JP2000192239A - Sputtering method and sputtering device - Google Patents

Sputtering method and sputtering device

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JP2000192239A
JP2000192239A JP10364335A JP36433598A JP2000192239A JP 2000192239 A JP2000192239 A JP 2000192239A JP 10364335 A JP10364335 A JP 10364335A JP 36433598 A JP36433598 A JP 36433598A JP 2000192239 A JP2000192239 A JP 2000192239A
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JP
Japan
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magnet
target
movement
substrate
acceleration
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JP10364335A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichiro Mori
誠一郎 森
Yuichi Nakagami
裕一 中上
Teiichi Kimura
悌一 木村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering method capable of inexpensively forming a film with high productivity while both the improvement of the utilizing efficiency of a target and the good film thickness uniformity of the thin film are achieved and to provide a sputtering device. SOLUTION: To both end sides in a moving range st of a magnet 8 in which it is moved parallel along the outside face 3b on the side opposite to the face 3a to be sputtered in a target 3, acceleration-deceleration moving regions with the same width ea are respectively set, and the region other than the acceleration-deceleration moving regions in the moving range st is set to a uniform speed moving region be. The control of its movement is executed in such a manner that, when the magnet 8 enters the acceleration-deceleration moving regions from the uniform speed moving region be, it is moved to the end part in the moving range st while it is decelerated at certain deceleration, directly after the temporary stop at the end part in the moving range st, it is moved toward the opposite direction while it is accelerated within the acceleration-deceleration moving regions at certain acceleration, and, when it enters the uniform speed moving region be, it transfers to uniform speed movement.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的大きな面積
を有する基板上に均一な膜厚の薄膜を堆積形成するため
のスパッタリング方法およ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 method and a sputtering apparatus for depositing a thin film having a uniform thickness on a substrate having a relatively large area.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、大型液晶表示装置の製造に際し
ては、比較的大きな面積を有する角形平板状のガラス基
板上に薄膜を均一な膜厚で成膜する必要があり、そのよ
うな用途には、一般に、図13に示すような構成のスパ
ッタリング装置が用いられる。
2. Description of the Related Art For example, in manufacturing a large liquid crystal display device, it is necessary to form a thin film on a rectangular flat glass substrate having a relatively large area with a uniform thickness. Generally, a sputtering apparatus having a configuration as shown in FIG. 13 is used.

【0003】このスパッタリング装置は、アース電位に
接続された真空容器1内に、成膜対象の矩形平板状のガ
ラスなどからなる基板2と、スパッタリング材料のター
ゲット3とが、上下で相対向する配置で設けられる。基
板2は、真空容器1の内部上方において基板支持体5の
複数本の支持ピン6により水平に支持されている。一
方、ターゲット3は、被スパッタ面(図の上面)3aお
よび外面(図の下面)3bをそれぞれ真空容器1の内方
および外方に臨ませた配置で、その周囲を絶縁体7を介
在し電気的絶縁された状態で真空容器1に固着されてい
る。
In this sputtering apparatus, a substrate 2 made of, for example, rectangular flat glass to be formed into a film and a target 3 of a sputtering material are vertically opposed to each other in a vacuum vessel 1 connected to a ground potential. Is provided. The substrate 2 is horizontally supported by a plurality of support pins 6 of a substrate support 5 above the inside of the vacuum vessel 1. On the other hand, the target 3 is arranged such that a surface to be sputtered (upper surface in the figure) 3a and an outer surface (lower surface in the figure) 3b face the inside and outside of the vacuum vessel 1, respectively, and an insulator 7 is interposed therebetween. It is fixed to the vacuum vessel 1 in an electrically insulated state.

【0004】上記ターゲット3の真空容器1に対し外方
側には、モータ9によって回転駆動されるボールねじ1
0がターゲット3の外面3bに対し平行な配置で設けら
れており、このボールねじ10の正,逆回転によりボー
ルねじ10に沿って往復直線移動される磁石8は、ター
ゲット3の外面3bに沿って長手方向に移動するように
なっている。これにより、ターゲット3の被スパッタ面
3aの表面近傍には磁力線13が発生する。また、ター
ゲット3と真空容器1との間には電源4が接続されてい
る。すなわち、電源4の陰極はターゲット3に、且つ陽
極は真空容器1にそれぞれ接続されている。
A ball screw 1 rotatably driven by a motor 9 is provided outside the target 3 with respect to the vacuum vessel 1.
0 is provided in parallel with the outer surface 3b of the target 3, and the magnet 8 reciprocating linearly moved along the ball screw 10 by forward and reverse rotation of the ball screw 10 moves along the outer surface 3b of the target 3. To move in the longitudinal direction. As a result, magnetic lines of force 13 are generated in the vicinity of the surface of the target surface 3a to be sputtered. A power supply 4 is connected between the target 3 and the vacuum vessel 1. That is, the cathode of the power supply 4 is connected to the target 3, and the anode is connected to the vacuum vessel 1.

【0005】上記のスパッタリング装置を用いて、例え
ば、大面積のガラス基板2上にアルミニウム膜を均一な
膜厚で成膜する場合には、材質がアルミニウムのターゲ
ット3およびガラス基板2を図13のような配置に設置
する。そして、真空容器1の内部は、図示しない真空ポ
ンプの駆動により排気口11から排気して高真空状態と
されたのちに、ガス導入口12からアルゴンガス(放電
ガス)が導入されて、数mTorr のガス圧とされる。この
状態において、真空容器1とターゲット3との間に電源
4から高電圧が印加されると、ターゲット3の被スパッ
タ面3aの表面近傍箇所にはプラズマ14が生成され
る。
For example, when an aluminum film is formed to a uniform thickness on a large-area glass substrate 2 by using the above-mentioned sputtering apparatus, the target 3 and the glass substrate 2 made of aluminum are formed as shown in FIG. Install in such an arrangement. The inside of the vacuum vessel 1 is evacuated from an exhaust port 11 by driving a vacuum pump (not shown) to a high vacuum state, and then an argon gas (discharge gas) is introduced from a gas inlet 12 to a pressure of several mTorr. Gas pressure. In this state, when a high voltage is applied between the vacuum vessel 1 and the target 3 from the power supply 4, plasma 14 is generated at a position near the surface 3 a of the target 3 to be sputtered.

【0006】上記のプラズマ14中の高いエネルギを有
する正のアルゴンイオンは負電位であるターゲット3に
入射する。それにより、ターゲット3からはスパッタ粒
子と二次電子とが弾き出される。この二次電子はアルゴ
ン分子と衝突して気体分子をイオン化させる。また、ス
パッタ粒子は、ターゲット3内の物質であって、これが
ガラス基板2の表面に堆積して薄膜を形成する。ここ
で、二次電子は、磁力線13のために直進することがで
きず、磁力線13に沿って螺旋運動を行うため、二次電
子がアルゴン分子と衝突する確率が高くなる。これによ
り、磁力線13の発生箇所ではプラズマ密度が高くな
り、ターゲット3はプラズマ密度の高い部分に対向する
箇所において極所的にスパッタリングによって消費され
る。そこで、磁石8をモータ9の回転駆動によりターゲ
ット3に対し平行に移動させることにより、プラズマ1
4は、磁石8の移動に伴って変位する磁力線と一体的に
移動する。これにより、ターゲット3はプラズマ14の
移動によってその全体を有効に利用できるとともに、磁
石8の移動を上手にコントロールすることにより大面積
のガラス基板2上には膜厚均一性に優れたアルミニウム
膜を成膜することができる。
The high-energy positive argon ions in the plasma 14 are incident on the target 3 having a negative potential. As a result, sputter particles and secondary electrons are ejected from the target 3. These secondary electrons collide with argon molecules and ionize gas molecules. The sputtered particles are substances in the target 3 and deposit on the surface of the glass substrate 2 to form a thin film. Here, the secondary electrons cannot travel straight due to the magnetic lines of force 13 and perform helical motion along the magnetic lines of force 13, so that the probability of the secondary electrons colliding with the argon molecules increases. As a result, the plasma density is increased at the location where the lines of magnetic force 13 are generated, and the target 3 is locally consumed by sputtering at a location facing the portion having a high plasma density. Therefore, by moving the magnet 8 in parallel with the target 3 by rotating the motor 9, the plasma 1 is moved.
The reference numeral 4 moves integrally with the lines of magnetic force displaced with the movement of the magnet 8. Thus, the entire target 3 can be effectively used by the movement of the plasma 14, and the aluminum film having excellent film thickness uniformity can be formed on the large-area glass substrate 2 by well controlling the movement of the magnet 8. A film can be formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ターゲット
3から弾き出されるスパッタ粒子は、ターゲット3に対
し平行に配置された基板2に向かって最短距離を直進す
る他に、斜め方向にも飛翔する。そのため、上述のよう
に大面積のガラス基板2上に均一な膜厚の薄膜を成膜す
るためには、ターゲット3としてガラス基板2を包含で
きる大きな面積を有するものを用いるとともに、往復直
線運動させる磁石8の移動範囲を基板2における磁石8
の移動方向の幅よりも十分に大きく設定して、磁石8が
移動範囲の左限位置および右限位置まで移動して停止し
たときに、基板2の端部の膜厚が他の部分と同じになる
のに必要な一定時間の間静止させ、そののちに反対方向
に向けて移動させる必要がある。
By the way, the sputtered particles ejected from the target 3 fly not only in the shortest distance toward the substrate 2 arranged in parallel with the target 3 but also in an oblique direction. Therefore, in order to form a thin film having a uniform thickness on the large-sized glass substrate 2 as described above, a target 3 having a large area capable of containing the glass substrate 2 is used, and the target 3 is reciprocated linearly. The moving range of the magnet 8 is
When the magnet 8 is moved to the leftmost position and the rightmost position of the moving range and stopped, the thickness of the end portion of the substrate 2 is the same as that of the other portions. Must be stationary for the required amount of time before moving in the opposite direction.

