JP2897879B2 - Sputtering method and apparatus - Google Patents

Sputtering method and apparatus

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JP2897879B2 JP63318919A JP31891988A JP2897879B2 JP 2897879 B2 JP2897879 B2 JP 2897879B2 JP 63318919 A JP63318919 A JP 63318919A JP 31891988 A JP31891988 A JP 31891988A JP 2897879 B2 JP2897879 B2 JP 2897879B2
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忍 高橋
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、長尺体などの基体にスパッタリングを行
なう方法および装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for performing sputtering on a substrate such as a long body.

[従来の技術] スパッタリング法は、金属やセラミックス等の材料の
薄膜形成方法として、今日広く研究され、また工業的に
活用されているものである。たとえば、金原著「スパッ
タリング現象」東京大学出版会(1984)や、麻蒔著「薄
膜作成の基礎」日刊工業新聞社125頁〜(1977)などに
このようなスパッタリング方法が記載されている。
[Prior Art] The sputtering method is widely studied today and industrially used as a method for forming a thin film of a material such as a metal and a ceramic. For example, such a sputtering method is described in Kanehara's “Sputtering Phenomenon”, University of Tokyo Press (1984) and Asamaki, “Basics of Thin Film Preparation”, Nikkan Kogyo Shimbun, pages 125- (1977).

通常、金属等の導電性物質をターゲットの材料とする
ときは、直流電源を用いたDCスパッタ法が用いられてい
る。また、成膜速度を上げるため、ターゲットの裏に磁
石を配置してターゲット面近傍にプラズマを集中させる
マグネトロンスパッタリング方式が一般的に用いられて
いる。
Usually, when a conductive material such as a metal is used as a target material, a DC sputtering method using a DC power supply is used. In order to increase the deposition rate, a magnetron sputtering method is generally used in which a magnet is arranged behind the target to concentrate plasma near the target surface.

しかし、従来スパッタリング法は、平面状の基板の表
面に薄膜をコーティングする方法として研究されてお
り、丸線等の立体的な表面を有する基体に対してのスパ
ッタリング法は十分な検討がなされていない。
However, conventionally, the sputtering method has been studied as a method of coating a thin film on the surface of a planar substrate, and the sputtering method for a substrate having a three-dimensional surface such as a round wire has not been sufficiently studied. .

また、長尺体に対するスパッタリングに関しては、ポ
リマーフィルム等の平面状の基板にコーティングを行な
った例は多数あるが、銅線等の長尺細径の丸線にスパッ
タリングで工業的に連続的なコーティングを施した例は
存在しない。
Regarding sputtering of long objects, there are many examples of coating on a flat substrate such as a polymer film. Does not exist.

[発明が解決しようとする課題] 従来のスパッタリング方法および装置は、少数の例外
を除いて1つのターゲットに対し基板を対向して配置し
たものである。基板に堆積するターゲット粒子は例外な
くすべての場合において、基板に対して単一方向もしく
はそれに近い方法から飛来するので、銅線のような長尺
丸線にスパッタリングで均一なコーティングを行なうに
は、銅線を回転させるなどの工夫が必要であった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional sputtering method and apparatus, with few exceptions, a substrate is arranged to face one target. In all cases, the target particles deposited on the substrate fly in a single direction or close to the substrate in all cases, so that a uniform coating can be applied to a long round wire such as a copper wire by sputtering. A device such as rotating the copper wire was required.

しかしながら、基板を回転する機構を備えると、装置
構成が複雑になる等の問題があり、特に長尺体を基体と
するときには、そのような回転は現実的に全く採用する
ことができないものである。
However, if a mechanism for rotating the substrate is provided, there is a problem that the device configuration becomes complicated, and especially when a long body is used as the base, such rotation cannot be practically used at all. .

それゆえに、この発明の目的は、このような問題点を
解消し、丸線などの長尺体に均一なコーティングを施す
ことのできるスパッタリング方法および装置を提供する
ことにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve such a problem and to provide a sputtering method and apparatus capable of applying a uniform coating to a long body such as a round wire.

