JP3439993B2 - Magnetron sputtering equipment - Google Patents

Magnetron sputtering equipment

Info

Publication number
JP3439993B2
JP3439993B2 JP20617398A JP20617398A JP3439993B2 JP 3439993 B2 JP3439993 B2 JP 3439993B2 JP 20617398 A JP20617398 A JP 20617398A JP 20617398 A JP20617398 A JP 20617398A JP 3439993 B2 JP3439993 B2 JP 3439993B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
film
support
magnetron sputtering
sputtering apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP20617398A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000038663A (en
Inventor
一隆 神田
孝信 橋本
賢一 須貝
嗣紀 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nachi Fujikoshi Corp
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nachi Fujikoshi Corp filed Critical Nachi Fujikoshi Corp
Priority to JP20617398A priority Critical patent/JP3439993B2/en
Publication of JP2000038663A publication Critical patent/JP2000038663A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3439993B2 publication Critical patent/JP3439993B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

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】本発明は各種半導体デバイス
の製造、切削工具、耐摩耗部品への硬質膜の形成、耐食
部品への耐食性被膜形成、工芸品や建材等の加飾膜の形
成、プラスチックやレンズへの機能膜の形成に関わる薄
膜形成装置に関し、特に従来に比べ緻密で結晶性のよい
膜を高速で形成する薄膜形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the production of various semiconductor devices, cutting tools, formation of hard films on wear-resistant parts, formation of corrosion-resistant coatings on corrosion-resistant parts, formation of decorative films on crafts and building materials, and plastics. The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a functional film on a lens or a lens, and particularly to a thin film forming apparatus for forming a film which is denser and has better crystallinity than a conventional one at high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、切削工具や耐摩耗部品あるいは耐
食性部品への硬質被膜の被覆処理においては、処理コス
トを削減するため、大量の部品をより低コストで被覆処
理する技術の開発が望まれている。また、耐摩耗被膜や
耐食被膜を蒸着する場合にはさらに密着性が高く、緻密
で高硬度な膜が必要であるとともに、高度に組成制御さ
れた多元素膜を形成できる装置に対するニーズが高まっ
てきている。
2. Description of the Related Art In recent years, in coating treatment of hard coatings on cutting tools, wear resistant parts or corrosion resistant parts, it is desired to develop a technique for coating a large number of parts at a lower cost in order to reduce processing cost. ing. Further, when vapor-depositing a wear-resistant coating or a corrosion-resistant coating, a film having higher adhesion, a dense and high hardness is required, and a need for an apparatus capable of forming a highly elementally controlled multi-element film is increasing. ing.

【0003】セラミック系硬質薄膜の形成方法として
は、電子ビーム加熱真空蒸着法やアーク放電蒸着法が多
く用いられているが、前者は多元素膜の蒸着が難しく、
後者はマクロパーティクルと呼ばれる粗大粒子が被膜中
に取り込まれるため膜の表面が粗く不均質であるという
問題があった。
As a method for forming a ceramic hard thin film, an electron beam heating vacuum vapor deposition method or an arc discharge vapor deposition method is often used, but the former is difficult to vapor-deposit a multi-element film,
The latter has a problem that the surface of the film is rough and inhomogeneous because coarse particles called macro particles are taken into the film.

【0004】一方、スパッタ法では、グロー放電により
発生させたAr等のイオンをターゲット表面に入射さ
せ、そのエネルギーでターゲット材料をはじき出し、基
材表面へ移着する。ターゲット材料と導入ガスの反応生
成物を基材表面に生成する場合には反応性スパッタ法と
呼ばれ、半導体の分野で成膜装置として多く用いられて
いる。また、TiAlNやTiCrNなどの複数の金属
元素が含まれる膜(以下、多元素膜と呼ぶ)の成膜に適
している。
On the other hand, in the sputtering method, ions such as Ar generated by glow discharge are made incident on the target surface, and the target material is repelled by the energy and transferred to the substrate surface. When the reaction product of the target material and the introduced gas is generated on the surface of the base material, it is called a reactive sputtering method and is often used as a film forming apparatus in the field of semiconductors. Further, it is suitable for forming a film containing a plurality of metal elements such as TiAlN and TiCrN (hereinafter referred to as a multi-element film).

【0005】しかしながら、スパッタ法は電子ビーム加
熱真空蒸着法やアーク放電蒸着法に較べ蒸着速度が遅
く、そのため処理時間が長くなり、被覆処理コストが高
くなるという問題点があり、硬質被膜の形成にはあまり
用いられていなかった。しかし、スパッタ法においても
蒸発速度を高める努力が行われ、ターゲットの背面に磁
石を取り付けたマグネトロンスパッタが現在一般的に用
いられている。例えば特開平10−152774号公
報、特開平10−8246号公報、特開平10−463
30号公報、特開平3−79760号公報等に開示さ
れ、半導体や磁気記録媒体の製造工程に用いられてい
る。
However, the sputtering method has a problem that the vapor deposition rate is slower than that of the electron beam heating vacuum vapor deposition method or the arc discharge vapor deposition method, so that the treatment time becomes long and the coating treatment cost becomes high, and it is difficult to form a hard coating film. Was rarely used. However, efforts have also been made to increase the evaporation rate in the sputtering method, and magnetron sputtering in which a magnet is attached to the back surface of the target is currently generally used. For example, JP-A-10-152774, JP-A-10-8246, and JP-A-10-463.
No. 30, JP-A-3-79760, etc., and is used in the manufacturing process of semiconductors and magnetic recording media.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マグネ
トロンスパッタによっても、依然として、スパッタ粒子
の平均エネルギが低く、したがって基材に対する膜の付
着強度が低く、膜の緻密さも低いという問題があった。
さらに、前記二種類の方法に較べて蒸着速度がまだ遅い
という問題があった。また、多元素膜の蒸着において高
度な組成制御と高速成膜が困難であった。さらに、スパ
ッタリング粒子が成膜室内に飛散しメンテナンスが面倒
であるという問題があった。
However, even with magnetron sputtering, there is still a problem that the average energy of sputtered particles is low, and therefore the adhesion strength of the film to the substrate is low and the film density is low.
Further, there is a problem that the vapor deposition rate is still slower than that of the above two methods. Further, in vapor deposition of a multi-element film, it is difficult to achieve high composition control and high-speed film formation. Further, there is a problem that sputtered particles are scattered in the film forming chamber and maintenance is troublesome.