【0008】しかしながら、磁石8を移動範囲の両端部
において一定時間の間静止させるので、ターゲット3の
各部位における使用後の残存厚みを示した図14のよう
に、ターゲット3の両端部分は、磁石8が静止状態で対
向しているときにプラズマ14に晒されたままとなるこ
とから、局部的に浸食されてしまう。したがって、この
スパッタリング装置では、ターゲット3の両端部のみが
早くに使用不能状態にまで浸食されるので、ターゲット
3の利用効率が約20%と非常に悪い問題がある。そこ
で、磁石8を移動範囲の両端で静止させないようにする
ためには、基板2に対し十分に大きな長さを有するター
ゲット3を用いて、磁石8の移動範囲を基板2における
磁石8の移動方向の幅よりも十分に大きく設定すればよ
いが、そのようにすれば、ターゲット3が大きくなる分
だけ装置が大型化してコスト高になるとともに、磁石8
の移動範囲が大きくなるのに伴って生産性が低下する。
However, since the magnet 8 is kept stationary at both ends of the moving range for a certain period of time, as shown in FIG. 14 showing the remaining thickness of each part of the target 3 after use, both ends of the target 3 are magnetized. 8 is still exposed to the plasma 14 when it is in a stationary state, so that it is locally eroded. Therefore, in this sputtering apparatus, since only the both ends of the target 3 are quickly eroded to an unusable state, there is a problem that the utilization efficiency of the target 3 is very low, about 20%. In order to prevent the magnet 8 from being stopped at both ends of the moving range, the target 3 having a sufficiently large length with respect to the substrate 2 is used to move the magnet 8 in the moving direction of the magnet 8 on the substrate 2. In this case, the size of the apparatus is increased by the size of the target 3 and the cost is increased.
The productivity decreases as the moving range becomes larger.

【0009】そこで本発明は、上記従来の課題に鑑みな
されたもので、ターゲットの利用効率の向上と薄膜の良
好な膜厚均一性とを両立させながら安価、且つ生産性良
く成膜することのできるスパッタリング方法およびスパ
ッタリング装置を提供することを目的とするものであ
る。
In view of the above, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is intended to provide a low-cost and high-productivity film formation while achieving both improvement in target use efficiency and good film thickness uniformity. It is an object of the present invention to provide a sputtering method and a sputtering apparatus that can be used.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、真空容器内に、成膜すべき薄膜と同系統
のスパッタリング材料からなるターゲットおよび成膜用
の基板を対向配置して、真空状態での放電ガス雰囲気中
において前記ターゲットと前記真空容器との間に電圧を
印加することにより、前記ターゲットにおける前記基板
に対向する被スパッタ面の表面近傍にプラズマを発生さ
せ、このプラズマ中のイオンの入射により前記ターゲッ
トから放出したスパッタ粒子を前記基板の表面に堆積さ
せて薄膜を生成しながら、前記ターゲットにおける前記
被スパッタ面とは反対側の面に沿って平行に磁石を移動
させることにより、前記磁石の磁力線によってプラズマ
の移動をコントロールして、前記基板の表面に薄膜を形
成するスパッタリング方法において、前記磁石の移動範
囲内の両端側にそれぞれ同一幅の加減速移動領域を設定
し、且つ前記移動範囲における両方の前記加減速移動領
域を除く領域を等速度移動領域に設定し、前記磁石を、
前記等速度移動領域から前記加減速移動領域に入ったと
きに、減速させながら前記移動範囲の端部まで移動さ
せ、次いで反対方向に向けて前記加減速移動領域内を加
速させながら移動させ、前記等速度移動領域に入ったと
きに等速度移動に移行するようにして、前記移動範囲内
を複数回往復移動させるように移動制御することを特徴
としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a vacuum vessel in which a target made of a sputtering material of the same system as a thin film to be formed and a substrate for film formation are opposed to each other. By applying a voltage between the target and the vacuum vessel in a discharge gas atmosphere in a vacuum state, a plasma is generated near the surface of the target to be sputtered on the target facing the substrate, and the plasma is generated. A magnet is moved in parallel along a surface of the target opposite to the surface to be sputtered while depositing sputter particles emitted from the target by the incidence of ions therein on the surface of the substrate to form a thin film. In this way, the movement of the plasma is controlled by the lines of magnetic force of the magnet, and the sputtering for forming a thin film on the surface of the substrate is performed. In the moving method, an acceleration / deceleration movement area having the same width is set on each end side within the movement range of the magnet, and an area excluding both the acceleration / deceleration movement areas in the movement range is set as a constant velocity movement area, The magnet
When entering the acceleration / deceleration movement area from the constant velocity movement area, move to the end of the movement range while decelerating, and then move while accelerating the acceleration / deceleration movement area in the opposite direction, When the vehicle enters the constant-velocity movement area, the movement is shifted to the constant-velocity movement, and the movement is controlled so as to reciprocate a plurality of times within the movement range.

【0011】このスパッタリング方法では、磁石を移動
範囲の両端部で静止させないので、ターゲットの両端部
が従来方法と異なり局部的に浸食されることがなく、タ
ーゲットの利用効率が格段に向上する。また、磁石は、
加減速移動領域内に入ったときに、減速されながら移動
範囲の端部まで移動し、次いで反対方向に向け加速され
ながら等速度移動領域に達するまで移動するように移動
制御される。これにより、加減速移動領域内での磁石
は、その領域内を往復するときのいずれの方向への移動
時においても移動範囲の端部にいくにしたがって移動速
度が遅くなる速度分布で移動されるから、磁石を移動範
囲の端部で一定時間静止させないにも拘わらず、基板の
全体にわたり均一な膜厚の薄膜を成膜することができ
る。
In this sputtering method, since the magnet is not stopped at both ends of the moving range, both ends of the target are not locally eroded unlike the conventional method, and the utilization efficiency of the target is remarkably improved. Also, the magnet
When the vehicle enters the acceleration / deceleration movement area, the movement is controlled so as to move to the end of the movement range while being decelerated, and to move in the opposite direction while accelerating in the opposite direction until reaching the constant velocity movement area. As a result, the magnet in the acceleration / deceleration movement area is moved in a speed distribution in which the movement speed becomes slower toward the end of the movement range when moving in any direction when reciprocating in the area. Therefore, a thin film having a uniform thickness can be formed over the entire substrate, even though the magnet is not stopped at the end of the moving range for a certain period of time.