[課題を解決するための手段] この発明のスパッタリング方法では、端部にシールド
板がそれぞれ設けられたターゲットの3以上の複数個を
それらターゲットのターゲット面を内側に向けて環状に
配列し、シールド板はターゲットとの間に放電電圧が印
加されたときに安定した放電を生ずるに十分な表面積を
有するものであり、シールドとターゲットとの間に放電
電圧を印加してプラズマを発生させ、複数のターゲット
で形成される管の内側に基体を導入し、プラズマによっ
てターゲットからスパッタリングされた物質でその基体
の表面を被覆することを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In the sputtering method of the present invention, three or more targets each having a shield plate provided at an end portion are arranged in a ring shape with the target surfaces of the targets facing inward, and a shield is formed. The plate has a sufficient surface area to generate a stable discharge when a discharge voltage is applied between the plate and the target, and generates a plasma by applying a discharge voltage between the shield and the target. A substrate is introduced into a tube formed by a target, and the surface of the substrate is coated with a substance sputtered from the target by plasma.

ターゲットの数としては3つ以上であれば特に限定さ
れないが、装置の構成とコーティングの均一さの両面を
考慮すると、ターゲットの数は4つであることが好まし
い。
Although the number of targets is not particularly limited as long as it is three or more, the number of targets is preferably four in consideration of both the configuration of the apparatus and the uniformity of coating.

また、この発明が適用される基体は、長尺体に限定さ
れるものではないが、長尺体のスパッタリングに適用す
ると特に顕著な効果が発揮される。基体を長尺体とする
場合には、長尺体を連続的に前記ターゲットで形成され
る環の内側に導入する。
Further, the substrate to which the present invention is applied is not limited to a long body, but when applied to sputtering of a long body, a particularly remarkable effect is exhibited. When the substrate is a long body, the long body is continuously introduced inside the ring formed by the target.

また、この発明のスパッタリング装置は、スパッタリ
ングによる表面被覆の対象である基体を内部に受入れる
ように、端部にシールド板がそれぞれ設けられたターゲ
ットの3以上の複数個がそれらターゲットのターゲット
面の内側に向けて環状に配列されており、シールド板と
ターゲットとは放電電極を構成し、シールド板はターゲ
ットとの間に放電電圧が印加されたときに安定した放電
を生ずるに十分な表面積を有するものであって、その放
電によって安定したスパッタリング用プラズマを生じ得
ることを特徴としている。
In addition, the sputtering apparatus of the present invention includes a plurality of three or more targets each having a shield plate provided at an end thereof so as to receive a substrate to be subjected to surface coating by sputtering inside the target surface of each of the targets. The shield plate and the target constitute a discharge electrode, and the shield plate has a sufficient surface area to generate a stable discharge when a discharge voltage is applied between the target and the shield plate. And characterized in that stable plasma for sputtering can be generated by the discharge.

[作用] この発明の方法では、ターゲット粒子が、基体に対し
て異なる3つ以上の方向から飛来するので、基体を回転
させなくても、基体のまわに均一にコーティングを施す
ことができる。
[Operation] In the method of the present invention, since the target particles fly from three or more different directions with respect to the substrate, the coating can be uniformly applied around the substrate without rotating the substrate.

また、この発明においては、基体が長尺体である場合
長尺体を連続的に供給しスパッタリングを行なうこと
で、基体の長さ方向についても均一なコーティングが可
能となる。また、基体の供給速度を適宜調整することに
より膜厚を制御することができる。
Further, in the present invention, when the base is a long body, the long body is continuously supplied and sputtering is performed, so that a uniform coating can be performed in the longitudinal direction of the base. The film thickness can be controlled by appropriately adjusting the supply speed of the substrate.

基体の上に均一にコーティングするには、円筒形のタ
ーゲットを設けて、その中心に基体を配置しスパッタリ
ングするのが理想的であるが、このような構成にする
と、電極となるターゲットおよび基体の表面のそれぞれ
の面積が極端に異なるため、正常な放電が起こりにく
く、またターゲットの裏にマグネットを配置するのが困
難になる。さらに、このような円筒形のターゲットを作
製するのが困難である。
In order to uniformly coat the substrate, it is ideal to provide a cylindrical target, place the substrate at the center of the target, and sputter it. Since the respective areas of the surfaces are extremely different, it is difficult for normal discharge to occur, and it is difficult to arrange a magnet behind the target. Furthermore, it is difficult to produce such a cylindrical target.