【0007】本発明の課題は、かかる従来の問題点に鑑
みて、マグネトロンスパッタ法をベースに蒸着速度をよ
り早め、多元素薄膜を高速で成膜でき、膜の組成制御が
フレキシブルに行え、緻密な多元素薄膜を高速で容易に
被覆でき、メンテナンスの容易なマグネトロンスパッタ
装置を提供するにある。
In view of the above conventional problems, an object of the present invention is to increase the deposition rate based on the magnetron sputtering method, to form a multi-element thin film at high speed, to flexibly control the composition of the film, and Another object of the present invention is to provide a magnetron sputtering apparatus that can easily coat various multi-element thin films at high speed and is easy to maintain.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明者等はターゲット材料をスパッタ法にて蒸
発させ、蒸発原子の数と運動エネルギーの分布を調べ
た。通常のスパッタリング現象では、アルゴン等の不活
性ガスイオンがターゲット表面にほぼ垂直に入射し、そ
の結果ターゲット表面で入射イオンとターゲット原子が
多重衝突を起こし、これによりターゲット原子が表面か
らはじき出される。その時のターゲット原子の飛行方向
はターゲット表面に垂直な方向より斜め方向に高いエネ
ルギーを持った粒子が飛び出すことが知られている。本
発明者等はさらに詳細に調査した結果、図1に示すよう
に成膜すべき基材とターゲット表面のなす角度が20゜
から75゜及び110゜から165゜の範囲に飛来する
粒子が多く、特に25゜から65゜及び115゜から1
55゜の範囲の場合に膜厚が厚くなり、この範囲の膜は
緻密であり、膜硬度も高いということを知得した。さら
に、本発明者等は、基材とターゲット表面との配置を工
夫することにより膜の成膜速度、厚み、緻密さ等を制御
することが可能であり、特に2枚のターゲット材料を内
側に対向させて配置することにより粒子の方向を斜めに
集中させ安定して制御できることを見いだした。また、
2枚1組のターゲット電極は中央部にNまたはS極をタ
ーゲット表面に向けて配置された中央部磁石と、中央部
磁の両側に中央部磁石とは逆極性の磁極をターゲット表
面に向けて配置された外周部磁石とし、ターゲット周辺
部に電気的にフローティング状態またはアース電位の金
属シールド板を設け、さらに、支持台−ターゲット平面
に直交する面に投影された1組のターゲット材料の外周
に沿って電線を巻回して電磁石を構成し、これを1組の
ターゲット電極の反ターゲット材料側方向に設けるよう
にしたことにより成膜室内の磁界分布を変えることがで
き、基材へ入射させるイオン電流を広い範囲でコントロ
ールできることを知得した。
In order to solve such a problem, the inventors of the present invention vaporized a target material by a sputtering method, and examined the number of vaporized atoms and the distribution of kinetic energy. In a normal sputtering phenomenon, an inert gas ion such as argon is incident on the target surface almost vertically, and as a result, multiple collisions between the incident ion and the target atom occur on the target surface, whereby the target atom is repelled from the surface. At that time, it is known that the target atoms fly in a direction in which particles having high energy jump out in a direction oblique to the direction perpendicular to the target surface. As a result of further detailed investigations by the present inventors, as shown in FIG. 1, there are many particles that fly within the angles of 20 ° to 75 ° and 110 ° to 165 ° formed by the substrate to be deposited and the target surface. , Especially 25 ° to 65 ° and 115 ° to 1
It was found that the film thickness becomes thicker in the range of 55 °, and the film in this range is dense and has a high film hardness. Furthermore, the inventors of the present invention can control the film forming rate, thickness, and density of the film by devising the arrangement of the base material and the target surface. It was found that the particles can be stably controlled by arranging them so that they face each other obliquely. Also,
The set of two target electrodes has an N or S pole at the center.
The central magnet that is placed toward the target surface and the central part
Target magnetic poles with opposite polarities to the central magnet on both sides of the magnet.
Peripheral magnets are placed facing the surface and around the target
Of gold in the electrically floating state or ground potential
A metal shield plate is provided, and further, the support base-target plane
Perimeter of a set of target materials projected on a plane orthogonal to the
A wire is wound along the wire to form an electromagnet.
Provide in the direction opposite to the target material side of the target electrode
By doing so, it is possible to change the magnetic field distribution in the deposition chamber.
Control the ion current that is incident on the substrate over a wide range.
I knew that I could do it.

【0009】かかる知得により、本発明においては、タ
ーゲット電極に固定されたターゲット材料をスパッタに
より蒸発させ基材表面上に成膜するマグネトロンスパッ
タ装置において、ターゲット電極及びターゲット材料か
らなるターゲットを2枚1組とし、2枚のターゲット表
面の交線と基材を載置する支持台の中心軸とで支持台−
ターゲット間を結ぶ平面(以下、支持台−ターゲット平
面という)が形成されるようにターゲット及び支持台を
配置し、2枚のターゲット材料側の面がそれぞれ支持台
−ターゲット平面側に傾斜して傾斜して配置され、前記
ターゲット電極は中央部にNまたはS極をターゲット表
面に向けて配置された中央部磁石と、該中央部磁石の両
側に中央部磁石とは逆極性の磁極をターゲット表面に向
けて配置された外周部磁石と、からなり、かつ2枚1組
のターゲット電極は中央部磁石と 外周部磁石の磁石配置
が同じにされ、ターゲット周辺部に電気的にフローティ
ング状態またはアース電位の金属シールド板が設けら
れ、さらに前記支持台−ターゲット間を結ぶ平面に直交
する面に投影された前記1組のターゲット材料の外周に
沿って電線が巻回された電磁石が、前記1組のターゲッ
ト電極の反ターゲット材料側方向に設けることにより上
記課題を解決した(請求項1)。すなわち、基材に対し
てターゲット面を斜めに配することにより蒸着速度が速
くなり、またエネルギーの高いスパッタ原子が基材へ入
射するので、より緻密な膜が得られる。
From the above knowledge, in the present invention, in a magnetron sputtering apparatus for evaporating a target material fixed to a target electrode by sputtering to form a film on the surface of a base material, two targets composed of the target electrode and the target material are used. A set of two sets of the target surface intersecting with the target surface and the center axis of the support table on which the base material is placed-
The target and the support are arranged so that a plane connecting the targets (hereinafter referred to as support-target plane) is formed, and the two target material-side surfaces are inclined to the support-target plane, respectively. Then placed in the
Target electrode has N or S pole in the center
A central magnet disposed toward the surface and both of the central magnet
The magnetic pole of the opposite polarity to the center magnet to the target surface.
And a pair of outer peripheral magnets that are placed
The target electrode is a magnet arrangement with a central magnet and an outer magnet
Are the same, and electrically float around the target.
If a metal shield plate that is
Furthermore, it is orthogonal to the plane connecting the support and the target.
On the outer periphery of the set of target materials projected on the surface
The electromagnet with the electric wire wound along the
The above-mentioned problem was solved by providing the gate electrode in the direction opposite to the target material (Claim 1). That is, by arranging the target surface obliquely with respect to the base material, the vapor deposition rate is increased, and sputtered atoms with high energy are incident on the base material, so that a denser film can be obtained.

【0010】なお、支持台の中心軸とは、基材を載置す
る支持台が回転可能にされているときはその回転軸であ
り、支持台が回転しないものであるときは、装置の幾何
学中心、又は、配置される基材の重心位置である。
The central axis of the support base is the rotation axis of the support base on which the base material is placed when the support base is rotatable, and is the geometrical shape of the apparatus when the support base does not rotate. It is the center of gravity or the center of gravity of the placed substrate.

【0011】傾斜して配置された2枚1組のターゲット
は、支持台−ターゲット平面に対して、それぞれの蒸発
速度などの特性に応じて非対称としてもよいが、装置構
成を簡単にするため、あるいは制御を簡単化するために
対称に配置するのが望ましい(請求項2)。
The set of two targets arranged at an angle may be asymmetric with respect to the support-target plane depending on the characteristics such as the evaporation rate of each, but in order to simplify the device configuration, Alternatively, it is desirable to arrange them symmetrically to simplify control (claim 2).