【0012】上記発明において、アルミニウムを少なく
とも90wt%以上含む材料からなるターゲットを用い、
磁石の移動方向におけるプラズマのエロージョン間隔を
ep、基板の磁石移動方向における幅をsw、基板とタ
ーゲットとの距離をtsとしたときに、磁石の移動範囲
stおよびその両端側の加減速移動領域の幅aeを、s
t>sw+ep/2+0.64ts+75mm、0.29ts<ae
<0.57tsの数式が成立する値にそれぞれ設定すること
が好ましい。
In the above invention, a target made of a material containing at least 90 wt% of aluminum is used,
Assuming that the erosion interval of the plasma in the moving direction of the magnet is ep, the width of the substrate in the moving direction of the magnet is sw, and the distance between the substrate and the target is ts, the moving range st of the magnet and the acceleration / deceleration moving area on both ends thereof are defined. Width ae, s
t> sw + ep / 2 + 0.64 ts + 75 mm, 0.29 ts <ae
It is preferable to set each to a value that satisfies the formula of <0.57 ts.

【0013】上記2種の数式は、実験結果に基づき得ら
れたものであって、アルミニウムを少なくとも90wt%
以上含む材料からなるターゲットを用いる場合におい
て、薄膜の膜厚均一性がほぼ±5%となる条件を満足で
きる範囲内での磁石の移動範囲およびその両端側の加減
速移動領域の幅の最適値をそれぞれ求めるものである。
The above two formulas are obtained based on experimental results, and the aluminum content is at least 90 wt%.
In the case of using a target made of the above-described material, the optimum value of the magnet moving range and the width of the acceleration / deceleration moving region at both ends within a range that can satisfy the condition that the film thickness uniformity of the thin film is approximately ± 5% Respectively.

【0014】したがって、基板の全体にわたり均一な膜
厚の薄膜を成膜しながらも、磁石の移動範囲およびその
両端側の加減速移動領域の幅をそれぞれ可及的に小さく
設定でき、コストダウンと生産性の向上とを併せて得ら
れる利点がある。
Therefore, while a thin film having a uniform thickness is formed over the entire substrate, the moving range of the magnet and the widths of the acceleration / deceleration moving regions on both ends thereof can be set as small as possible. There is an advantage that can be obtained together with an improvement in productivity.

【0015】また、本発明のスパッタリング装置は、真
空状態とした内部に放電ガスが導入される真空容器と、
前記真空容器の内部において相対向して配置される成膜
用の基板およびスパッタリング材料のターゲットと、前
記ターゲットと前記真空容器との間に電圧を印加する電
源と、前記真空容器の外部において、前記ターゲットの
前記基板に対向する被スパッタ面とは反対側の外面に沿
って平行に移動される磁石と、前記磁石の移動方向にお
けるプラズマのエロージョン間隔、前記基板の磁石移動
方向における幅および前記基板と前記ターゲットとの距
離の各データに基づいて算出された磁石の移動範囲およ
びこの移動範囲内における等速度移動領域の両側に設定
する加減速移動領域の幅を制御指令信号として出力する
信号出力手段と、前記信号出力手段から出力された制御
指令信号に基づき前記磁石の駆動源を駆動制御して、前
記磁石の移動範囲および移動速度を制御する磁石移動制
御手段とを備え、前記磁石移動制御手段が、前記加減速
移動領域内において、一定の減速度で減速しながら前記
移動範囲の端部に向けて移動させ、前記移動範囲の端部
で一時停止した直後に反対方向に向け移動開始させ、且
つ前記等速度移動領域に達するまで一定の加速度で加速
しながら移動させるように磁石の移動を制御するように
構成されている。
[0015] The sputtering apparatus of the present invention further comprises a vacuum vessel into which a discharge gas is introduced into a vacuum state;
A substrate for film formation and a target of a sputtering material disposed facing each other inside the vacuum vessel, a power supply for applying a voltage between the target and the vacuum vessel, and outside the vacuum vessel, A magnet moved in parallel along the outer surface of the target opposite to the surface to be sputtered opposite to the substrate, an erosion interval of plasma in a moving direction of the magnet, a width of the substrate in a magnet moving direction and the substrate; Signal output means for outputting, as a control command signal, a movement range of the magnet calculated based on each data of the distance to the target and a width of an acceleration / deceleration movement region set on both sides of a constant speed movement region within the movement range; Controlling the driving source of the magnet based on the control command signal output from the signal output means, and moving the magnet And magnet movement control means for controlling the movement speed, wherein the magnet movement control means moves toward the end of the movement range while decelerating at a constant deceleration within the acceleration / deceleration movement area, Immediately after being paused at the end of the movement range, the movement in the opposite direction is started, and the movement of the magnet is controlled so as to move while accelerating at a constant acceleration until reaching the constant velocity movement area. I have.

【0016】このスパッタリング装置では、本発明のス
パッタリング方法を簡単な構成により具現化して上記方
法と同様の効果を確実に得られるのに加えて、必要な条
件を信号出力手段に入力するだけで、所要の膜厚均一性
を得られる範囲内での磁石の移動範囲およびその両側の
加減速移動領域の幅の最適値を自動的に算出して、その
算出したデータを磁石移動制御手段に設定することがで
きる。
In this sputtering apparatus, the sputtering method of the present invention can be embodied with a simple configuration and the same effect as that of the above method can be reliably obtained. The optimum value of the magnet movement range and the width of the acceleration / deceleration movement area on both sides within the range where the required film thickness uniformity can be obtained is automatically calculated, and the calculated data is set in the magnet movement control means. be able to.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は
本発明の一実施の形態に係るスパッタリング装置を示す
概略縦断面図であり、同図において、図13と同一若し
くは同等のものには同一の符号を付してその説明を省略
する。このスパッタリング装置が図13のものと相違す
るのは、磁石移動制御手段17と信号出力手段18とを
付設した構成のみである。信号出力手段18は、後述す
る種々の条件に基づいて算出された磁石8の移動範囲お
よびその移動範囲内での磁石8の移動速度分布を制御指
令信号として磁石移動制御手段17に対し出力する。磁
石移動制御手段17は、信号出力手段18から受けた制
御指令信号に基づきモータ9に対し給電する電力および
給電時間を可変してその回転速度および回転時間を制御
することにより、磁石8を所要の移動範囲内において所
要の速度分布で移動制御する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same or equivalent elements as those in FIG. This sputtering apparatus differs from that shown in FIG. 13 only in the configuration in which magnet movement control means 17 and signal output means 18 are additionally provided. The signal output means 18 outputs the movement range of the magnet 8 calculated based on various conditions described later and the movement speed distribution of the magnet 8 within the movement range to the magnet movement control means 17 as a control command signal. The magnet movement control means 17 controls the rotation speed and the rotation time by varying the power to be supplied to the motor 9 and the power supply time based on the control command signal received from the signal output means 18, thereby controlling the magnet 8 to a required value. Movement control is performed with a required speed distribution within the movement range.

【0018】具体的には、信号出力手段18と磁石移動
制御手段17とによって磁石8の移動をつぎのように制
御する。すなわち、磁石8の移動範囲は後述する種々の
条件に対応する最適な幅に設定するとともに、その移動
範囲の両端側に所定幅の加減速移動領域をそれぞれ設定
する。そして、磁石8は、移動範囲における加減速移動
領域以外の中央の等速度移動領域内を従来と同様に等速
度で移動させ、加減速移動領域に入ると、一定の減速度
で減速しながら移動させて、移動範囲の端部で停止する
と、静止することなく即座に反対方向にUターンさせ
て、加減速移動領域内において一定の加速度で加速しな
がら移動させ、加減速移動領域を出るときの速度で等速
度移動に移行するように移動制御する。
More specifically, the signal output means 18 and the magnet movement control means 17 control the movement of the magnet 8 as follows. That is, the moving range of the magnet 8 is set to an optimum width corresponding to various conditions described later, and acceleration / deceleration moving regions having a predetermined width are set at both ends of the moving range. Then, the magnet 8 is moved at the same speed as in the past in the center constant-velocity movement region other than the acceleration / deceleration movement region in the movement range, and moves into the acceleration / deceleration movement region while decelerating at a constant deceleration. Then, when stopping at the end of the moving range, the U-turn is immediately made in the opposite direction without stopping, and is moved while accelerating at a constant acceleration in the acceleration / deceleration movement area. Movement control is performed so as to shift to constant speed movement at the same speed.