この発明は、このように円筒形のターゲットを用いる
ことなく、端部にシールド板をそれぞれ設けたターゲッ
トの複数個をターゲット面を内側に向けて環状に配列し
てプラズマ放電し、ターゲットで形成される環の内側に
基体を導入して該基体にスパッタリングしている。した
がって、円筒形のターゲットを用いた場合のように電極
の面積に著しい差を生じることがなく、正常な放電を行
なうことができる。また、ターゲット上にマグネットを
配置するのが容易であり、また容易に入手し得る板状の
ターゲットを使用できる。
According to the present invention, a plurality of targets each having a shield plate provided at an end thereof are arranged in an annular shape with the target surface facing inward, and plasma discharge is performed without using a cylindrical target. A substrate is introduced inside the ring and sputtering is performed on the substrate. Therefore, unlike the case where a cylindrical target is used, there is no significant difference in the area of the electrodes, and normal discharge can be performed. Further, it is easy to dispose the magnet on the target, and a readily available plate-like target can be used.

[実施例] 第1図は、この発明の一実施例を示す概略断面図であ
る。第1図において、基体である銅線4のまわりには、
4つのターゲット1が四方に設けられている。ターゲッ
ト1のそれぞれの端部には、シールド板2が設けられて
いる。それぞれのターゲット板1には、直流電源3の一
極側が接続され、負に荷電されている。また、それぞれ
のシールド板2には、直流電源3の+極側が接続され、
正に荷電されている。プラズマ放電は、相互にターゲッ
ト1およびシールド板2の間で行なわれる。
Embodiment FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, around a copper wire 4 as a base,
Four targets 1 are provided on all sides. A shield plate 2 is provided at each end of the target 1. One pole of the DC power supply 3 is connected to each target plate 1 and is negatively charged. Further, the positive pole side of the DC power supply 3 is connected to each shield plate 2,
Positively charged. Plasma discharge is performed between the target 1 and the shield plate 2.

このように4つのターゲットを環状に配置して対向す
るシールド板との間でプラズマ放電することにより、タ
ーゲット粒子が基体に対して異なる4つの方向から飛来
するので、基体である銅線4の上には均一なコーティン
グ膜が形成される。
By subjecting the four targets to annular arrangement and performing plasma discharge between the shield plate and the opposing shield plate, the target particles fly from four different directions with respect to the substrate. Forms a uniform coating film.

このように銅線4上にスパッタリングで薄膜を形成し
ながら、銅線4を紙面と垂直方向に移動させ、銅線4の
長手方向に薄膜を順次形成させてゆく。
As described above, while forming a thin film on the copper wire 4 by sputtering, the copper wire 4 is moved in a direction perpendicular to the paper surface, and a thin film is sequentially formed in the longitudinal direction of the copper wire 4.

第1図に示したスパッタリング装置を用い、線径2mm
の銅線に、金属チタンを約3μmの厚みでコーティング
した。5つのチタン被覆銅線のサンプルを作製し、各サ
ンプルについて円周方向に20箇所の直径をレーザマイク
ロゲージで測定した。測定結果を表1に示す。また、比
較のため、基体である銅線についても、同様に円周方向
に20箇所の直径をレーザマイクロゲージで測定し、その
結果を表1に併せて示した。
Using the sputtering device shown in FIG. 1, a wire diameter of 2 mm
Was coated with titanium metal to a thickness of about 3 μm. Five titanium-coated copper wire samples were prepared, and the diameter of each sample at 20 locations in the circumferential direction was measured with a laser micro gauge. Table 1 shows the measurement results. For comparison, the diameter of the copper wire as a substrate was measured at 20 points in the circumferential direction by a laser micro gauge in the same manner, and the results are shown in Table 1.

表1から明らかなように、チタンをコーティングした
銅線における直径のばらつきは、基体である銅線の直径
のばらつきとほぼ同様であり、チタンのコーティングが
均一に行なわれていることがわかる。
As is clear from Table 1, the variation in the diameter of the copper wire coated with titanium is almost the same as the variation in the diameter of the copper wire serving as the base, and it can be seen that the titanium is uniformly coated.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、特に丸線等
の形状の基体の上に均一なスパッタリングによるコーテ
ィングを行なうことが可能になる。特に、長尺体を長さ
方向に連続してコーティングできるため、長尺体のスパ
ッタリングに適したものである。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to perform coating by uniform sputtering, particularly on a substrate having a shape such as a round wire. In particular, since a long body can be continuously coated in the length direction, it is suitable for sputtering of a long body.