【0012】傾斜して配置されたターゲットは、支持台
−ターゲット平面とターゲット表面のなす角度を25゜
から65゜にすることにより高濃度の粒子を供給するこ
とができる(請求項3)。
The tilted target can supply a high concentration of particles by setting the angle between the support-target plane and the target surface to be from 25 ° to 65 ° (claim 3).

【0013】成膜室(真空容器内)では、一対のターゲ
ットに向かって基材の裏側と表側ができるが、その裏側
すなわち陰の部分をできるだけ少なくするために、一対
のターゲットを複数対設けるのが効果的であるので請求
項4においては、2枚1組のターゲットを、支持台が設
けられた成膜室内の2箇所以上に設けるようにした。こ
れにより大きな基材に対しても高速で蒸着が可能であ
る。
In the film forming chamber (in the vacuum chamber), the back side and the front side of the substrate are formed toward the pair of targets, and a plurality of pairs of targets are provided in order to reduce the back side, that is, the shaded area as much as possible. Therefore, in claim 4, a set of two targets is provided at two or more places in the film forming chamber where the support is provided. This enables high-speed vapor deposition even on a large substrate.

【0014】また、ターゲット毎に異なる組成のスパッ
タターゲット材料を取り付けることにより、安価に多元
素薄膜の蒸着ができるとともに、それぞれのターゲット
材料の蒸発速度を適切にコントロールすることにより高
度に組成制御された硬質薄膜の蒸着も可能となった(
求項5)
Further, by attaching a sputter target material having a different composition to each target, a multi-element thin film can be deposited at low cost, and the composition can be highly controlled by appropriately controlling the evaporation rate of each target material. It is also possible to deposit a hard thin film ( Claim 5) .

【0015】ターゲット材料は互いに異なる他の組のも
組成を異ならせるばかりでなく、2枚1組のターゲ
ット材料の組成を互いに異なようにしてもよい。この
ことにより安価なターゲットでより複雑な組成の成膜を
得ることができる(請求項6)。さらに、多元素膜も安
価にかつ容易に形成できる。
[0015] Target material not only to vary the composition and of different other sets with one another, may be a composition of two pair of the target material so that different from each other. This makes it possible to obtain a film having a more complicated composition with an inexpensive target (claim 6). Further, the multi-element film can be easily formed at low cost.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に本発明の第一の実施の形態に
ついて説明する。図2はスパッタ装置の構成を説明する
平面図、図3は基材、ターゲット、電磁石の配置を説明
する平面図、図4は本発明の電磁石の構成を示し(a)
が平面図、(b)が側面図、図5は電気配線図である。
図2に示すように、マグネトロンスパッタ装置20は、
成膜すべき基材が挿入され成膜室を形成する真空容器1
に真空容器扉11が設けられており、真空容器内に成膜
すべき基材2、基材を載置する支持台22が設けられ、
支持台は中心軸10周りに回転可能にされている。中心
軸10は、基材中心軸と一致し基材が中心軸周りに回転
される。基材2は様々なものがあるので、支持台22に
載置するに当たっては、その重心を通る軸が中心軸10
となるように配置するのがよい。また、支持台22に載
置せずに基材2そのものに回転中心軸10を設けるよう
にしてもよい。中心軸10を中心にして円周方向に広が
る2個の基材加熱用ヒーター(以下、単にヒーターとい
う)3が対称位置に配置され、一方のヒーターは真空容
器扉11に固定されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, a first embodiment of the present invention will be described. 2 is a plan view illustrating the structure of the sputtering apparatus, FIG. 3 is a plan view illustrating the arrangement of the base material, the target, and the electromagnet, and FIG. 4 illustrates the structure of the electromagnet of the present invention (a).
Is a plan view, (b) is a side view, and FIG. 5 is an electrical wiring diagram.
As shown in FIG. 2, the magnetron sputtering apparatus 20 is
Vacuum container 1 into which a substrate to be film-formed is inserted to form a film-forming chamber
Is provided with a vacuum container door 11, a base material 2 on which a film is to be formed, and a support base 22 for mounting the base material are provided in the vacuum container,
The support base is rotatable about the central axis 10. The central axis 10 coincides with the central axis of the base material, and the base material is rotated about the central axis. Since there are various base materials 2, when the base material 2 is placed on the support base 22, the axis passing through the center of gravity of the base material 10 is the central axis 10.
It is better to arrange so that Further, the rotation center shaft 10 may be provided on the base material 2 itself without being mounted on the support base 22. Two base material heating heaters (hereinafter, simply referred to as heaters) 3 that spread in the circumferential direction around the central axis 10 are arranged at symmetrical positions, and one heater is fixed to the vacuum container door 11.

【0017】 傾斜した2枚1組で構成されたターゲット
電極5とターゲット電極に固定されたターゲット材料7
からなるターゲットが中心軸10を中心にして対称に2
個配置されている。中心軸10と2枚1組のターゲット
表面7a,7bの交線7cとで支持台−ターゲット平面
11aを形成するようにターゲットが配置されている。
ターゲット表面7a,7bはそれぞれ支持台−ターゲッ
ト平面11aと角度α,α′となるように傾斜して配置
されている。
[0017] fixed to the target electrode 5 and the target electrode composed of inclined two pair target material 7
Target consisting of 2 symmetrically around the central axis 10
Individually arranged. The target is arranged so that the central axis 10 and the intersection line 7c of the pair of target surfaces 7a and 7b form a support base-target plane 11a.
The target surfaces 7a and 7b are arranged so as to be inclined with respect to the support-target plane 11a at angles α and α ', respectively.

【0018】 平面断面が弧上のシャッター4が中心軸1
0に対して対称位置に設けられ、ターゲットと基材2間
又はヒーター3と基材2間との間をそれぞれ遮断できる
ように回転移動可能にされている。
The central axis 1 is the shutter 4 whose plane section is an arc.
It is provided at a symmetrical position with respect to 0, and is rotatably movable so that the target and the base material 2 or the heater 3 and the base material 2 can be isolated from each other.

【0019】 図3に示すように、ターゲット電極5は中
央部にN極をターゲット表面7a,7bに向けて配置さ
れた中央部磁石(永久磁石)6aと、両側に中央部磁石
とは逆極性のS極をターゲット表面に向けて配置された
外周部磁石(永久磁石)6b,6bが設けられている。
さらに、ターゲット周辺部に電気的にフローティング状
態またはアース電位の金属シールド板8が設けられてい
る。さらに、ターゲット電極5の背面に電磁石9が設け
られている。
As shown in FIG . 3, the target electrode 5 has a central magnet (permanent magnet) 6a in which an N pole is oriented toward the target surfaces 7a and 7b in the central portion, and opposite polarities to the central magnets on both sides. Outer peripheral magnets (permanent magnets) 6b, 6b are arranged with their S poles facing toward the target surface.
Further, a metal shield plate 8 in an electrically floating state or a ground potential is provided around the target. Further, an electromagnet 9 is provided on the back surface of the target electrode 5.

【0020】 電磁石9は図4(a)に示すように、真空
容器壁1aを挟んでターゲット電極5の後方に配置さ
れ、図4の(b)に示すように支持台−ターゲット平面
11aに直交する面に投影された1組のターゲット材料
の外周7dに沿って電線9aが巻回されており、電流を
流すことによって支持台−ターゲット平面11aに沿っ
た磁界を発生させることができるようにされている。
As shown in FIG. 4 (a), the electromagnet 9 is arranged behind the target electrode 5 with the vacuum container wall 1a interposed therebetween, and is orthogonal to the support-target plane 11a as shown in FIG. 4 (b). The electric wire 9a is wound around the outer periphery 7d of the set of target materials projected on the surface to be formed, and it is made possible to generate a magnetic field along the support-target plane 11a by passing an electric current. ing.