【0019】つぎに、磁石8の移動範囲およびこの移動
範囲内での移動速度分布のデータの算出について説明す
る。図2は基板2、ターゲット3、磁石8、プラズマ1
4および磁石8の移動範囲stの位置関係を説明するた
めの斜視図である。この実施の形態では、アルミニウム
を少なくとも90wt%以上含む材料からなるターゲット
を用いてアルミニウム薄膜を基板2の表面に成膜する場
合について種々の実験を行い、その実測結果に基づいて
磁石8の移動範囲および加減速移動領域の幅の各々の最
適値を算出するための数式を求めた。
Next, the calculation of the moving range of the magnet 8 and the data of the moving speed distribution within this moving range will be described. FIG. 2 shows a substrate 2, a target 3, a magnet 8, and a plasma 1.
FIG. 4 is a perspective view for explaining a positional relationship between a movement range 4 of a magnet 4 and a magnet 8. In this embodiment, various experiments are performed on a case where an aluminum thin film is formed on the surface of the substrate 2 using a target made of a material containing at least 90 wt% of aluminum, and the moving range of the magnet 8 is determined based on the actual measurement results. A formula for calculating each optimum value of the width of the acceleration / deceleration movement area was obtained.

【0020】最適な移動速度分布となる制御データの算
出に先立って、図2に示す磁石8の移動方向におけるエ
ロージョン(プラズマ14の集中箇所)間隔ep、磁石
8の移動方向における基板2の幅sw、基板2とターゲ
ット3との距離ts、磁石8の移動範囲stおよびこの
移動範囲stにおける両端の加減速移動領域の幅aeを
それぞれ種々に変化させてアルミニウム薄膜を成膜する
実験を行い、そのアルミニウム薄膜の膜厚均一性の評価
を行った。以下に、その結果について説明する。なお、
磁石8の移動範囲stにおける両端側に所定幅aeに設
定された加減速移動領域以外の範囲は等速度移動領域b
eである。また、ターゲット3における磁石8の移動方
向と直交方向の幅thおよびエロージョンの長さew
は、少なくとも基板2における磁石8の移動方向に直交
する方向の幅hwよりも大きく設定される。
Prior to the calculation of the control data for obtaining the optimum moving speed distribution, the erosion (concentration point of the plasma 14) interval ep in the moving direction of the magnet 8 and the width sw of the substrate 2 in the moving direction of the magnet 8 shown in FIG. An experiment was conducted in which the distance ts between the substrate 2 and the target 3, the moving range st of the magnet 8, and the width ae of the acceleration / deceleration moving region at both ends in the moving range st were variously changed, and an experiment was performed to form an aluminum thin film. The film thickness uniformity of the aluminum thin film was evaluated. Hereinafter, the results will be described. In addition,
A region other than the acceleration / deceleration movement region set to the predetermined width ae at both ends in the movement range st of the magnet 8 is a constant speed movement region b.
e. Further, the width th and the length ero of the erosion in the direction orthogonal to the moving direction of the magnet 8 in the target 3 are shown.
Is set to be at least larger than the width hw of the substrate 2 in a direction orthogonal to the moving direction of the magnet 8.

【0021】図3は、±5%の膜厚均一性を満足する基
板2の幅swに対する磁石8の移動範囲st5 の関係の
実測値を示す特性図である。同図におけるA〜Eの各特
性曲線は、それぞれ(ts=120 、ep=60)、(ts
=70、ep=100 )、(ts=70、ep=60)、(ts
=70、ep=30)、(ts=40、ep=60)の条件(単
位mm)に設定した場合の実測値である。ここで、移動範
囲stにおける両端側の加減速移動領域の幅aeは、そ
れぞれの成膜条件のもとで最良の膜厚均一性が得られる
最適値に設定している。なお、本発明の対象となる大面
積の基板2へのスパッタリングによる成膜技術は、現在
において主に大型液晶ディスプレイ装置における配線膜
の成膜に用いられており、その場合に要求される膜厚均
一性は±10%である。これに対し、膜厚均一性を上述の
ように±5%に設定しているのは、加減速移動領域の幅
aeに余裕度を確保することのできる磁石8の移動範囲
stを見出すためである。
[0021] FIG. 3 is a characteristic diagram showing the measured values of the relationship between the movement range st 5 of the magnet 8 to the width sw of the substrate 2 that satisfies the 5% thickness uniformity ±. The respective characteristic curves of A to E in the figure are (ts = 120, ep = 60), (ts
= 70, ep = 100), (ts = 70, ep = 60), (ts
= 70, ep = 30) and (ts = 40, ep = 60) when measured under the condition (unit: mm). Here, the width ae of the acceleration / deceleration movement area on both ends in the movement range st is set to an optimum value that allows the best film thickness uniformity to be obtained under the respective film formation conditions. The film forming technique by sputtering on a large-area substrate 2 which is an object of the present invention is currently mainly used for forming a wiring film in a large-sized liquid crystal display device. Uniformity is ± 10%. On the other hand, the reason why the film thickness uniformity is set to ± 5% as described above is to find the movement range st of the magnet 8 that can secure a margin in the width ae of the acceleration / deceleration movement area. is there.

【0022】図3は、上述のように膜厚均一性±5%を
満足する磁石8の移動範囲st5 の基板2の幅swに対
する依存性を示したものであり、同図から明らかなよう
に、その特性は傾きが「1」のほぼ直線である。すなわ
ち、その特性は、つぎの数式(1)が成り立つものであ
る。
[0022] Figure 3, which shows the dependence on the width sw of the substrate 2 in the moving range st 5 of the magnet 8 that satisfies the thickness uniformity ± 5% as described above, as is clear from FIG. In addition, the characteristic is a substantially straight line having a slope of “1”. That is, the characteristics satisfy the following equation (1).

【0023】st5 =sw+f(ts,ep)…(1) ここで、f(ts,ep)は、基板2とターゲット3と
の距離tsとエロージョン間隔epとの関数であり、図
4は、その関数f(ts,ep)における基板2とター
ゲット3との距離tsおよびエロージョン間隔epに対
する依存性を示す特性図である。同図におけるF,G,
Hの各特性曲線は、(ts=120 ),(ts=70),
(ts=40)の成膜条件に設定した場合の実測値であ
る。ここで、移動範囲stにおける両端側の加減速移動
領域の幅aeは、それぞれの成膜条件のもとで最良の膜
厚均一性が得られる最適値に設定している。同図から明
らかなように、関数f(ts,ep)は、エロージョン
間隔epの半分に対し定数を加えたものである。すなわ
ち、つぎの数式(2)が成り立つことがわかる。
St 5 = sw + f (ts, ep) (1) where f (ts, ep) is a function of the distance ts between the substrate 2 and the target 3 and the erosion interval ep, and FIG. FIG. 9 is a characteristic diagram showing the dependence of the function f (ts, ep) on the distance ts between the substrate 2 and the target 3 and the erosion interval ep. F, G, in FIG.
The characteristic curves of H are (ts = 120), (ts = 70),
This is an actually measured value when the film forming conditions are set to (ts = 40). Here, the width ae of the acceleration / deceleration movement area on both ends in the movement range st is set to an optimum value that allows the best film thickness uniformity to be obtained under the respective film formation conditions. As is clear from the figure, the function f (ts, ep) is obtained by adding a constant to half of the erosion interval ep. That is, it is understood that the following equation (2) holds.

【0024】 f(ts,ep)=ep/2+g(ts) ……(2) ここで、g(ts)は基板2とターゲット3との距離t
sの関数であり、図5にその関数g(ts)の基板2と
ターゲット3との距離tsに対する依存性を示す特性図
である。同図から明らかなように、関数g(ts)とt
sとの関係は、ほぼ線形性を示していて、つぎの数式
(3)で表現できることが判明した。
F (ts, ep) = ep / 2 + g (ts) (2) where g (ts) is the distance t between the substrate 2 and the target 3
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the dependence of the function g (ts) on the distance ts between the substrate 2 and the target 3 in FIG. As is clear from the figure, the functions g (ts) and t
It has been found that the relationship with s shows almost linearity and can be expressed by the following equation (3).

