further, in order to suppress the heating of the anode 6 and the circular substrate 8 placed thereon, and further to suppress the heating of the target 10 as necessary, appropriate cooling means are provided using known sputtering equipment and the like. It goes without saying that the same can be provided, and furthermore, in the embodiment shown in FIGS. 1-3, a radial electron trapping region 26 on the target 10 formed by its permanent magnet 16, in other words In order to control the amount of sputtered atoms deposited in the radial direction of the circular substrates 8 due to the strong sputtering region, a mask or the like that limits the amount of such sputtered atoms flying toward the circular substrates 8 is installed on the circular substrates 8.
and the target 10.
さらに、本発明に従ってターゲット１０の背後に配置さ
れる、磁石手段としての永久磁石１６の数としては、例
示の如き１個或いは２個の他、更に多数を採用し、それ
らを回転中心円りに配するようにすることも可能であり
、特にそのような複数の磁石手段を用いる場合において
は、第４図に例示されている如く、円形基板８の中心（
回転中心）を対称中心として、対称な位置に、換言すれ
ば回転対称の位置に周方向に配置せしめる構造を採用す
ることが望ましい。Further, according to the present invention, the number of permanent magnets 16 as magnet means arranged behind the target 10 is not only one or two as illustrated, but also a larger number, and they are arranged around the rotation center circle. In particular, when using a plurality of such magnet means, as illustrated in FIG.
It is desirable to adopt a structure in which they are arranged in symmetrical positions, in other words, rotationally symmetrical positions, in the circumferential direction with respect to the center of symmetry (center of rotation).
第１図は本発明に従うスパッタリング装置の一例を示す
概念図であり、第２図はそのような装置における円形基
板とターゲットと永久磁石との関係を示す斜視図であり
、第３図はそのような装置におけるターゲットと永久磁
石の配置関係を示す第１図におけるｌ−１１１方向説明
図であり、第４図及び第５図はそれぞれ異なる永久磁石
を用いた例を示す第３図に対応する説明図である。
２；スパッタリング室
４：ガス導入パイプ
６：陽極 ８：円形基板１０：ターゲッ
ト １２：放電空間１４：直流電源 １
６：永久磁石１８：モータ ２０：回転テー
ブル２２：Ｓ極 ２４：Ｎ極
２６：電子の捕捉領域
第１図
Ａｒ
第２図
第３図
２ムFIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a sputtering apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the relationship between a circular substrate, a target, and a permanent magnet in such an apparatus, and FIG. 1 is an explanatory view in the l-111 direction in FIG. 1 showing the arrangement relationship between a target and a permanent magnet in a device, and FIGS. 4 and 5 are explanations corresponding to FIG. 3 showing an example using different permanent magnets. It is a diagram. 2; Sputtering chamber 4: Gas introduction pipe 6: Anode 8: Circular substrate 10: Target 12: Discharge space 14: DC power supply 1
6: Permanent magnet 18: Motor 20: Rotary table 22: S pole 24: N pole 26: Electron capture area Fig. 1 Ar Fig. 2 Fig. 3 Fig. 2 M
Claims (7)
ング室内にターゲットと円形基板とを相対向して配置し
、それらの間に放電空間を形成して放電を行なうことに
より、該ターゲットからスパッタリングされた原子を、
前記円形基板上に堆積せしめて、該基板表面に所定の薄
膜を形成せしめるようにしたスパッタリング装置におい
て、 前記円形基板に対応する前記ターゲット部位上に半径方
向に延びる所定幅の強いスパッタリング領域を形成する
磁石手段を、前記スパッタリング室の外部であって、前
記ターゲットの背後に位置するように設ける一方、該磁
石手段を前記円形基板の中心を、回転中心として回転せ
しめる回転駆動手段を設けて、該回転駆動手段による前
記磁石手段の回転によって、前記強いスパッタリング領
域を前記円形基板の円周方向に移動せしめることにより
、前記スパッタリング原子の堆積が主として該円形基板
の円周方向に行なわれるようにしたことを特徴とするス
パッタリング装置。(1) A target and a circular substrate are placed facing each other in a sputtering chamber under reduced pressure in which a discharge gas is present, and a discharge space is formed between them to generate a discharge, thereby sputtering from the target. atoms,
In the sputtering apparatus for depositing on the circular substrate to form a predetermined thin film on the substrate surface, a strong sputtering region of a predetermined width extending in the radial direction is formed on the target portion corresponding to the circular substrate. A magnet means is provided outside the sputtering chamber and behind the target, and a rotation drive means for rotating the magnet means about the center of the circular substrate is provided, and the rotation The strong sputtering region is moved in the circumferential direction of the circular substrate by rotation of the magnet means by the driving means, so that the sputtering atoms are mainly deposited in the circumferential direction of the circular substrate. Characteristic sputtering equipment.