【0021】 図5に示すように、ヒーター3は交流電源
31に接続され、通電加熱することにより真空容器1内
の脱ガス速度を早めるとともに、基材を所定の温度に保
つようにされている。さらに、基材2にバイアス電圧を
印加するための基材電源21、ヒーターを加熱するため
のヒーター電源31、ターゲットにバイアス電圧を印加
するためのターゲット電源51、電磁石9に電流を流し
磁界を発生させるための電磁石用電源91が設けられて
いる。
As shown in FIG . 5, the heater 3 is connected to an AC power supply 31 and is heated by energization to accelerate the degassing rate in the vacuum container 1 and keep the substrate at a predetermined temperature. . Further, a substrate power source 21 for applying a bias voltage to the substrate 2, a heater power source 31 for heating a heater, a target power source 51 for applying a bias voltage to a target, and a current flowing through an electromagnet 9 to generate a magnetic field. A power supply 91 for electromagnets is provided for the purpose.

【0022】[0022]

【実施例】(参考例)本発明のマグネトロンスパッタ装
置20を用いてTiAlN膜の被覆を行なった参考例を
示す。図2に示すように7cm×25cm×5mmのチ
タン板のターゲット材料1枚と、同寸法のアルミ板のタ
ーゲット材料1枚の計2枚を1組としてターゲット電極
5に取り付け、ターゲット表面7a,7bが支持台−タ
ーゲット平面11aに対して45度傾いた角度で設置
し、基材2をはさんで反対側にも同じ構成の一組のター
ゲットを設置した。基材2には直径10cm、高さ25
cm、内径9.4cmのSUS304製円筒を用い、そ
れを回転機構を持つ基材支持台22上に載置した。この
とき、基材の回転数は10rpmとした。なお、本参考
例では本発明の電磁石9は使用していない
EXAMPLES Reference Example A reference example in which a TiAlN film is coated using the magnetron sputtering apparatus 20 of the present invention.
Show. As shown in FIG. 2, one target material of a titanium plate having a size of 7 cm × 25 cm × 5 mm and one target material of an aluminum plate having the same size were attached to the target electrode 5 as a set, and the target surfaces 7a and 7b were attached. Was set at an angle inclined by 45 degrees with respect to the support base-target plane 11a, and a pair of targets having the same structure was set on the opposite side with the base material 2 interposed therebetween. The substrate 2 has a diameter of 10 cm and a height of 25
A SUS304 cylinder having a diameter of 9.4 cm and an inner diameter of 9.4 cm was used, and the cylinder was placed on the base support 22 having a rotation mechanism. At this time, the rotation speed of the base material was 10 rpm. In addition, this reference
In the example, the electromagnet 9 of the present invention is not used.

【0023】 処理はまず真空容器1を1×10-6Tor
rまで真空に引き、同時にヒーター3を通電加熱して基
材の温度を300℃まで上昇させた。このとき、2枚の
シャッター4はそれぞれ2組のターゲットの前面に配置
される。ついで、真空容器内にアルゴンガスを50cc
mの流量で導入し、ターゲット表面7a,7bの付着物
や反応生成物を除去するため、各ターゲットを−400
V、5Aで10分間活性化した。その後、シャッター4
をターゲット表面7a,7bからヒーター3の前面へ移
動し、基材2に−450Vのバイアスをかけて20分間
スパッタエッチングを行い基材表面を活性化した。しか
る後に、真空容器内に窒素ガスを導入し、基材2の電圧
を−100Vとして1時間の被覆処理を行なった。この
とき、被覆開始から20秒間窒素ガスの導入量を押さえ
てチタンのみを蒸発させ、膜と基材界面にチタンのみの
粘着層を形成した。その後は窒素ガスの導入量が50s
ccmになるまで徐々に増し、アルミの蒸発量もターゲ
ット電流を調節して、チタンとアルミの原子比が1:1
となるように蒸着した。
The process first the vacuum vessel 1 1 × 10 -6 Tor
The temperature of the substrate was raised to 300 ° C. by drawing a vacuum up to r and simultaneously heating the heater 3 electrically. At this time, the two shutters 4 are arranged in front of the two sets of targets, respectively. Then, 50 cc of argon gas is put in the vacuum container.
In order to remove the deposits and reaction products on the target surfaces 7a and 7b by introducing the target at a flow rate of m, each target is -400.
Activated with V, 5A for 10 minutes. After that, shutter 4
Was moved from the target surfaces 7a and 7b to the front surface of the heater 3, and a bias of −450 V was applied to the substrate 2 to perform sputter etching for 20 minutes to activate the substrate surface. Thereafter, nitrogen gas was introduced into the vacuum container, the voltage of the substrate 2 was set to −100 V, and the coating treatment was performed for 1 hour. At this time, the introduction amount of nitrogen gas was suppressed for 20 seconds from the start of coating to evaporate only titanium, thereby forming an adhesive layer of only titanium at the interface between the film and the substrate. After that, the introduction amount of nitrogen gas is 50 s
It gradually increases until it reaches ccm, and the evaporation amount of aluminum is adjusted by adjusting the target current so that the atomic ratio of titanium and aluminum is 1: 1.
Was deposited so that

【0024】 蒸着処理後、膜厚を調べたところ、5μm
であった。これより膜成長速度は5μm/hとなり、従
来のスパッタ法に比べ高速であった。また、スクラッチ
テストによる評価では、アコースティックエミッション
の現れる臨界加重は70Nであり、密着性は実用上充分
に高いものであった。さらに、マイクロビッカース硬度
計により膜硬度を測定したところ、2450Hvとなり
TiAlN膜としては十分な硬さであった。
[0024] After the deposition process, it was examined the film thickness, 5μm
Met. As a result, the film growth rate was 5 μm / h, which was faster than the conventional sputtering method. Further, in the evaluation by the scratch test, the critical load at which acoustic emission appears was 70 N, and the adhesion was sufficiently high in practical use. Furthermore, when the film hardness was measured with a micro Vickers hardness meter, it was 2450 Hv, which was a sufficient hardness as a TiAlN film.

【0025】 また 、図8に示される従来方式のマグネト
ロンスパッタ装置30を用い、さらに基材2も同様なも
のを用いてTiAlN膜の蒸着を行った。このとき、タ
ーゲット電極35に固定されるターゲット材料37には
TiとAlの比が1:1となるように作られた14cm
×25cm×5mmの板を2枚対称に配置した。これを
用いて同様にTiAlN膜の蒸着を1時間行った。ただ
し、比較装置では原理的に膜組成の傾斜化ができないの
で、膜は傾斜無しのTiAlN膜となっている。蒸着後
の測定では膜厚は3μmであった。したがって、成膜速
度は3μ/hであり、本参考例の装置に比べ蒸着速度
が遅かった。また、スクラッチ試験では臨界加重が50
Nとなり、傾斜組成層を持つ本発明の装置に比べて付着
強度が低いものであった。また、膜硬度は2100H
あった。
Further, using a magnetron sputtering apparatus 30 of the prior art scheme shown in Figure 8, it was deposited in the TiAlN film with even more also has the same base material 2. At this time, the target material 37 fixed to the target electrode 35 was made to have a ratio of Ti to Al of 1: 1 and 14 cm.
Two x25 cm x 5 mm plates were arranged symmetrically. Using this, a TiAlN film was similarly deposited for 1 hour. However, since the film composition cannot be graded in the comparative device in principle, the film is a TiAlN film without a grade. In the measurement after vapor deposition, the film thickness was 3 μm. Therefore, the deposition rate was 3.mu. m / h, compared deposition rate was slow in the apparatus of the present embodiment. In the scratch test, the critical load is 50.
It was N, and the adhesion strength was lower than that of the device of the present invention having the graded composition layer. In addition, the film hardness is 2100H v
It was.