【0025】g(ts)=0.64ts+75mm ……(3) ±5%の膜厚均一性を満足するための磁石8の移動距離
st5 は、数式(1)に数式(2)および数式(3)を
代入した数式(4)から求められる。
[0025] g (ts) = 0.64ts + 75mm ...... (3) moving distance st 5 magnets 8 for satisfying 5% film thickness uniformity ± is equation (2) in Equation (1) and Equation (3 ) Is obtained from Equation (4).

【0026】 st5 =sw+ep/2+0.64ts+75mm ……(4) ここで、磁石8の移動範囲stを上記st5 の値よりも
大きく設定すれば、薄膜の膜厚均一性は±5%よりも向
上することになるが、そのようにすれば、磁石8の移動
範囲stが必要以上に大きくなって生産性の低下を招く
ことになる。
St 5 = sw + ep / 2 + 0.64 ts + 75 mm (4) Here, if the moving range st of the magnet 8 is set to be larger than the above-mentioned value of st 5 , the film thickness uniformity of the thin film is better than ± 5%. However, in such a case, the moving range st of the magnet 8 becomes unnecessarily large, and the productivity is reduced.

【0027】つぎに、加減速移動領域の幅aeの設定に
ついて説明する。加減速移動領域の幅aeの最適値は、
上述の説明から、基板2の幅swおよびエロージョン間
隔epに依存せず、基板2とターゲット3との距離ts
のみの関数であることがわかる。そこで、図6には加減
速移動領域の幅aeの基板2とターゲット3との距離t
sに対する依存性に関する特性図を示してある。
Next, the setting of the width ae of the acceleration / deceleration movement area will be described. The optimal value of the width ae of the acceleration / deceleration movement area is
From the above description, the distance ts between the substrate 2 and the target 3 is independent of the width sw of the substrate 2 and the erosion interval ep.
It turns out that this is only a function. FIG. 6 shows the distance t between the target 2 and the substrate 2 having the width ae of the acceleration / deceleration movement area.
A characteristic diagram regarding the dependence on s is shown.

【0028】この特性図における特性曲線I1 ,I
2 は、磁石の移動範囲stをst5 に固定した場合の加
減速移動領域の幅aeの最適値の基板2とターゲット3
との距離tsに対する依存性を示したもので、I1 はエ
ロージョン間隔epを60mmに、I2 はエロージョン間
隔epを100 mmに設定した場合である。また、特性曲
線J1 ,J2 は膜厚均一性が±10%以内となる加減速移
動領域の幅aeの最大値の基板2とターゲット3との距
離tsに対する依存性を示したもので、J1 はエロージ
ョン間隔epを60mmに、J2 はエロージョン間隔ep
を100 mmに設定した場合である。さらに、特性曲線K
1 ,K2 は膜厚均一性が±10%以内となる加減速移動領
域の幅aeの最小値の基板2とターゲット3との距離t
sに対する依存性を示したもので、K1 はエロージョン
間隔epを60mmに、K2 はエロージョン間隔epを10
0 mmに設定した場合である。
The characteristic curves I 1 and I in this characteristic diagram
2, the substrate 2 and the target 3 of the optimum value of the width ae of acceleration and deceleration movement area for fixed movement range st magnets st 5
Shows the dependence on the distance ts between, I 1 is the erosion distance ep to 60 mm, I 2 is the case of setting the erosion distance ep to 100 mm. The characteristic curves J 1 and J 2 show the dependence of the maximum value of the width ae of the acceleration / deceleration movement region where the film thickness uniformity is within ± 10% on the distance ts between the substrate 2 and the target 3. J 1 is the erosion distance ep to 60 mm, J 2 erosion distance ep
Is set to 100 mm. Furthermore, the characteristic curve K
1 and K 2 are the distance t between the substrate 2 and the target 3 at the minimum value of the width ae of the acceleration / deceleration movement region where the film thickness uniformity is within ± 10%.
shows the dependence on s, K 1 is the erosion distance ep to 60 mm, K 2 is the erosion distance ep 10
This is the case where it is set to 0 mm.

【0029】同図から明らかなように、加減速移動領域
の幅aeの最適値、最大値および最小値は、基板2の幅
swやエロージョン間隔epには殆ど依存せず、基板2
とターゲット3との距離tsのみの関数であることがわ
かる。ここで、加減速移動領域の幅aeの最大値ae
max および最小値aemin は、実測の結果、aemax
0.57ts、aemin =0.29tsの関係があることが判明
した。
As is apparent from FIG. 2, the optimum value, maximum value and minimum value of the width ae of the acceleration / deceleration moving area hardly depend on the width sw of the substrate 2 or the erosion interval ep.
It can be seen that the function is a function of only the distance ts between the target and the target 3. Here, the maximum value ae of the width ae of the acceleration / deceleration movement area
The maximum and the minimum value ae min are calculated as ae max =
It was found that there was a relationship of 0.57 ts, ae min = 0.29 ts.

【0030】上述のような種々の実測結果から、アルミ
ニウムを少なくとも90wt%以上含む材料からなるター
ゲット3を用いた場合、磁石8の移動範囲stおよび加
減速移動領域の幅aeは、つぎの数式(5)および数式
(6)に基づいて算出した値に設定すれば、大型の基板
2の表面上に、膜厚均一性がほぼ±5%となるアルミニ
ウム薄膜を形成できることが判明した。
From the results of various measurements described above, when the target 3 made of a material containing at least 90 wt% of aluminum is used, the moving range st of the magnet 8 and the width ae of the accelerating / decelerating moving area are expressed by the following equations. It was found that an aluminum thin film having a film thickness uniformity of approximately ± 5% can be formed on the surface of the large-sized substrate 2 by setting the value calculated based on 5) and Expression (6).

【0031】 st>sw+ep/2+0.64ts+75mm ……(5) 0.29ts<ae<0.57ts ……(6) したがって、図1のスパッタリング装置では、エロージ
ョン間隔ep、基板2における磁石8の移動方向の幅s
wおよび基板2とターゲット3との距離tsの各値に基
づき数式(5)および数式(6)により算出された磁石
8の移動範囲stの最適値および加減速移動領域の幅a
eの最適値を信号出力手段18に入力すれば、信号出力
手段18は、磁石移動制御手段17に対し制御指令信号
を出力する。磁石移動制御手段17は、入力された制御
指令信号に基づきモータ9の回転時間および回転速度を
制御して、磁石8を、最適な移動範囲st内で移動させ
るとともに、その移動範囲st内における両端側に最適
な幅aeに設定された加減速移動領域内を一定の減速度
で減速しながら移動させて、移動範囲の端部で一時停止
したときに、即座に一定の加速度で加速しながら加減速
移動領域内を反対方向に移動させ、加減速移動領域を出
るときに所定の速度に達するよう移動制御する。
St> sw + ep / 2 + 0.64 ts + 75 mm (5) 0.29 ts <ae <0.57 ts (6) Therefore, in the sputtering apparatus of FIG. 1, the erosion interval ep and the width of the substrate 2 in the moving direction of the magnet 8 are represented. s
The optimum value of the movement range st of the magnet 8 and the width a of the acceleration / deceleration movement area calculated by Expressions (5) and (6) based on w and the distance ts between the substrate 2 and the target 3.
When the optimum value of e is input to the signal output means 18, the signal output means 18 outputs a control command signal to the magnet movement control means 17. The magnet movement control means 17 controls the rotation time and the rotation speed of the motor 9 based on the input control command signal to move the magnet 8 within the optimum movement range st, and to move both ends of the magnet 8 within the movement range st. In the acceleration / deceleration movement area set to the optimum width ae on the side, it is moved while decelerating at a constant deceleration, and when it is temporarily stopped at the end of the movement range, the acceleration is accelerated at a constant acceleration. Movement is performed in the deceleration movement area in the opposite direction, and movement control is performed so as to reach a predetermined speed when leaving the acceleration / deceleration movement area.