また、スパッタリング電源として、直流(DCスパッタ
リング)、交流(ACスパッタリング)および高周波(RF
スパッタリング)のいずれをも用いることができるの
で、あらゆるターゲット材料の薄膜コーティングに適用
することができる。
In addition, direct current (DC sputtering), alternating current (AC sputtering) and high frequency (RF
Sputtering) can be used, so that it can be applied to thin film coating of any target material.

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

第1図は、この発明の一実施例を示す概略断面図であ
る。 図において、1はターゲット、2はシールド板、3は直
流電源、4は基体としての銅線を示す。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of the present invention. In the figure, 1 indicates a target, 2 indicates a shield plate, 3 indicates a DC power supply, and 4 indicates a copper wire as a base.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏木 亨 大阪府大阪市此花区島屋1丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−303065(JP,A) 特開 昭61−250164(JP,A) 特公 昭61−51029(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 14/34 - 14/56 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Toru Kashiwagi 1-3-1 Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka Sumitomo Electric Industries, Ltd. Osaka Works (56) References JP-A-63-303065 (JP, A JP-A-61-250164 (JP, A) JP-B-61-51029 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C23C 14/34-14/56

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】端部にシールド板がそれぞれ設けられたタ
ーゲットの3以上の複数個を前記ターゲットのターゲッ
ト面を内側に向けて環状に配列し、前記シールド板は前
記ターゲットとの間に放電電圧が印加されたときに安定
した放電を生ずるに十分な表面積を有するものであり、 前記シールドと前記ターゲットとの間に放電電圧を印加
してプラズマを発生させ、 前記複数のターゲットで形成される管の内側に基体を導
入し、 前記プラズマによって前記ターゲットからスパッタリン
グされた物質で前記基体の表面を被覆することを特徴と
するスパッタリング方法。
A plurality of targets each having a shield plate provided at an end thereof are arranged in an annular shape with the target surface of the target facing inward, and a discharge voltage is applied between the shield plate and the target. Has a surface area sufficient to generate a stable discharge when is applied, generates a plasma by applying a discharge voltage between the shield and the target, and forms a tube formed by the plurality of targets. A sputtering method, wherein a substrate is introduced inside the substrate, and a surface of the substrate is coated with a substance sputtered from the target by the plasma.
【請求項2】前記ターゲットの数が4つであることを特
徴とする請求項1に記載のスパッタリング方法。
2. The sputtering method according to claim 1, wherein the number of said targets is four.
【請求項3】前記基体が丸線であることを特徴とする請
求項1に記載のスパッタリング方法。
3. The sputtering method according to claim 1, wherein said substrate is a round wire.
【請求項4】前記基体が長尺体であり、その長尺体を連
続的に前記ターゲットで形成された管の内側に導入する
ことを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング方
法。
4. The sputtering method according to claim 1, wherein the substrate is a long body, and the long body is continuously introduced into a tube formed by the target.
【請求項5】スパッタリングによる表面被覆の対象であ
る基体を内部に受入れるように、端部にシールド板がそ
れぞれ設けられたターゲットの3以上の複数個が前記タ
ーゲットのターゲット面を内側に向けて環状に配列され
ており、 前記シールド板と前記ターゲットとは放電電極を構成
し、 前記シールド板は前記ターゲットとの間に放電電圧が印
加されたときに安定した放電を生ずるに十分な表面積を
有するものであって、その放電によって安定したスパッ
タリング用プラズマを生じ得ることを特徴とするスパッ
タリング装置。
5. A plurality of three or more targets each having a shield plate provided at an end thereof so as to receive a substrate to be subjected to surface coating by sputtering inside the substrate with the target surface of the target facing inward. The shield plate and the target constitute a discharge electrode, and the shield plate has a surface area sufficient to generate a stable discharge when a discharge voltage is applied between the shield plate and the target. A sputtering apparatus characterized in that stable plasma for sputtering can be generated by the discharge.
【請求項6】前記ターゲットの数が4つであることを特
徴とする請求項5に記載のスパッタリング装置。
6. The sputtering apparatus according to claim 5, wherein the number of said targets is four.
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