【0026】 以上のように、この参考例では粘着層であ
るTi膜からTiAlN膜まで連続的に変化させること
ができ、したがって密着性の高い膜を形成することがで
きた。また、ターゲットを傾斜させることにより、高速
にかつ緻密で硬度の高い膜を得ることができた。
As described above, in this reference example, it was possible to continuously change from the Ti film, which is the adhesive layer, to the TiAlN film, so that a film having high adhesion could be formed. Moreover, by inclining the target, a dense and high-hardness film could be obtained at high speed.

【0027】 (実施例)次に本発明の第一の実施例に
ついて説明する。第の実施例においては、図6に示さ
れる本発明のマグネトロンスパッタ装置20′を用いて
アルミニウム材料にCrN膜の被覆を行なった。参考例
では基材が円筒状であったが、実施例では図6に示す
ように基材2の形状が直方体である点、ターゲット材料
7がすべて同じである点、取り付け角度がα=α′=6
0度である点、本発明の電磁石9を使用した点が異なる
のみであり、同符号を付して説明を省略する。図6にお
いて、ターゲット2組の全てに7cm×25cm×5m
mのクロム板を取り付け、各ターゲットの表面7a,7
bが支持台−ターゲット平面11aに対して60度の傾
きとなるように設置し、それらを図6に示されるように
基材をはさんで反対側に設置した。基材2の寸法は縦2
5cm、横15cm、厚さ5cmで、図6のように基材
支持台22上に載置し、基材回転は行わなかった。ま
た、ターゲットの外側に設置された電磁石9に基材電流
が増える方向へ電磁石電流を流した。
[0027] The first embodiment (Embodiment 1) of the present invention will now be described. In the first embodiment, an aluminum material was coated with a CrN film using the magnetron sputtering apparatus 20 'of the present invention shown in FIG. In the reference example , the base material was cylindrical, but in the first embodiment, as shown in FIG. 6, the base material 2 has a rectangular parallelepiped shape, the target materials 7 are all the same, and the mounting angle is Is α = α ′ = 6
The only difference is that it is 0 degree and that the electromagnet 9 of the present invention is used. In FIG. 6, 7 cm × 25 cm × 5 m for all two sets of targets
The surface of each target 7a, 7
They were placed so that b was inclined at 60 degrees with respect to the support base-target plane 11a, and they were placed on the opposite side with the base material sandwiched therebetween as shown in FIG. The size of the base material 2 is vertical 2.
The substrate was 5 cm, 15 cm wide, and 5 cm thick, and was placed on the base support 22 as shown in FIG. 6, and the base was not rotated. In addition, the electromagnet current was passed through the electromagnet 9 installed outside the target in the direction in which the base current increased.

【0028】 処理はまず、2枚のシャッター4をそれぞ
れ2組のターゲットの前面に配置した状態で、真空容器
1を1×10-6Torrまで真空に引き、同時にヒータ
ー3を通電加熱して基材2の温度を200℃まで上昇さ
せた。以下は実施例1と同様な手順で蒸着前の工程をと
り、スパッタエッチングまでを行った。このとき、電磁
石電流は7A一定とし、基材電流は約2Aであった。そ
の後、真空容器1内に窒素ガスを導入し、基材電圧を−
120Vとして2時間の被覆処理を行なった。このと
き、被覆開始から20秒間は窒素ガスの導入量を押さ
え、その後徐々に導入量を増して所定の50ccmまで
増加させた。これにより、膜と基材界面にクロムのみの
粘着層を形成した。
The treatment is carried out by first evacuating the vacuum vessel 1 to 1 × 10 -6 Torr with the two shutters 4 arranged in front of the two sets of targets, respectively, and simultaneously heating the heater 3 by heating. The temperature of material 2 was raised to 200 ° C. In the following, the steps before vapor deposition were performed in the same procedure as in Example 1, and the steps up to sputter etching were performed. At this time, the electromagnet current was kept constant at 7 A, and the substrate current was about 2 A. Then, nitrogen gas was introduced into the vacuum container 1 to reduce the substrate voltage to −.
The coating treatment was performed at 120 V for 2 hours. At this time, the introduction amount of nitrogen gas was suppressed for 20 seconds from the start of coating, and thereafter, the introduction amount was gradually increased to a predetermined 50 ccm. As a result, an adhesive layer containing only chromium was formed at the interface between the film and the substrate.

【0029】 蒸着処理後、膜厚を調べたところ、15μ
mであった。これより膜成長速度は7.5μm/hとな
った。また、スクラッチテストによる評価では、CrN
膜の臨界加重は約60Nとなり、十分に高い付着強度が
あった。さらに、マイクロビッカース硬度計による膜硬
度は、2000Hvとなり緻密で硬質なCrN成分の多
い膜ができていた。
[0029] After the deposition process, it was examined the film thickness, 15μ
It was m. From this, the film growth rate was 7.5 μm / h. Also, in the scratch test evaluation, CrN
The critical load of the film was about 60 N, which was a sufficiently high bond strength. Further, the film hardness measured by the micro Vickers hardness meter was 2000 Hv, and a dense and hard film containing a large amount of CrN component was formed.

【0030】 比較のため、前述した図8に示される従来
方式のマグネトロンスパッタ装置30を用いてCrN膜
の蒸着を行った。このとき、ターゲットには14cm×
25cm×5mmのクロム板を2枚用いた。このマグネ
トロンスパッタ装置を用いて前記と同様にCrN膜の蒸
着を2時間行った。蒸着後の測定では膜厚は8μmであ
った。したがって、成膜速度は4μ/hであり、本発
明の装置に比べ蒸着速度が遅かった。また、スクラッチ
試験による臨界加重は60Nであった。また、膜硬度は
1800Hvであり、Cr2N成分が多い膜であり、本
発明のものより硬度が低かった。本発明の傾斜ターゲッ
ト型マグネトロンスパッタ装置は基材付近のプラズマ強
度が強い上、基材方面へエネルギーの高いクロム原子が
入射するため、本発明の方が硬度が高くなったと考えら
れる。
For comparison, a CrN film was deposited by using the conventional magnetron sputtering apparatus 30 shown in FIG. At this time, the target is 14 cm ×
Two 25 cm × 5 mm chrome plates were used. Using this magnetron sputtering apparatus, a CrN film was vapor-deposited for 2 hours as described above. In the measurement after vapor deposition, the film thickness was 8 μm. Therefore, the deposition rate was 4 [mu] m / h, compared deposition rate was slow in the apparatus of the present invention. The critical load by the scratch test was 60N. Further, the film hardness was 1800 Hv, which was a film containing a large amount of Cr 2 N component, and the hardness was lower than that of the present invention. In the inclined target type magnetron sputtering apparatus of the present invention, the plasma intensity in the vicinity of the base material is strong, and chromium atoms having high energy are incident on the surface of the base material. Therefore, it is considered that the present invention has higher hardness.