【0032】これにより、磁石8は移動範囲stの両端
部で静止させないので、ターゲット3の両端部が従来方
法と異なり局部的に浸食されることがないから、ターゲ
ット3の利用効率が格段に向上する。また、磁石8は、
加減速移動領域内に入ったときに、等速度から一定の減
速度で減速されながら移動範囲stの端部まで移動さ
れ、端部で一旦停止した直後に一定の加速度で加速され
ながら等速度移動領域beに達するときに所定の移動速
度になるよう移動制御される。これにより、加減速移動
領域内での磁石8は、その領域内を往復するときのいず
れの方向への移動時においても移動範囲stの端部にい
くにしたがって移動速度が遅くなる速度分布で移動され
るから、磁石8を移動範囲stの端部で一定時間静止さ
せないにも拘わらず、基板2の全体にわたり均一な膜厚
の薄膜を成膜することができる。このような効果は、以
下に説明する実施例において確認することができた。
As a result, since the magnet 8 is not stopped at both ends of the moving range st, both ends of the target 3 are not locally eroded unlike the conventional method, so that the utilization efficiency of the target 3 is significantly improved. I do. Also, the magnet 8
When the vehicle enters the acceleration / deceleration movement area, it is moved to the end of the movement range st while being decelerated from the constant speed at a constant deceleration, and is moved at a constant speed while being accelerated at a constant acceleration immediately after stopping at the end. The movement is controlled so as to reach a predetermined moving speed when reaching the area be. As a result, the magnet 8 in the acceleration / deceleration movement region moves in a speed distribution in which the movement speed becomes slower toward the end of the movement range st when moving in any direction when reciprocating in the region. Therefore, a thin film having a uniform thickness can be formed over the entire substrate 2 even though the magnet 8 is not stopped at the end of the movement range st for a certain period of time. Such effects were confirmed in the examples described below.

【0033】〔第1の実施例〕図2において、基板2の
サイズは、470 mm(磁石8の移動方向の幅sw)×37
0 mm(上記移動方向と直交方向の幅hw)である。タ
ーゲット3のサイズは、740 mm(磁石8の移動方向の
長さtw)×630 mm(上記移動方向と直交方向の幅t
h)×17(厚みt)である。基板2とターゲット3と
の距離tsは70mmである。磁石8の寸法から特定され
るエロージョンは、長さewが550 mmで、間隔epが
60mmである。これらの寸法のうちの必要なデータは演
算手段18に入力した。また、ターゲット3の材料とし
て、純度が99.99 wt%のアルミニウムを用いた。
[First Embodiment] In FIG. 2, the size of the substrate 2 is 470 mm (width sw in the moving direction of the magnet 8) × 37.
0 mm (width hw in the direction orthogonal to the moving direction). The size of the target 3 is 740 mm (length tw in the moving direction of the magnet 8) × 630 mm (width t in the direction orthogonal to the moving direction).
h) × 17 (thickness t). The distance ts between the substrate 2 and the target 3 is 70 mm. The erosion specified from the dimensions of the magnet 8 has a length ew of 550 mm and an interval ep.
60 mm. Necessary data of these dimensions was input to the calculating means 18. Aluminum having a purity of 99.99 wt% was used as the material of the target 3.

【0034】上述の数式(5)に、sw=450 mm(基
板2における磁石8の移動方向の幅swは470 mmであ
るが、両端部には一般にマスクを用いて成膜されないの
で、成膜領域の幅が450 mmである)、ep=60mm、
ts=70mmをそれぞれ代入して演算を行い、st>59
9.8 mmを算出し、st=600 mmを設定した。また、
算出した上記のst=600 mmを上述の数式(6)に代
入して演算を行い、20.3mm<ae<39.9mmを算出
し、ae=30mmを設定した。また、この実施例では、
磁石移動範囲stのうちの等速度移動領域beでの磁石
8の移動速度を120 mm/s、加減速移動領域における
加速度および減速度をそれぞれ240 mm/s2 、電源4
による供給電力を20KW、成膜時間を90秒にそれぞれ設
定し、その成膜時間の間に磁石8を20往復させて成膜を
行った。
In the above equation (5), sw = 450 mm (While the width sw in the moving direction of the magnet 8 on the substrate 2 is 470 mm, since the film is not generally formed on both ends using a mask, the film is formed. The width of the area is 450 mm), ep = 60 mm,
The calculation is performed by substituting ts = 70 mm, and st> 59
9.8 mm was calculated, and st = 600 mm was set. Also,
The calculated st = 600 mm was substituted into the above equation (6) to perform an operation to calculate 20.3 mm <ae <39.9 mm, and set ae = 30 mm. Also, in this embodiment,
The moving speed of the magnet 8 in the constant speed moving region be of the magnet moving range st is 120 mm / s, the acceleration and the deceleration in the acceleration / deceleration moving region are 240 mm / s 2 ,
Was set to 20 KW and the film formation time was set to 90 seconds, and the film was formed by moving the magnet 8 back and forth during the film formation time.

【0035】上記の成膜条件により基板2上に成膜した
アルミニウム薄膜の各部位の膜厚を計測し、その実測値
である膜厚分布図を図7に示す。このアルミニウム薄膜
の膜厚均一性は設定通りの±5.0 %であった。また、図
8は使用後のターゲット3の形状を示し、図14との比
較から明らかなように、両端部での浸食深さがほぼ均等
に大きくなって有効に活用されていることがわかる。こ
のときのターゲット3の利用効率は32%であって、図1
4の20%に比較してターゲット3の利用効率が格段に向
上している。これは、上述のように数式(5),(6)
の演算により算出した最適な移動範囲stと加減速移動
範囲の幅aeで磁石の移動を制御した結果であり、基板
2上に±5.0 %と膜厚均一性に優れた成膜を行いながら
もターゲット3の利用効率を20%から32%に格段に向上
させることができた。
The film thickness of each part of the aluminum thin film formed on the substrate 2 under the above-mentioned film forming conditions was measured, and FIG. 7 shows a film thickness distribution diagram which is an actually measured value. The thickness uniformity of this aluminum thin film was ± 5.0% as set. FIG. 8 shows the shape of the target 3 after use. As is clear from the comparison with FIG. 14, the erosion depths at both ends are almost uniformly increased, and the target 3 is effectively used. At this time, the utilization efficiency of the target 3 was 32%.
The utilization efficiency of Target 3 is significantly improved compared to 20% of 4. This is, as described above, the equations (5) and (6)
This is the result of controlling the movement of the magnet with the optimal movement range st and the width ae of the acceleration / deceleration movement range calculated by the above calculation. The film is formed on the substrate 2 with excellent uniformity of film thickness of ± 5.0%. The utilization efficiency of Target 3 was significantly improved from 20% to 32%.

【0036】〔第2の実施例〕この第2の実施例では、
使用するスパッタリング装置、成膜条件おび磁石8の移
動制御などを全て第1の実施例と同様とし、第1の実施
例と異なるのは、ターゲット3の材料として、アルミニ
ウムが90wt%でジルコンが10wt%の合金を用いた点
のみである。このときの基板2上に成膜した薄膜の各部
位の膜厚を計測し、その実測値である膜厚分布図を図9
に示す。この薄膜の膜厚均一性は図9の計測結果から±
5.1 %であった。また、図10は使用後のターゲット3
の形状を示し、ターゲット3の両端部での浸食深さがほ
ぼ均等に大きくなって有効に活用されていることがわか
る。このときのターゲット3の利用効率は、31%であっ
て、従来の20%と比較してやはり格段に向上している。
これは、第1の実施例と同様に、数式(5),(6)の
演算により算出した最適な移動範囲stと加減速移動範
囲の幅aeで磁石の移動を制御した結果であり、アルミ
ニウムとジルコンの合金をターゲット3の材料として用
いた場合においても、基板2上に膜厚均一性に優れた成
膜を行いながらもターゲット3の利用効率のを向上を図
ることができた。
[Second Embodiment] In this second embodiment,
The sputtering apparatus to be used, the film forming conditions, and the movement control of the magnet 8 are all the same as those in the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the target 3 is made of 90 wt% aluminum and 10 wt% zircon. % Of the alloy. At this time, the film thickness of each part of the thin film formed on the substrate 2 was measured, and the film thickness distribution diagram as the measured values was shown in FIG.
Shown in The film thickness uniformity of this thin film was ±
It was 5.1%. FIG. 10 shows target 3 after use.
It can be seen that the erosion depths at both ends of the target 3 are almost uniformly increased and are effectively used. At this time, the utilization efficiency of the target 3 is 31%, which is also significantly improved as compared with the conventional 20%.
This is a result of controlling the movement of the magnet with the optimum movement range st and the width ae of the acceleration / deceleration movement range calculated by the calculations of the equations (5) and (6), as in the first embodiment. In the case where an alloy of zircon and zircon was used as the material of the target 3, the utilization efficiency of the target 3 could be improved while forming a film having excellent film thickness uniformity on the substrate 2.