記円形基板の中心部に対応する位置に配し、且つその他
方を該円形基板の周縁部に対応する位置に所定長さの円
弧状に配して構成されている特許請求の範囲第１項記載
のスパッタリング装置。(2) The magnet means has one of the S pole and the N pole located at a position corresponding to the center of the circular substrate, and the other at a position corresponding to the peripheral edge of the circular board for a predetermined length. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the sputtering apparatus is arranged in an arc shape.
前記円形基板の半径方向に延びるように相対向して配し
て構成されている特許請求の範囲第１項記載のスパッタ
リング装置。(3) Sputtering according to claim 1, wherein the magnet means is configured such that an S pole and an N pole are arranged facing each other so as to extend in the radial direction of the circular substrate with a predetermined distance apart. Device.
形基板の中心を対称中心として、対称な位置に設けられ
ている特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載
のスパッタリング装置。(4) Sputtering according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the magnet means are provided at symmetrical positions with the center of the circular substrate as the center of symmetry. Device.
許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載のスパッ
タリング装置。(5) The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnet means is a permanent magnet or an electromagnet.
記ターゲットが、該円形基板上に磁性薄膜を形成し得る
磁性材料から構成されている特許請求の範囲第１項乃至
第５項の何れかに記載のスパッタリング装置。(6) Any one of claims 1 to 5, wherein the circular substrate is a magnetic disk substrate, and the target is made of a magnetic material capable of forming a magnetic thin film on the circular substrate. The sputtering device described in .
の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載のスパッタリン
グ装置。(7) The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetic thin film is a Co-Ni thin film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25418686A JPS63109163A (en) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25418686A JPS63109163A (en) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63109163A true JPS63109163A (en) | 1988-05-13 |
Family
ID=17261428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25418686A Pending JPS63109163A (en) | 1986-10-25 | 1986-10-25 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63109163A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63137165A (en) * | 1986-11-27 | 1988-06-09 | Tokyo Electron Ltd | Sputtering apparatus |
| JPH0211761A (en) * | 1988-06-28 | 1990-01-16 | Tokuda Seisakusho Ltd | Sputtering device |
| JPH05239640A (en) * | 1991-08-02 | 1993-09-17 | Anelva Corp | Sputtering device |
| US5795451A (en) * | 1997-06-12 | 1998-08-18 | Read-Rite Corporation | Sputtering apparatus with a rotating magnet array |
| JP2002536556A (en) * | 1999-02-12 | 2002-10-29 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | High density plasma source for ionized metal deposition |
| US7585399B1 (en) * | 2005-03-31 | 2009-09-08 | Novellus Systems, Inc. | Rotating magnet arrays for magnetron sputtering apparatus |
-
1986
- 1986-10-25 JP JP25418686A patent/JPS63109163A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP4837832B2 (en) * | 1999-02-12 | 2011-12-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | High density plasma source for ionized metal deposition. |
| US7585399B1 (en) * | 2005-03-31 | 2009-09-08 | Novellus Systems, Inc. | Rotating magnet arrays for magnetron sputtering apparatus |
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