【0031】 以上のように、本発明の装置では膜質の良
好なCrN膜を高速で合成することができ、厚膜の要求
されるCrN膜の被覆にも十分応えられることがわかっ
た。また、ターゲットを傾斜させたことにより、緻密で
硬度の高い膜を得ることができた。
As described above, it was found that the apparatus of the present invention can synthesize a CrN film having a good film quality at a high speed and can sufficiently cover a CrN film which requires a thick film. Further, by inclining the target, it was possible to obtain a dense and high-hardness film.

【0032】 (実施例)さらに、第の実施例につい
て説明する。第の実施例においては、図7に示される
本発明のマグネトロンスパッタ装置20″を用いてTi
AlN膜の被覆を行なった。図7においては、7cm×
25cm×5mmのチタン板を取り付けたターゲット
と、同じ寸法のアルミ板を取り付けたターゲットを準備
し、各ターゲットの表面7a,7bが支持台−ターゲッ
ト平面11aに対してα=α′=50度傾いた角度で設
置されたものを一組とし、図7に示されるように同じ構
成のターゲットを3組設置した。支持台22には4軸の
自公転可能なものを用い、その上に直径8cm、高さ2
0cmのSKD51製丸棒2を置いた。被覆処理時の支
持台22の回転数は6rpmとし、各基材2は支持台1
回転毎に15度回転させた。なお、前述したと同じ構成
については同符号を付し説明を省略する。但しシャッタ
ー4は3枚で、同心で異なる円上に配置され、ターゲッ
トと基材2とを遮断するときはそれぞれ1枚ずつがター
ゲットと基材間に移動し、ヒーター3と基材とを遮断す
るときはシャッターが互いに重なるようにされ、ターゲ
ットと基材間が遮断されないようにされる。
[0032] (Example 2) In addition, a description is given of a second embodiment. In the second embodiment, Ti is used by using the magnetron sputtering apparatus 20 ″ of the present invention shown in FIG.
An AlN film was coated. In FIG. 7, 7 cm ×
A target to which a titanium plate of 25 cm × 5 mm is attached and a target to which an aluminum plate of the same size is attached are prepared, and the surfaces 7a and 7b of each target are inclined by α = α ′ = 50 degrees with respect to the support-target plane 11a. One set was installed at different angles, and three sets of targets having the same configuration were installed as shown in FIG. The support base 22 is a 4-axis auto-revolution type, and has a diameter of 8 cm and a height of 2 cm.
A 0 cm SKD51 round bar 2 was placed. The rotation speed of the support base 22 during the coating process was 6 rpm, and each base material 2 was supported by
Each rotation was rotated 15 degrees. The same components as those described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. However, three shutters 4 are arranged concentrically and on different circles, and when the target and the base material 2 are shut off, one shutter moves between the target and the base material and shuts off the heater 3 and the base material. When doing so, the shutters are made to overlap each other so that the target and the substrate are not blocked.

【0033】 図7に示すように、処理はまず3枚のシャ
ッター4をそれぞれ3組のターゲットの前面に置き、真
空容器1を1×10-6Torrまで真空に引き、同時に
ヒーター3を通電加熱して基材2の温度を300℃まで
上昇させた。以後は実施例1と同様な手順でTiAlN
膜蒸着を行った。ただし、このとき電磁石9の電流は7
A一定とし、基材2の電流は3Aとなるように調整し
た。蒸着処理は40分間行い、冷却後基材2と同時に入
れたSKD51製の試験片にて成膜速度、付着強度、膜
硬度を調べた。その結果、膜成長速度は7μm/hであ
り、従来のスパッタ法に比べ十分に高速であった。ま
た、付着強度すなわちスクラッチ試験での臨界加重は7
0Nとなり、密着性は実用上充分に高かった。また、膜
硬度は2400HvとなりTiAlN膜としては十分な
硬さであった。
As shown in FIG . 7, first, three shutters 4 are placed in front of three sets of targets, the vacuum container 1 is evacuated to 1 × 10 -6 Torr, and at the same time, the heater 3 is electrically heated. Then, the temperature of the substrate 2 was raised to 300 ° C. After that, TiAlN was formed by the same procedure as in Example 1.
Film deposition was performed. However, at this time, the current of the electromagnet 9 is 7
The current of the base material 2 was adjusted to 3 A while keeping A constant. The vapor deposition treatment was performed for 40 minutes, and after cooling, the film formation rate, the adhesion strength, and the film hardness were examined using a test piece made of SKD51 that was put in at the same time as the base material 2. As a result, the film growth rate was 7 μm / h, which was sufficiently higher than that of the conventional sputtering method. Also, the adhesion strength, that is, the critical load in the scratch test is 7
It was 0 N, and the adhesion was sufficiently high in practical use. The film hardness was 2400 Hv, which was a sufficient hardness for the TiAlN film.

【0034】 以上のように、本発明の装置では粘着層で
あるTi膜からTiAlN膜まで連続的に変化させるこ
とができ、したがって密着性の高い膜を形成することが
できた。また、ターゲットを3個用いることにより、さ
らに高速にかつ緻密で硬度の高い膜を得ることができ
た。
As described above, in the apparatus of the present invention, it was possible to continuously change from the Ti film, which is the adhesive layer, to the TiAlN film, and therefore a film having high adhesion could be formed. Further, by using three targets, it was possible to obtain a denser film having a higher hardness at a higher speed.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明においては、マグネトロンスパッ
タ装置のターゲット電極及びターゲット材料からなるタ
ーゲットを2枚1組とし、2枚のターゲット表面をそれ
ぞれ支持台−ターゲット平面側に傾斜して配置させ、基
材の方向へ高いエネルギーを持った粒子を多量に入射さ
せるので、蒸着速度が速くなり、またエネルギーの高い
スパッタ原子が基材へ入射するので、傾斜組成膜などの
組成制御された多元素薄膜蒸着が容易に行えるように
なり、かつ付着強度が高く緻密な膜が高速かつ短時間で
蒸着できるものとなった。また、2枚1組のターゲット
電極は中央部にNまたはS極をターゲット表面に向けて
配置された中央部磁石と、中央部磁の両側に中央部磁石
とは逆極性の磁極をターゲット表面に向けて配置された
外周部磁石とし、ターゲット周辺部に電気的にフローテ
ィング状態またはアース電位の金属シールド板を設け、
さらに、支持台−ターゲット平面に直交する面に投影さ
れた1組のターゲット材料の外周に沿って電線を巻回し
て電磁石を構成し、これを1組のターゲット電極の反タ
ーゲット材料側方向に設けるようにしたことにより、成
膜室内の磁界分布を変え、基材へ入射させるイオン電流
を広い範囲でコントロールできるので、マグネトロンス
パッタターゲット付近に生成するプラズマ領域を基材方
向に広げることができ、これにより基材への入射イオン
数を制御することができ、膜質と成膜速度の改善をはか
ることができる。さらにターゲット付近に生成するプラ
ズマ領域を基材付近まで広げることができ、したがって
基材電流の調節範囲を広げることができるので、膜質の
制御も容易になった。
According to the present invention, the target electrode of the magnetron sputtering apparatus and the target composed of the target material are set as a set of two, and the surfaces of the two targets are arranged so as to be inclined with respect to the support-target plane. since the incident particles with high energy in the direction of the wood in a large amount, the deposition rate becomes faster, and because high sputtering atoms energy is incident to the substrate, is composition control, such as the gradient composition film multielement thin Vapor deposition has become easy, and a dense film with high adhesion strength can be vapor deposited at high speed and in a short time. Also, a set of two targets
Electrode with N or S pole facing the target surface in the center
Central magnets placed and central magnets on both sides of the central magnet
Was placed with the magnetic pole of the opposite polarity to the target surface
An outer magnet is used as a magnet to electrically float around the target.
A metal shield plate in a swinging state or ground potential,
In addition, the support-projected onto a plane orthogonal to the target plane.
Wire around the perimeter of a set of target materials
To form an electromagnet, which is used as a counter electrode for a pair of target electrodes.
Since it is installed in the target material side direction,
Ion current that changes the magnetic field distribution in the film chamber and makes it incident on the substrate
The magnetrons can be controlled over a wide range.
The base material is the plasma region generated near the putter target.
Can be spread in the opposite direction, which allows incident ions to enter the substrate.
Control the number of films and improve the film quality and the deposition rate.
You can In addition, the plastic generated near the target
The Zuma area can be extended close to the substrate, thus
Since the adjustment range of the substrate current can be expanded, the film quality
Control is also easier.