【0037】〔第3の実施例〕この第3の実施例では、
ターゲット3の材料として、アルミニウムが90wt%で
タンタルが10wt%の合金を用いて成膜を行いた。使用
するスパッタリング装置、成膜条件おび磁石8の移動制
御などは第1および第2の実施例と同様である。このと
きの基板2上に成膜された薄膜の各部位の膜厚を計測
し、その実測値である膜厚分布図を図11に示す。この
薄膜の膜厚均一性は図11の計測結果から±4.8 wt%
であった。また、図12は使用後のターゲット3の形状
を示し、ターゲット3の両端部での浸食深さがほぼ均等
に大きくなって有効に活用されていることがわかる。こ
のときのターゲット3の利用効率は、33%と極めて優れ
たものとなった。これは、第1および第2の実施例と同
様に、数式(5),(6)の演算により算出した最適な
移動範囲stと加減速移動範囲の幅aeで磁石の移動を
制御した結果であり、アルミニウムとタンタルの合金を
ターゲット3の材料として用いた場合においても、基板
2上に膜厚均一性に優れた成膜を行うことができるとと
もに、ターゲット3の利用効率の向上を図ることができ
た。
[Third Embodiment] In this third embodiment,
As a material of the target 3, a film was formed using an alloy containing 90 wt% of aluminum and 10 wt% of tantalum. The sputtering apparatus to be used, film forming conditions, movement control of the magnet 8, and the like are the same as those in the first and second embodiments. At this time, the film thickness of each part of the thin film formed on the substrate 2 was measured, and FIG. The film thickness uniformity of this thin film was ± 4.8 wt% from the measurement result of FIG.
Met. FIG. 12 shows the shape of the target 3 after use, and it can be seen that the erosion depths at both ends of the target 3 are almost evenly increased and are effectively used. At this time, the utilization efficiency of the target 3 was as excellent as 33%. This is the result of controlling the movement of the magnet with the optimum movement range st and the acceleration / deceleration movement range width ae calculated by the calculations of the equations (5) and (6), as in the first and second embodiments. In addition, even when an alloy of aluminum and tantalum is used as the material of the target 3, a film having excellent film thickness uniformity can be formed on the substrate 2 and the utilization efficiency of the target 3 can be improved. did it.

【0038】上記の第1ないし第3の実施例の結果から
明らかなように、ターゲット3がアルミニウムまたはア
ルミニウムを90wt%以上含有する合金であれば、数式
(5),(6)の演算により算出した最適な移動範囲s
tと加減速移動範囲の幅aeで磁石の移動を制御するこ
とにより、基板2上に膜厚均一性に優れた成膜を行うこ
とができるとともに、ターゲット3の利用効率の向上を
得られることが判明した。
As is clear from the results of the first to third embodiments, if the target 3 is aluminum or an alloy containing 90 wt% or more of aluminum, the target 3 is calculated by the calculations of the equations (5) and (6). Optimal moving range s
By controlling the movement of the magnet with t and the width ae of the acceleration / deceleration movement range, it is possible to form a film with excellent film thickness uniformity on the substrate 2 and to improve the use efficiency of the target 3. There was found.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のように、本発明のスパッタリング
方法によれば、磁石を移動範囲の両端部で静止させない
ようにしたので、ターゲットの両端部が従来方法のよう
に局部的に浸食されるといったことがなくなり、ターゲ
ットの利用効率が格段に向上する。また、磁石の移動範
囲の両端側に加減速移動領域を設定して、磁石を、加減
速移動領域内に入ったときに、等速度から減速しながら
移動範囲の端部まで移動させ、次いで反対方向に向けて
加速しながら等速度移動領域に達するときに所定の移動
速度になるよう移動制御するようにしたので、加減速移
動領域内での磁石は、その領域内を往復するときのいず
れの方向への移動時においても移動範囲の端部にいくに
したがって移動速度が遅くなる速度分布で移動されるか
ら、磁石を移動範囲の端部で一定時間静止させないにも
拘わらず、基板の全体にわたり均一な膜厚の薄膜を成膜
することができる。
As described above, according to the sputtering method of the present invention, since the magnet is not stopped at both ends of the moving range, both ends of the target are locally eroded as in the conventional method. And the use efficiency of the target is remarkably improved. Further, acceleration / deceleration movement areas are set at both ends of the magnet movement range, and when the magnet enters the acceleration / deceleration movement area, the magnet is moved to the end of the movement range while decelerating at a constant speed, and then the opposite is performed. Since the movement is controlled so as to reach a predetermined moving speed when reaching the constant-velocity moving region while accelerating in the direction, the magnet in the acceleration / deceleration moving region can be moved in any direction when reciprocating in the region. Even when moving in the direction, the moving speed is slowed down toward the end of the moving range, so that the magnet is not stopped for a certain period of time at the end of the moving range, but over the entire substrate. A thin film having a uniform thickness can be formed.

【0040】また、本発明のスパッタリング装置によれ
ば、本発明のスパッタリング方法を簡単な構成により具
現化して上記方法と同様の効果を確実に得られる。
Further, according to the sputtering apparatus of the present invention, the sputtering method of the present invention can be embodied with a simple structure, and the same effects as those of the above method can be reliably obtained.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係るスパッタリング装
置を示す縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】同上スパッタリング装置の基板、ターゲットお
よび磁石の位置関係を示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing a positional relationship among a substrate, a target, and a magnet of the sputtering apparatus.

【図3】同上スパッタリング装置において±5%の膜厚
均一性を満足する基板の幅に対する磁石の移動範囲の関
係の実測値を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing actually measured values of a relationship between a width of a substrate and a moving range of a magnet satisfying a film thickness uniformity of ± 5% in the sputtering apparatus.

【図4】同上特性図の成膜条件での関数f(ts,e
p)の基板とターゲットとの距離およびエロージョン間
隔に対する依存性の実測値を示す特性図。
FIG. 4 is a graph showing a function f (ts, e
The characteristic diagram which shows the measured value of dependence with respect to the distance and erosion space | interval of a board | substrate and a target of p).

【図5】同上特性図での関数g(ts)の基板とターゲ
ットとの距離tsに対する依存性の実測値を示す特性
図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing measured values of the dependence of a function g (ts) on the distance ts between the substrate and the target in the above characteristic diagram.

【図6】磁石の移動範囲をst5 に固定した場合の加減
速移動領域の幅の最適値と、膜厚均一性が±10%以内と
なる加減速移動領域の幅の最大値および最小値の基板と
ターゲットの距離に対する依存性の実測値を示す特性
図。
[6] the optimum value of the width of the acceleration and deceleration movement region of the case of fixing the moving range of the magnet st 5 and the maximum value and the minimum value of the width of the acceleration and deceleration movement area film thickness uniformity is within 10% ± FIG. 4 is a characteristic diagram showing measured values of the dependence of the distance between the substrate and the target.

【図7】本発明の第1の実施例による基板上の薄膜の膜
厚分布を示す図。
FIG. 7 is a view showing a film thickness distribution of a thin film on a substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図8】同上実施例における使用後のターゲットの各部
位の残存厚みを示す図。
FIG. 8 is a view showing the remaining thickness of each part of the target after use in the example of the embodiment.

【図9】本発明の第2の実施例による基板上の薄膜の膜
厚分布を示す図。
FIG. 9 is a view showing a film thickness distribution of a thin film on a substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図10】同上実施例における使用後のターゲットの各
部位の残存厚みを示す図。
FIG. 10 is a diagram showing the remaining thickness of each part of the target after use in the example of the embodiment.

【図11】本発明の第3の実施例による基板上の薄膜の
膜厚分布を示す図。
FIG. 11 is a view showing a film thickness distribution of a thin film on a substrate according to a third embodiment of the present invention.

【図12】同上実施例における使用後のターゲットの各
部位の残存厚みを示す図。
FIG. 12 is a view showing the remaining thickness of each part of the target after use in the example in the embodiment.

【図13】従来のスパッタリング装置を示す概略縦断面
図。
FIG. 13 is a schematic longitudinal sectional view showing a conventional sputtering apparatus.

【図14】同上スパッタリング装置による使用後のター
ゲットの各部位の残存厚みを示す図。
FIG. 14 is a view showing the remaining thickness of each part of the target after use by the sputtering apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器 2 基板 3 ターゲット 3a ターゲットの被スパッタ面 3b ターゲットの外面 8 磁石 9 モータ(駆動源) 13 磁力線 14 プラズマ 17 磁石移動制御手段 18 信号出力手段 ep 磁石移動方向のエロージョン間隔 sw 磁石移動方向の基板の幅 ts 基板とターゲットとの距離 st 磁石の移動範囲 ae 加減速移動領域の幅 be 磁石の等速度移動領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Substrate 3 Target 3a Target surface to be sputtered 3b Target outer surface 8 Magnet 9 Motor (drive source) 13 Magnetic field lines 14 Plasma 17 Magnet movement control means 18 Signal output means ep Erosion interval in magnet movement direction sw Magnet movement direction Substrate width ts Distance between substrate and target st Magnet movement range ae Width of acceleration / deceleration movement area be Mag uniform velocity movement area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 悌一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4K029 AA09 AA24 BA03 BA23 CA05 DC03 DC04 DC12 DC46  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Teichi Kimura 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 4K029 AA09 AA24 BA03 BA23 CA05 DC03 DC04 DC12 DC46

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空容器内に、成膜すべき薄膜と同系統
のスパッタリング材料からなるターゲットおよび成膜用
の基板を対向配置して、真空状態での放電ガス雰囲気中
において前記ターゲットと前記真空容器との間に電圧を
印加することにより、前記ターゲットにおける前記基板
に対向する被スパッタ面の表面近傍にプラズマを発生さ
せ、このプラズマ中のイオンの入射により前記ターゲッ
トから放出したスパッタ粒子を前記基板の表面に堆積さ
せて薄膜を生成しながら、前記ターゲットにおける前記
被スパッタ面とは反対側の面に沿って平行に磁石を移動
させることにより、前記磁石の磁力線によってプラズマ
の移動をコントロールして、前記基板の表面に薄膜を形
成するスパッタリング方法において、 前記磁石の移動範囲内の両端側にそれぞれ同一幅の加減
速移動領域を設定し、且つ前記移動範囲における両方の
前記加減速移動領域を除く領域を等速度移動領域に設定
し、 前記磁石を、 前記等速度移動領域から前記加減速移動領域に入ったと
きに、減速させながら前記移動範囲の端部まで移動さ
せ、次いで反対方向に向けて前記加減速移動領域内を加
速させながら移動させ、前記等速度移動領域に入ったと
きに等速度移動に移行するようにして、前記移動範囲内
を複数回往復移動させるように移動制御することを特徴
とするスパッタリング方法。
1. A target made of a sputtering material of the same system as a thin film to be formed and a substrate for film formation are opposed to each other in a vacuum container, and the target and the vacuum are placed in a discharge gas atmosphere in a vacuum state. By applying a voltage between the substrate and the target, a plasma is generated near the surface of the surface to be sputtered in the target facing the substrate, and sputtered particles emitted from the target by the incidence of ions in the plasma are generated on the substrate. By moving a magnet in parallel along the surface of the target opposite to the surface to be sputtered while generating a thin film by depositing on the surface of the target, the movement of the plasma is controlled by the lines of magnetic force of the magnet, In a sputtering method for forming a thin film on the surface of the substrate, An acceleration / deceleration movement area having the same width is set, and an area excluding both the acceleration / deceleration movement areas in the movement range is set as a constant velocity movement area, and the magnet is moved from the constant velocity movement area to the acceleration / deceleration. When entering the movement area, move to the end of the movement range while decelerating, then move while accelerating the acceleration / deceleration movement area in the opposite direction, and enter the constant velocity movement area. A sputtering method, wherein the movement is controlled so as to reciprocate a plurality of times within the movement range by shifting to a constant speed movement.
【請求項2】 アルミニウムを少なくとも90wt%以上
含む材料からなるターゲットを用い、 ep:磁石の移動方向におけるプラズマのエロージョン
間隔 sw:基板の磁石移動方向における幅 ts:基板とターゲットとの距離 としたときに、 磁石の移動範囲stおよびその両端側の加減速移動領域
の幅aeを、 st>sw+ep/2+0.64ts+75mm 0.29ts<ae<0.57ts の数式が成立する値にそれぞれ設定するようにした請求
項1に記載のスパッタリング方法。
2. A target made of a material containing at least 90 wt% of aluminum is used, where: ep: plasma erosion interval in the magnet moving direction sw: width in the magnet moving direction of the substrate ts: distance between the substrate and the target The width ae of the magnet movement range st and the acceleration / deceleration movement area at both ends of the magnet are set to values that satisfy the following equation: st> sw + ep / 2 + 0.64 ts + 75 mm 0.29 ts <ae <0.57 ts. 2. The sputtering method according to 1.
【請求項3】 真空状態とした内部に放電ガスが導入さ
れる真空容器と、 前記真空容器の内部において相対向して配置される成膜
用の基板およびスパッタリング材料のターゲットと、 前記ターゲットと前記真空容器との間に電圧を印加する
電源と、 前記真空容器の外部において、前記ターゲットの前記基
板に対向する被スパッタ面とは反対側の外面に沿って平
行に移動される磁石と、 前記磁石の移動方向におけるプラズマのエロージョン間
隔、前記基板の磁石移動方向における幅および前記基板
と前記ターゲットとの距離の各データに基づいて算出さ
れた磁石の移動範囲およびこの移動範囲内における等速
度移動領域の両側に設定する加減速移動領域の幅を制御
指令信号として出力する信号出力手段と、 前記信号出力手段から出力された制御指令信号に基づき
前記磁石の駆動源を駆動制御して、前記磁石の移動範囲
および移動速度を制御する磁石移動制御手段とを備え、 前記磁石移動制御手段は、前記磁石を、前記加減速移動
領域内において、一定の減速度で減速しながら前記移動
範囲の端部に向けて移動させ、前記移動範囲の端部で一
時停止した直後に反対方向に向け移動開始させ、且つ前
記等速度移動領域に達するまで一定の加速度で加速しな
がら移動させるように制御するように構成されているこ
とを特徴とするスパッタリング装置。
3. A vacuum vessel into which a discharge gas is introduced into a vacuum state, a film-forming substrate and a target of a sputtering material disposed facing each other inside the vacuum vessel; A power source for applying a voltage between the target and the vacuum container, a magnet which is moved outside of the vacuum container in parallel along an outer surface of the target opposite to the surface to be sputtered facing the substrate, and The erosion interval of the plasma in the moving direction of the magnet, the moving range of the magnet calculated based on the data of the width of the substrate in the moving direction of the substrate and the distance between the substrate and the target, and the uniform velocity moving region within the moving range. A signal output means for outputting the width of the acceleration / deceleration movement area set on both sides as a control command signal, and a control output from the signal output means. A magnet movement control means for controlling a drive range and a movement speed of the magnet by drivingly controlling a drive source of the magnet based on a command signal, wherein the magnet movement control means sets the magnet in the acceleration / deceleration movement area. Within, moving toward the end of the movement range while decelerating at a constant deceleration, immediately after stopping at the end of the movement range, start moving in the opposite direction, and in the constant velocity movement area A sputtering apparatus characterized in that the sputtering apparatus is controlled so as to move while accelerating at a constant acceleration until reaching.
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