【0036】 また、傾斜して配置された2枚1組のター
ゲットは、支持台−ターゲット平面に対して、対称に配
置し、構造、制御を簡単化できるので、制作、制御が容
易である。
Further, the set of two inclined targets are symmetrically arranged with respect to the support-target plane, and the structure and control can be simplified, so that production and control are easy.

【0037】 また、支持台−ターゲット平面とターゲッ
ト表面のなす角度を25゜から65゜にすることにより
高濃度の粒子を供給することができるので、より蒸着速
度が早く、緻密な多元素薄膜を提供できる。
Further, since a high concentration of particles can be supplied by setting the angle between the support base-target plane and the target surface to 25 ° to 65 °, the deposition rate is faster and a dense multi-element thin film can be obtained. Can be provided.

【0038】 さらに、2枚1組のターゲットを、支持台
が設けられた成膜室の2箇所以上に設けるようにし、大
きな基材に対しても高速で蒸着が可能であり、一度に多
量の基材にも蒸着が可能であり量産に適するものとなっ
た。
[0038] Further, a set of two targets, as provided in two or more places of the support film formation chamber provided, but may be deposited at a high speed even for large substrates, a large amount at a time Deposition is also possible on the base material, making it suitable for mass production.

【0039】 また、ターゲット毎に異なる組成のスパッ
タターゲット材を取り付け、又は、2枚1組のターゲッ
ト材料の組成を互いに異なるようにしたので、高価な合
金材料を用いることなく安価な材料でターゲットを構成
することができ、しかも膜の組成を各ターゲットの蒸発
量を調節することにより膜の組成を自由に制御できるの
で、付着強度の高い傾斜組成膜や多層膜などを容易に形
成できるようになった。
Further , since the sputter target material having a different composition is attached to each target, or the composition of the target material of one set of two sheets is made different from each other, the target is made of an inexpensive material without using an expensive alloy material. Since the composition of the film can be freely controlled by adjusting the evaporation amount of each target, the composition of the film can be freely controlled, so that a gradient composition film or a multilayer film having high adhesion strength can be easily formed. It was

【0040】 以上に示されるように、本発明の傾斜ター
ゲット型マグネトロンスパッタ装置は従来のマグネトロ
ンスパッタ装置に較べ様々な利点があり、産業上非常に
有益なものとなった。
As described above, the inclined target type magnetron sputtering apparatus of the present invention has various advantages as compared with the conventional magnetron sputtering apparatus, and is very useful in industry.

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

【図1】スパッタ現象における蒸発原子の角度分布図で
あり、(a)はスパッタ粒子の飛行方向(度)と基材へ
のTi蒸着速度(Å/sec)との角度分布図、(b)
はターゲット表面からのスパッタ粒子の飛行方向の角度
を示す説明図である。
FIG. 1 is an angular distribution diagram of vaporized atoms in a sputtering phenomenon, where (a) is an angular distribution diagram of a flight direction (degrees) of sputtered particles and a Ti deposition rate (Å / sec) on a substrate, (b).
FIG. 4 is an explanatory view showing an angle of a sputtered particle from a target surface in a flight direction.

【図2】本発明の実施の形態を示すマグネトロンスパッ
タ装置の構成を説明する平面図である。
FIG. 2 is a plan view illustrating the configuration of the magnetron sputtering apparatus showing the embodiment of the present invention.

【図3】基材、ターゲット(ターゲット電極、ターゲッ
ト材料)、電磁石の配置を説明する平面図である。
FIG. 3 is a plan view illustrating the arrangement of a base material, a target (target electrode, target material), and an electromagnet.

【図4】本発明の電磁石の構成を示し(a)が平面図、
(b)が側面図である。
FIG. 4A is a plan view showing the configuration of an electromagnet of the present invention,
(B) is a side view.

【図5】図2に示す装置の電気配線例を示す電気配線図
である。
5 is an electrical wiring diagram showing an example of electrical wiring of the device shown in FIG.

【図6】本発明の実施例2に用いるマグネトロンスパッ
タ装置の構成を説明する平面図である。
FIG. 6 is a plan view illustrating the configuration of a magnetron sputtering apparatus used in Example 2 of the present invention.

【図7】本発明の実施例3に用いるマグネトロンスパッ
タ装置の構成を説明する平面図である。
FIG. 7 is a plan view illustrating the configuration of a magnetron sputtering apparatus used in Example 3 of the present invention.

【図8】従来のマグネトロンスパッタ装置の構成を説明
する平面図である。
FIG. 8 is a plan view illustrating a configuration of a conventional magnetron sputtering apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器(成膜室) 2 基材 3 基材加熱用ヒーター(ヒーター) 4 シャッター 5 ターゲット電極 6a 中央部磁石(永久磁石) 6b 外周部磁石(永久磁石) 7 ターゲット材料 7a、7b ターゲット表面 7c ターゲット表面の交線 7d 1組のターゲット材料の外周 8 金属シールド板 9 電磁石 9a 電線 10 中心軸 11a 支持台−ターゲット間を結ぶ平面(支持台−タ
ーゲット平面) 20、20′、20″ マグネトロンスパッタ装置 22 支持台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container (film forming chamber) 2 Base material 3 Heater (heater) for heating base material 4 Shutter 5 Target electrode 6a Central magnet (permanent magnet) 6b Peripheral magnet (permanent magnet) 7 Target material 7a, 7b Target surface 7c Intersection line 7d of target surface 8 Perimeter of one set of target material 8 Metal shield plate 9 Electromagnet 9a Electric wire 10 Center axis 11a Plane connecting support base and target (support base-target plane) 20, 20 ', 20 "Magnetron sputtering device 22 Support

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 嗣紀 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号 株式会社不二越内 (56)参考文献 特開 平6−17248(JP,A) 特開 平5−78831(JP,A) 特開 昭57−78123(JP,A) 特公 昭63−61387(JP,B1) 特公 平3−2228(JP,B2) 特公 昭63−25068(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/34 B23P 15/28 C23C 14/35 H01L 21/203 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Tsuneki Sato 1-1-1, Fujikoshi Honcho, Toyama City, Toyama Prefecture Fujikoshi Co., Ltd. (56) Reference JP-A-6-17248 (JP, A) JP-A-5 -78831 (JP, A) JP 57-78123 (JP, A) JP 63-61387 (JP, B1) JP 3-2228 (JP, B2) JP 63-25068 (JP, B1) ) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 14/34 B23P 15/28 C23C 14/35 H01L 21/203

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ターゲット電極に固定されたターゲット
材料をスパッタにより蒸発させ基材表面上に成膜するマ
グネトロンスパッタ装置において、前記ターゲット電極
及びターゲット材料からなるターゲットは2枚1組とさ
れ、該2枚のターゲット表面の交線と基材を載置する支
持台の中心軸とで支持台−ターゲット間を結ぶ平面が形
成されるように前記ターゲット及び支持台が配置され、
前記2枚のターゲット材料側の面がそれぞれ前記支持台
−ターゲット間を結ぶ平面側に傾斜して配置され、前記
ターゲット電極は中央部にNまたはS極をターゲット表
面に向けて配置された中央部磁石と、該中央部磁石の両
側に中央部磁石とは逆極性の磁極をターゲット表面に向
けて配置された外周部磁石と、からなり、かつ2枚1組
のターゲット電極は中央部磁石と外周部磁石の磁石配置
が同じにされ、ターゲット周辺部に電気的にフローティ
ング状態またはアース電位の金属シールド板が設けら
れ、さらに前記支持台−ターゲット間を結ぶ平面に直交
する面に投影された前記1組のターゲット材料の外周に
沿って電線が巻回された電磁石が、前記1組のターゲッ
ト電極の反ターゲット材料側方向に設けられていること
を特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
1. In a magnetron sputtering apparatus for evaporating a target material fixed to a target electrode by sputtering to form a film on a surface of a base material, two targets each consisting of the target electrode and the target material are set, The target and the support are arranged so that a plane connecting the support and the target is formed by the intersection line of the target surfaces of the sheets and the central axis of the support on which the base material is placed,
The two surfaces of the target material side are respectively arranged to be inclined to the plane side connecting the support base and the target ,
Target electrode has N or S pole in the center
A central magnet disposed toward the surface and both of the central magnet
The magnetic pole of the opposite polarity to the center magnet to the target surface.
And a pair of outer peripheral magnets that are placed
The target electrode is a magnet arrangement with a central magnet and an outer magnet
Are the same, and electrically float around the target.
If a metal shield plate that is
Furthermore, it is orthogonal to the plane connecting the support and the target.
On the outer periphery of the set of target materials projected on the surface
The electromagnet with the electric wire wound along the
Magnetron sputtering apparatus, characterized in that is provided, et al is the counter-target material side direction of the gate electrode.
【請求項2】 傾斜して配置された前記2枚1組のター
ゲットは、前記支持台−ターゲット間を結ぶ平面に対し
て対称に配置されていることを特徴とする請求項1記載
のマグネトロンスパッタ装置。
2. The magnetron sputter according to claim 1, wherein the set of two targets arranged at an angle is symmetrically arranged with respect to a plane connecting the support base and the target. apparatus.
【請求項3】 傾斜して配置された前記ターゲットは、
前記支持台−ターゲット間を結ぶ平面とターゲット表面
のなす角度が25゜から65゜にされていることを特徴
とする請求項1又は2記載のマグネトロンスパッタ装
置。
3. The tilted targets are:
3. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein an angle formed by a plane connecting the support base and the target and a surface of the target is 25 [deg.] To 65 [deg.].
【請求項4】 前記2枚1組のターゲットが、前記支持
台が設けられた成膜室内の2箇所以上に設けられている
ことを特徴とする請求項1又は2又は3記載のマグネト
ロンスパッタ装置。
4. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein the pair of targets is provided at two or more places in a film forming chamber where the support is provided. .
【請求項5】 前記ターゲットは組成が異なる二種類以
上のターゲット材料を装着したことを特徴とする請求項
1乃至4のうちいずれか一に記載のマグネトロンスパッ
タ装置。
5. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein two or more kinds of target materials having different compositions are attached to the target.
【請求項6】 前記2枚1組のターゲット材料の組成が
互いに異なることを特徴とする請求項5記載のマグネト
ロンスパッタ装置。
6. The magnetron sputtering apparatus according to claim 5, wherein the compositions of the target materials of the pair of two sheets are different from each other.
JP20617398A 1998-07-22 1998-07-22 Magnetron sputtering equipment Expired - Fee Related JP3439993B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20617398A JP3439993B2 (en) 1998-07-22 1998-07-22 Magnetron sputtering equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20617398A JP3439993B2 (en) 1998-07-22 1998-07-22 Magnetron sputtering equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000038663A JP2000038663A (en) 2000-02-08
JP3439993B2 true JP3439993B2 (en) 2003-08-25

Family

ID=16519028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20617398A Expired - Fee Related JP3439993B2 (en) 1998-07-22 1998-07-22 Magnetron sputtering equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3439993B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170215A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Yamaha Motor Co Ltd Component for internal combustion engines and its manufacturing method
US9416440B2 (en) * 2011-09-30 2016-08-16 Cemecon Ag Coating of substrates using HIPIMS
JP6131145B2 (en) * 2013-08-06 2017-05-17 株式会社神戸製鋼所 Deposition equipment
WO2020075698A1 (en) * 2018-10-11 2020-04-16 株式会社不二越 Hard-film-coated drill

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000038663A (en) 2000-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6113752A (en) Method and device for coating substrate
WO1992001081A1 (en) Method and apparatus for co-sputtering and cross-sputtering homogeneous films
JP3408539B2 (en) Characteristic control of deposited film on semiconductor wafer
WO2007066511A1 (en) Film forming apparatus and method of forming film
US11274360B2 (en) Thin film coating and method of fabrication thereof
US20060188660A1 (en) Method for depositing multilayer coatings
JP7461427B2 (en) Film forming apparatus and method for manufacturing electronic device
JP3439993B2 (en) Magnetron sputtering equipment
KR100762198B1 (en) Coating material and thereof coating method with superhard and high lubrication
JP3544907B2 (en) Magnetron sputtering equipment
JP2971586B2 (en) Thin film forming equipment
JPS61235560A (en) Magnetron sputtering device
JP4396885B2 (en) Magnetron sputtering equipment
KR101926881B1 (en) Coating layer with nano multi-layer, method and apparatus for forming the smae
Musil et al. Formation of Ti 1–x Si x and Ti 1–x Si x N films by magnetron co-sputtering
JPH03219067A (en) Method and device for sputtering
JP2637171B2 (en) Multi-source sputtering equipment
Belkind et al. Deposition rate distribution in a rotatable cylindrical cathode system
JP3038288B2 (en) Thick film making equipment
JP2000001778A (en) Method for depositing thin film and thin film
JPS639583B2 (en)
JPH0375368A (en) Sputtering device
JPS627851A (en) Sputtering method
JPS6396268A (en) Sputtering device
Srikumaran DC Magnetron Sputtering Coating on Trenches

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030603

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080613

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090613

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090613

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130613

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees