JP3526342B2 - Sputtering apparatus and sputtering method - Google Patents

Sputtering apparatus and sputtering method

Info

Publication number
JP3526342B2
JP3526342B2 JP04184495A JP4184495A JP3526342B2 JP 3526342 B2 JP3526342 B2 JP 3526342B2 JP 04184495 A JP04184495 A JP 04184495A JP 4184495 A JP4184495 A JP 4184495A JP 3526342 B2 JP3526342 B2 JP 3526342B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
substrate
sputtering
film
distance
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
JP04184495A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08239760A (en
Inventor
勝太郎 市原
太 中村
昭彦 伊藤
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.)
Toshiba Corp
Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Shibaura Mechatronics 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 Toshiba Corp, Shibaura Mechatronics Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP04184495A priority Critical patent/JP3526342B2/en
Publication of JPH08239760A publication Critical patent/JPH08239760A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3526342B2 publication Critical patent/JP3526342B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜素子の製造に使用さ
れるスパッタリング装置およびそれを用いたスパッタリ
ング方法に関し、特に高透磁率膜の量産に適したスパッ
タリング装置およびスパッタリング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus used for manufacturing a thin film element and a sputtering method using the same, and more particularly to a sputtering apparatus and a sputtering method suitable for mass production of a high magnetic permeability film.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタリング法は、薄膜源としてのタ
ーゲット付近にスパッタリングガスの放電プラズマを生
成し、このプラズマ中のイオンをターゲット付近に形成
される陰極降下部で加速してターゲットに入射せしめ、
このイオン衝撃によってターゲット物質を気相中にスパ
ッタリング粒子として放出し、このスパッタリング粒子
を適当な位置に配置された基板上に被着させて所定の薄
膜の形成を行う技術であり、比較的安価かつ簡便な装置
によって各種薄膜の形成が可能である。従って、半導体
集積回路、薄膜表示素子、薄膜磁気記録素子、光記録素
子、プリンターヘッド、電界放出素子等の薄膜機能素子
の製造に幅広く利用されている。
2. Description of the Related Art In the sputtering method, discharge plasma of a sputtering gas is generated in the vicinity of a target as a thin film source, and ions in this plasma are accelerated in a cathode fall portion formed in the vicinity of the target to be incident on the target.
This is a technique for ejecting a target material into the gas phase as sputtered particles by this ion bombardment, and depositing the sputtered particles on a substrate arranged at an appropriate position to form a predetermined thin film, which is relatively inexpensive and Various thin films can be formed with a simple device. Therefore, it is widely used for manufacturing thin film functional devices such as semiconductor integrated circuits, thin film display devices, thin film magnetic recording devices, optical recording devices, printer heads, and field emission devices.

【0003】スパッタリングには、基板をターゲットに
対して静止させて膜形成を行う静止スパッタリングと、
基板を移動させながら膜形成を行う移動スパッタリング
があるが、静止スパッタリングでは基板の設置位置は膜
厚・膜特性が一様な場所に限定されるのに対し、移動ス
パッタリングではその限定が著しく緩和され広い面積に
一度に基板を設置することが可能なため生産上有利であ
る。
The sputtering includes static sputtering in which a substrate is stationary with respect to a target to form a film, and
Although there is moving sputtering that forms a film while moving the substrate, in static sputtering, the substrate installation position is limited to a location where the film thickness and film characteristics are uniform, whereas in moving sputtering the limitation is significantly eased. This is advantageous in production because the substrates can be installed in a large area at once.

【0004】移動スパッタリングにおいて、基板のター
ゲットに対する移動の方式としては、例えば大型の薄膜
表示素子の製造に供されているような、矩形ターゲット
を用いてその短軸方向に基板を平行移動させる方式と、
例えば磁気ヘッド、磁気ディスク、光ディスクの製造に
供されているような、円形ターゲットを用いて基板をタ
ーゲットとは偏心した位置を中心として公転もしくは自
公転させる方式がある。
In the moving sputtering, as a method of moving the substrate with respect to the target, for example, a method of using a rectangular target, which is used for manufacturing a large-sized thin film display element, and translating the substrate in its minor axis direction is used. ,
For example, there is a method in which a circular target is used to orbit or revolve the substrate around a position eccentric from the target, such as is used in the manufacture of magnetic heads, magnetic disks, and optical disks.

【0005】これらのうち、公転もしくは自公転方式は
ターゲットサイズ、スパッタリング装置サイズが比較的
小さく選べるので製造コスト上有利であり、特に小型な
いしは中形の素子を一度に数多く製造する上で優れてい
る。また、多元同時スパッタの適用が容易なので多元素
子系の薄膜の製造にも好適である。特に自公転方式は公
転方式に比べて基板ホルダーの構造が若干複雑化するも
のの、公転のみの場合よりもさらに広い領域を基板設置
位置として利用することができるので、生産性上極めて
好ましい方式である。
Among these, the revolution or revolution method is advantageous in manufacturing cost because the target size and the sputtering apparatus size can be selected relatively small, and is particularly excellent in manufacturing a large number of small or medium-sized elements at one time. . Further, since it is easy to apply multi-source simultaneous sputtering, it is suitable for manufacturing a thin film of a multi-source element system. In particular, the self-revolving method makes the structure of the substrate holder slightly more complicated than the revolving method, but since a wider area can be used as the substrate installation position than in the case of only the revolving method, it is a very preferable method from the viewpoint of productivity. .

【0006】基板ホルダをターゲットに対して公転もし
くは自公転させた場合の問題点は、スパッタリング粒子
の基板への入射方向が回転に伴って変化することに起因
して、膜の微視的な構造が膜成長方向に揺らぎ、膜特性
に影響を与える点である。膜特性への影響とは、例えば
微視的な膜構造の揺らぎに起因して発生する膜内部の異
方性であり、磁性体膜においては磁化容易軸の異方性、
強誘電体膜においては分極容易方向の異方性等を挙げる
ことができ、また異なる観点から言えば、結晶性膜の場
合の結晶異方性、非晶質膜の場合の最近接原子配列の異
方性等を挙げることができる。
A problem in the case where the substrate holder revolves around the target or revolves around the target is that the incident direction of the sputtered particles on the substrate changes with the rotation, which causes a microscopic structure of the film. Fluctuates in the film growth direction and affects the film characteristics. The influence on the film characteristics is, for example, anisotropy in the film caused by microscopic fluctuation of the film structure, and in the magnetic film, anisotropy of the easy axis of magnetization,
In the ferroelectric film, the anisotropy in the easy polarization direction can be mentioned. From a different point of view, the crystal anisotropy in the case of a crystalline film, the closest atomic arrangement in the case of an amorphous film, etc. Anisotropy etc. can be mentioned.

【0007】特に高透磁率膜の磁気的な異方性はスパッ
タ粒子の入射方向に敏感で、斜め入射するとその方向に
異方性を持ちやすいことから、従来においては磁気ヘッ
ド、特に積層形ヘッドの磁性体膜形成時に基板ホルダを
公転もしくは自公転させることが困難であり、基板設置
位置がターゲットのエロージョン部直上に限定される
等、著しく生産性を損なう結果となっている。
In particular, since the magnetic anisotropy of a high-permeability film is sensitive to the incident direction of sputtered particles and tends to have anisotropy in that direction when obliquely incident, a conventional magnetic head, particularly a laminated head. It is difficult to revolve or revolve the substrate holder when the magnetic film is formed, and the substrate installation position is limited to just above the erosion part of the target, resulting in a marked loss of productivity.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、基板ホルダをターゲット
に対して公転もしくは自公転させながら、基板上に所定
の薄膜を被着させるスパッタリング装置およびスパッタ
リング方法において、スパッタ粒子の基板面への入射角
度の時間的変化に起因する膜の微視的構造の揺らぎ、ひ
いては膜厚方向の膜特性の揺らぎを補償することがで
き、もって膜特性、特に等方性と生産性とを両立するこ
とができるスパッタリング装置およびスパッタリング方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a sputtering apparatus for depositing a predetermined thin film on a substrate while revolving or revolving the substrate holder with respect to the target. And in the sputtering method, the fluctuation of the microscopic structure of the film due to the temporal change of the incident angle to the substrate surface of the sputtered particles, it is possible to compensate for the fluctuation of the film characteristics in the film thickness direction, thereby the film characteristics, In particular, it is an object of the present invention to provide a sputtering device and a sputtering method that can achieve both isotropic property and productivity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、第1に、ガス供給系と排気系とが設けられ
たスパッタリング室と、このスパッタリング室内に設置
されたスパッタリング源と、このスパッタリング源に設
置されたターゲットと、前記スパッタリング源に給電し
て前記ターゲット近傍にプラズマを生成させるための電
源と、前記ターゲットから放出されたスパッタリング粒
子を被着させるための基板を支持すると共に自転公転可
能な基板ホルダとを具備するスパッタリング装置であっ
て、前記基板ホルダの公転軸と自転軸との距離をDs、
前記基板ホルダの公転中心と前記ターゲットの中心との
ターゲット面と平行な方向の距離をDt、ターゲット面
と基板ホルダに保持された状態の基板の表面とのターゲ
ット面と垂直な方向の距離をH、ターゲットの中心とタ
ーゲットのエロージョン部最外側位置との距離をEとし
た場合に、 Ds+Dt≧E+0.1H |Ds−Dt|≦E+0.1H の関係を満たすことを特徴とするスパッタリング装置を
提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention firstly comprises a sputtering chamber provided with a gas supply system and an exhaust system, and a sputtering source installed in the sputtering chamber. A target installed on this sputtering source, a power source for supplying power to the sputtering source to generate plasma in the vicinity of the target, and a substrate for depositing the sputtering particles emitted from the target and supporting the substrate to rotate. A sputtering apparatus comprising a substrate holder capable of revolving, the distance between the revolution axis and the rotation axis of the substrate holder being Ds,
The distance between the center of revolution of the substrate holder and the center of the target in the direction parallel to the target surface is Dt, and the distance between the target surface and the surface of the substrate held by the substrate holder in the direction perpendicular to the target surface is H. , Where D is the distance between the center of the target and the outermost position of the erosion part of the target, and the relationship Ds + Dt ≧ E + 0.1H | Ds−Dt | ≦ E + 0.1H is satisfied. .

【0010】第2に、上記スパッタリング装置におい
て、前記基板ホルダの自転中心からの基板の成膜半径を
Rとした場合に、 R≦0.6(Ds+Dt) の関係を満たすことを特徴とするスパッタリング装置を
提供する。
Secondly, in the above sputtering apparatus, when the film-forming radius of the substrate from the rotation center of the substrate holder is R, the relation of R ≦ 0.6 (Ds + Dt) is satisfied. Provide a device.

【0011】第3に、上記いずれかのスパッタリング装
置において、基板ホルダの公転周期をTh、自転周期を
Tsとした場合に、Th/TsおよびTs/Thが非整
数であることを特徴とするスパッタリング装置を提供す
る。
Thirdly, in any one of the above-mentioned sputtering devices, Th / Ts and Ts / Th are non-integer when the revolution period of the substrate holder is Th and the rotation period is Ts. Provide a device.

【0012】第4に、スパッタリング室内に設置された
スパッタリング源にターゲットを設置し、ターゲット近
傍にプラズマを生成させると共に、プラズマ中のイオン
をターゲットに入射させてターゲットからスパッタリン
グ粒子を放出させ、基板を自転公転させながら、該基板
にスパッタリング粒子を被着させて膜を形成するスパッ
タリング方法であって、前記基板の公転軸と自転軸との
距離をDs、前記基板の公転中心と前記ターゲットの中
心とのターゲット面と平行な方向の距離をDt、ターゲ
ット面と基板ホルダに保持された状態の基板面とのター
ゲット面と垂直な方向の距離をH、ターゲットの中心と
ターゲットのエロージョン部最外側位置との距離をE、
前記基板の自転中心からの基板の成膜半径をRとした場
合に、 Ds+Dt≧E+0.1H |Ds−Dt|≦E+0.1H R≦0.6(Ds+Dt) の関係を満たすことを特徴とするスパッタリング方法を
提供する。
Fourth, a target is placed in a sputtering source installed in the sputtering chamber to generate plasma in the vicinity of the target, and ions in the plasma are made incident on the target to emit sputtered particles from the target, thereby removing the substrate. A sputtering method for forming a film by depositing sputtered particles on the substrate while revolving around the axis of rotation, wherein the distance between the axis of revolution of the substrate and the axis of revolution is Ds, the center of revolution of the substrate and the center of the target. The distance in the direction parallel to the target surface of Dt, the distance in the direction perpendicular to the target surface between the target surface and the substrate surface held by the substrate holder, and the center of the target and the outermost position of the erosion part of the target. The distance of E,
When the film-forming radius of the substrate from the rotation center of the substrate is R, the relationship of Ds + Dt ≧ E + 0.1H | Ds−Dt | ≦ E + 0.1H R ≦ 0.6 (Ds + Dt) is satisfied. A sputtering method is provided.

【0013】第5に、上記スパッタリング方法におい
て、スパッタリング粒子が被着されることにより形成さ
れる膜の膜厚をT、単位時間に形成される膜の膜厚を
t、前記基板の公転周期をThとした場合に、 T/t≧10Th の関係を満たすことを特徴とするスパッタリング方法を
提供する。
Fifth, in the above sputtering method, the film thickness of the film formed by depositing the sputtered particles is T, the film thickness of the film formed in a unit time is t, and the revolution cycle of the substrate is Provided is a sputtering method characterized by satisfying a relationship of T / t ≧ 10Th when Th.

【0014】第6に、上記いずれかのスパッタリング方
法において、基板の公転周期をTh、自転周期をTsと
した場合に、Th/TsまたはTs/Thが非整数であ
ることを特徴とするスパッタリング方法を提供する。
Sixth, in any one of the above sputtering methods, Th / Ts or Ts / Th is a non-integer when the revolution period of the substrate is Th and the rotation period is Ts. I will provide a.

【0015】[0015]

【作用】従来の自公転方式の移動スパッタリングでは、
基板ホルダ(または基板)の公転軸と自転軸との距離を
Ds、基板ホルダ(または基板)の公転中心とターゲッ
トの中心とのターゲット面と平行な方向の距離Dt、タ
ーゲットの中心とターゲットのエロージョン部最外側位
置との距離E、ターゲット面と基板ホルダに保持された
状態の基板の表面とのターゲット面と垂直な方向の距離
H、基板ホルダ(または基板)の自転中心からの基板の
成膜半径R、基板上に形成される膜の膜厚Tと単位時間
に形成される膜の膜厚tとの比T/t,基板ホルダ(ま
たは基板)の公転周期Th、自転周期Tsといった自公
転パラメータ間の関係に対する配慮がなされていなかっ
たために、形成された薄膜に異方性を発生し、良好な素
子特性を損なう場合が発生していた。ここで異方性と
は、例えば磁性体薄膜の場合には磁気異方性であり、誘
電体薄膜の場合には分極異方性であり、異なる観点から
は例えば結晶性薄膜の場合の結晶異方性であり、非晶質
薄膜の場合の近接原子配列の異方性である。異方性が薄
膜素子機能に与える影響は、素子の種類、用いる薄膜の
種類あるいは素子を応用するシステムの種類に依存する
が、例えば積層形磁気ヘッドに使用される磁性体薄膜
や、半導体集積回路のゲート絶縁膜に用いられる強誘電
体薄膜の場合、できるだけ異方性の小さい膜が素子機能
上望ましく、そのような膜は従来の自公転スパッタリン
グ方式によって得ることは困難であった。
[Function] In the conventional rotary sputtering method,
The distance between the revolution axis of the substrate holder (or the substrate) and the rotation axis is Ds, the distance Dt between the revolution center of the substrate holder (or the substrate) and the center of the target in the direction parallel to the target surface, and the erosion of the target center and the target. Distance E from the outermost position of the part, distance H between the target surface and the surface of the substrate held by the substrate holder in the direction perpendicular to the target surface, film formation of the substrate from the rotation center of the substrate holder (or substrate) The radius R, the ratio T / t between the film thickness T of the film formed on the substrate and the film thickness t of the film formed per unit time, the revolution cycle Th of the substrate holder (or the substrate), and the rotation cycle Ts. Since no consideration has been given to the relationship between the parameters, anisotropy occurs in the formed thin film, which may impair good device characteristics. Here, anisotropy is, for example, magnetic anisotropy in the case of a magnetic thin film, polarization anisotropy in the case of a dielectric thin film, and from a different viewpoint, for example, crystal anisotropy in the case of a crystalline thin film. It is anisotropic and is the anisotropy of the atomic arrangement of adjacent atoms in the case of an amorphous thin film. The influence of anisotropy on the thin film element function depends on the type of element, the type of thin film used, or the type of system to which the element is applied. For example, a magnetic thin film used in a laminated magnetic head or a semiconductor integrated circuit. In the case of the ferroelectric thin film used as the gate insulating film, the film having as small anisotropy as possible is desirable in terms of device function, and it has been difficult to obtain such a film by the conventional rotation and revolution sputtering method.

【0016】これに対し、本発明に従って自公転パラメ
ータ間の関係を規定すれば、形成される膜の異方性は著
しく低減されるので、従来困難であった低異方性磁性体
膜や低異方性誘電体膜の製造を、生産性の良好な自公転
スパッタリング方式によって実現することが可能とな
る。
On the other hand, if the relationship between the rotation and revolution parameters is defined according to the present invention, the anisotropy of the formed film is remarkably reduced. It is possible to realize the production of the anisotropic dielectric film by the spin-and-revolution sputtering method with good productivity.

【0017】すなわち、 Ds+Dt≧E+0.1H |Ds−Dt|≦E+0.1H なる条件で成膜すれば、 R≦0.6(Ds+Dt) なる領域で等方膜の形成が可能となる。That is, Ds + Dt ≧ E + 0.1H | Ds-Dt | ≦ E + 0.1H If the film is formed under the following conditions, R ≦ 0.6 (Ds + Dt) It becomes possible to form an isotropic film in the region.

【0018】また、T/tで表わされる成膜時間が、 T/t≧10Th を満足するように十分長ければ等方的な膜となる。Further, the film formation time represented by T / t is T / t ≧ 10Th If it is long enough to satisfy the above condition, an isotropic film will be obtained.

【0019】この場合に、Th/TsまたはTs/Th
が整数の場合には一公転後に基板の同じ位置がターゲッ
トに対して同一の位置に戻るために膜厚方向に異方性が
生じやすいが、Th/TsまたはTs/Thが非整数で
あればこのような異方性が緩和される。
In this case, Th / Ts or Ts / Th
Is an integer, the anisotropy is likely to occur in the film thickness direction because the same position on the substrate returns to the same position with respect to the target after one revolution, but if Th / Ts or Ts / Th is a non-integer. Such anisotropy is alleviated.

【0020】[0020]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて具体的に説明する。図1は本発明の一実施例に係
るスパッタリング装置を示す断面図、図2は図1の装置
に用いられる基板支持部を示す底面図である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a cross-sectional view showing a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a bottom view showing a substrate supporting portion used in the apparatus of FIG.

【0021】このスパッタリング装置は、スパッタリン
グ室1を備えており、スパッタリング室1内の上部に基
板支持部2が設けられている。図2にも示すように、基
板支持部2は、水平に配置された円盤状の支持板3を有
しており、この支持板3に、基板5を保持する8個の基
板ホルダー4がその面を水平にして回転可能に支持され
ている。支持板3は回転モーター6により回転可能とな
っており、その回転軸7には支持板3とともに回転する
主ギア8が設けられている。また、基板ホルダー4の回
転軸4aには基板ホルダー4とともに回転する副ギア9
が設けられており、この副ギア9は主ギア8に噛合して
いる。そして、モーター6により支持板3が回転される
ことにより、基板ホルダ4および基板5が自転および公
転するようになっている。
This sputtering apparatus is provided with a sputtering chamber 1, and a substrate supporting portion 2 is provided above the sputtering chamber 1. As shown in FIG. 2, the substrate supporting portion 2 has a horizontally-arranged disk-shaped supporting plate 3, and eight substrate holders 4 for holding a substrate 5 are mounted on the supporting plate 3. It is rotatably supported with its surface horizontal. The support plate 3 is rotatable by a rotary motor 6, and a rotation shaft 7 thereof is provided with a main gear 8 that rotates together with the support plate 3. Further, the rotation shaft 4 a of the substrate holder 4 has a sub gear 9 that rotates together with the substrate holder 4.
Is provided, and the sub gear 9 meshes with the main gear 8. When the support plate 3 is rotated by the motor 6, the substrate holder 4 and the substrate 5 are rotated and revolved.

【0022】スパッタリング室1内の底部近傍には基板
5に対向する位置にスパッタリング源10が設けられて
いる。スパッタリング源10にはスパッタリング電源1
3が接続されており、またその上にはスパッタリングタ
ーゲット11が設けられている。さらに、スパッタリン
グ源10内にはマグネット12が設けられている。そし
て、ターゲット11の上方には開閉可能なシャッター1
4が設けられており、さらに遮蔽板15が設けられてい
る。なお、マグネット12は必須なものではない。
A sputtering source 10 is provided near the bottom of the sputtering chamber 1 at a position facing the substrate 5. The sputtering power source 1 is used as the sputtering source 10.
3 is connected, and the sputtering target 11 is provided thereon. Further, a magnet 12 is provided inside the sputtering source 10. A shutter 1 that can be opened and closed is provided above the target 11.
4 is provided, and a shielding plate 15 is further provided. The magnet 12 is not essential.

【0023】また、スパッタリング室1の側壁には、ス
パッタリングガスをスパッタリング室1内に供給するた
めのガス供給系16およびスパッタリング室1内を排気
するためのガス排気系17が接続されている。
A gas supply system 16 for supplying a sputtering gas into the sputtering chamber 1 and a gas exhaust system 17 for exhausting the inside of the sputtering chamber 1 are connected to the side wall of the sputtering chamber 1.

【0024】このように構成されるスパッタリング装置
においては、排気系17によりスパッタリング室1内を
所定の真空雰囲気にしつつ、ガス供給系16からスパッ
タリング室内にスパッタリングガスを供給する。そし
て、基板ホルダー4に保持された基板5を自転および公
転させつつ、電源13からスパッタリング源10に給電
してプラズマを生成し、ターゲット11にスパッタリン
グガスのイオンを衝突させて、スパッタ粒子を叩きだ
し、それを基板5に堆積させる。
In the thus constructed sputtering apparatus, the gas supply system 16 supplies the sputtering gas into the sputtering chamber while the exhaust system 17 creates a predetermined vacuum atmosphere in the sputtering chamber 1. Then, while rotating and revolving the substrate 5 held by the substrate holder 4, the power supply 13 supplies power to the sputtering source 10 to generate plasma, and ions of the sputtering gas are made to collide with the target 11 to knock out sputtered particles. , Deposit it on the substrate 5.

【0025】本発明は、このような基板を自転および公
転させる自公転スパッタリングにおいて、自公転パラメ
ータ間の関係を規定したものであるため、以下に各パラ
メータについて説明する。
Since the present invention defines the relationship between the rotation and revolution parameters in the rotation and revolution sputtering for rotating and revolving such a substrate, each parameter will be described below.

【0026】図3に模式的に示すように、ターゲット1
1の中心位置(矩形ターゲットの場合には短軸中心位
置)をOt、基板ホルダー4の公転中心をOh、自転中
心をOs、Oh−Os間距離をDs、Oh−Ot間のタ
ーゲット面と平行な方向の距離をDt、基板面とターゲ
ット面間のターゲット面と垂直な方向の距離をH、ター
ゲットのエロージョン外周半径、つまりターゲットの中
心位置からエロージョンが生じている部分の最外周まで
の距離をE(矩形ターゲットの場合は短軸方向のターゲ
ット中心位置とエロージョン最外部位置間の距離、また
マグネットを用いない場合にはターゲットの半径)、基
板の中心からの成膜半径をRとする。また、基板の単位
時間当たりの公転数をωh、単位時間当たりの自転周波
数をωsとすると、公転周期Th、自転周期Tsは各々
ωh,ωsの逆数である。
As shown schematically in FIG.
The center position of 1 (short axis center position in the case of a rectangular target) is Ot, the revolution center of the substrate holder 4 is Oh, the rotation center is Os, the Oh-Os distance is Ds, and the target surface between Oh-Ot is parallel. Is the distance between the substrate surface and the target surface in the direction perpendicular to the target surface, and H is the outer radius of the target erosion, that is, the distance from the center position of the target to the outermost circumference of the portion where erosion occurs. Let E be the distance between the center position of the target in the short axis direction and the outermost erosion position in the case of a rectangular target, or the radius of the target when no magnet is used, and let R be the deposition radius from the center of the substrate. When the number of revolutions of the substrate per unit time is ωh and the rotation frequency per unit time is ωs, the revolution period Th and the rotation period Ts are the reciprocals of ωh and ωs, respectively.

【0027】本発明を適用するにあたり、ターゲット1
1の材料は特に限定されるものではないが、本発明の効
果が顕著に表れることから磁性体が好ましい。本発明の
ターゲットとして用いられる磁性体としては、磁気記録
媒体原料であるCoCrTa,CoPt,CoNi等、
磁気記録ヘッド原料であるNiFe,FeAlSi,C
oAZrNb,FeTa、FeZr等、光磁気記録媒体
原料であるTbFeCo,MnBi等、種々のものが使
用可能であるが、磁気記録ヘッド用の高透磁率原料をタ
ーゲットに用いた場合に本発明の効果が最も顕著に表れ
る。なお、磁性体ターゲット以外にも強誘電体ターゲッ
ト等を使用することもできる。
In applying the present invention, the target 1
The material of No. 1 is not particularly limited, but a magnetic material is preferable because the effect of the present invention is remarkably exhibited. Examples of the magnetic material used as the target of the present invention include CoCrTa, CoPt, and CoNi, which are raw materials for magnetic recording media.
NiFe, FeAlSi, C which are raw materials for magnetic recording head
Various materials such as oAZrNb, FeTa, FeZr, TbFeCo, MnBi, etc., which are raw materials for magneto-optical recording media can be used. However, the effect of the present invention is obtained when a high magnetic permeability raw material for magnetic recording head is used as a target. Most noticeable. In addition to the magnetic target, a ferroelectric target or the like may be used.

【0028】以下に、特に本発明の効果が顕著に表れる
高透磁率磁性体ターゲットを使用して実験を行った結果
について説明する。図1の構成のスパッタリング装置を
用い、スパッタリングターゲットとしてFeAlSiを
用いて、先ず基板ホルダを静止させた状態でスパッタリ
ングを行い、基板上に形成された膜の厚さと特性の分布
を調査した。なお、ここでは、H=80mm、E=42
mmとした。
The results of experiments conducted using a high-permeability magnetic material target in which the effects of the present invention are particularly remarkable will be described below. Using the sputtering apparatus having the configuration shown in FIG. 1, using FeAlSi as a sputtering target, first, sputtering was performed with the substrate holder being stationary, and the distribution of the thickness and characteristics of the film formed on the substrate was investigated. Note that here, H = 80 mm and E = 42.
mm.

【0029】その結果を図4に示す。図4において、横
軸は基板面上のOt直上の位置を原点とした基板位置を
示し、縦軸は左側が成膜速度、右側が膜面内の内部応力
差を示す。
The results are shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the substrate position with the origin immediately above the Ot on the substrate surface, the vertical axis represents the film formation rate on the left side, and the internal stress difference in the film surface on the right side.

【0030】成膜速度分布は一般的にターゲット面から
スパッタリング粒子が略余弦則に従って放出するとした
分布に一致する。内部応力差Δσは膜面内において、タ
ーゲットに対して半径方向(矩形ターゲットでは短軸方
向)とそれとは垂直な方向の基板のそり量との差から導
出したものであり、膜面内の磁気的異方性の評価基準で
ある。Δσが0であれば等方膜であり、正であればター
ゲット半径方向に垂直な方向に磁気的異方性を有してお
り負であればターゲット半径方向に磁気的異方性を有し
ている。
The film formation rate distribution generally coincides with the distribution that the sputtered particles are emitted from the target surface according to the substantially cosine law. The internal stress difference Δσ is derived from the difference between the radial direction (short-axis direction in the case of a rectangular target) of the target and the warpage amount of the substrate in the direction perpendicular to the target within the film surface. This is a standard for evaluating the physical anisotropy. When Δσ is 0, it is an isotropic film, when it is positive, it has magnetic anisotropy in the direction perpendicular to the target radial direction, and when it is negative, it has magnetic anisotropy in the target radial direction. ing.

【0031】図4に示すように、Δσはターゲットエロ
ージョンの内側では0、エロージョン直上付近(エロー
ジョン領域よりも広い;広がりはHに依存する)では
正、エロージョン外側では負となっており、スパッタリ
ング粒子の基板面への平均的な入射角度に従って磁気的
異方性が生成されることが確認される。
As shown in FIG. 4, Δσ is 0 inside the target erosion, positive near the erosion (wider than the erosion region; the spread depends on H), and negative outside the erosion. It is confirmed that the magnetic anisotropy is generated according to the average incident angle on the substrate surface.

【0032】ここで、E、HによってΔσが符号を反転
する位置や反転する位置付近での傾斜は異なるが、Δσ
の分布自体は一般的なものであり、本発明は実験とシミ
ュレーションによってこのようなΔσの分布のE,H依
存性を一般的なものとして考慮している。
Here, although the inclination at the position where the sign of Δσ is inverted or near the position where it is inverted is different depending on E and H, Δσ
The distribution itself is general, and the present invention considers such E and H dependence of the distribution of Δσ as general by experiments and simulations.

【0033】また、上記FeAlSi以外の他の磁性体
膜や誘電体膜、結晶性膜や非晶質膜等を形成する場合に
おいても、基板面へのスパッタリング粒子の入射角度
が、膜の磁気的、誘電的もしくは結晶的あるいは近接原
子配列的性質と関連するので、図4の分布はFeAlS
i特有のものではなく一般的なものである。つまり、ス
パッタリング粒子の平均入射角度が基板面にほぼ垂直な
エロージョン内部では等方的性質の膜となり、スパッタ
リング粒子の平均入射角度が膜面内でターゲットの半径
方向に対して垂直の方向に強く局在するエロージョン直
上付近と、スパッタリング粒子の平均入射角度が膜面内
でターゲット半径方向に局在するエロージョン外部と
で、各々逆符号の膜面内異方性を呈することが一般的で
あるので、図4の関係から一般的な議論を展開すること
は何等差支えない。
Also, when forming a magnetic film other than FeAlSi, a dielectric film, a crystalline film, an amorphous film, or the like, the angle of incidence of the sputtered particles on the substrate surface depends on the magnetic property of the film. , The distribution of FIG. 4 is related to FeAlS
It is not i-specific but general. In other words, a film having an isotropic property is formed inside the erosion where the average incident angle of the sputtered particles is almost perpendicular to the substrate surface, and the average incident angle of the sputtered particles is strongly localized in the direction perpendicular to the radial direction of the target within the film surface. In the vicinity of the erosion immediately above and the erosion outside where the average incident angle of the sputtered particles is localized in the target radial direction within the film plane, it is common to exhibit in-plane anisotropy of opposite signs, respectively. It does not matter at all to develop a general discussion from the relationship of FIG.

【0034】次に、本発明におけるDs,Dt,E,H
の関係を明確にする目的で、図4の分布を用いて、基板
ホルダを自転および公転させた場合のΔσの分布を周回
積分計算と実験(計算、実験共にThの10倍以上の成
膜時間とした)によって調べた。
Next, Ds, Dt, E, H in the present invention
For the purpose of clarifying the relationship of, the distribution of Δσ when the substrate holder is rotated and revolved using the distribution of FIG. It was investigated by.

【0035】図5、図6はその計算結果の一例であり、
E=42mm、H=80mmの場合に、図5はDs=0
(自転・公転軸が一致)としてDtを変えた場合のΔσ
分布を示し、図6はDt=0(ターゲット中心軸と公転
軸が一致)としてDsを変えた場合のΔσ分布である。
5 and 6 are examples of the calculation results,
When E = 42 mm and H = 80 mm, Ds = 0 in FIG.
Δσ when Dt is changed as (rotation / revolution axis match)
FIG. 6 shows a distribution, and FIG. 6 shows a Δσ distribution when Ds is changed with Dt = 0 (the center axis of the target coincides with the revolution axis).

【0036】これら図5、図6は本発明の条件範囲の臨
界値を与えるものであり、これらの図から周回積分した
Δσが0の等方的成膜が実質的に可能な基板領域Rを有
するためには、図5においてはDt=50mm、すなわ
ちDs+Dt=E+0.1H、|Ds−Dt|=E+
0.1Hであり、図6においてはDs=50mm、すな
わちDs+Dt=E+0.1H、|Ds−Dt|=E+
0.1Hである必要がある。そして、このとき、図5、
図6のいずれもRが30mmであるから、R=0.6
(Ds+Dt)が成り立つ。つまりDs=0もしくはD
t=0の臨界条件では各々1点ずつが等方膜を得るため
の条件となる。
These FIGS. 5 and 6 give critical values within the condition range of the present invention. From these figures, the substrate region R in which isotropic film formation having a circular integration integrated Δσ of 0 is practically possible. In order to have, in FIG. 5, Dt = 50 mm, that is, Ds + Dt = E + 0.1H, | Ds−Dt | = E +
0.1H, and in FIG. 6, Ds = 50 mm, that is, Ds + Dt = E + 0.1H, | Ds−Dt | = E +
It should be 0.1H. And at this time, FIG.
Since R is 30 mm in all of FIG. 6, R = 0.6
(Ds + Dt) is established. That is, Ds = 0 or D
Under the critical condition of t = 0, one point is a condition for obtaining an isotropic film.

【0037】実験的な検証を行うためにDt=0の条件
でDsを40,50,60mmの三通りに変えて実験し
た結果、ほぼ図6の計算結果と同一の結果となり計算の
妥当性が実証された。
As a result of an experiment in which Ds was changed in three ways of 40, 50, and 60 mm under the condition of Dt = 0 to perform experimental verification, the result was almost the same as the calculation result of FIG. It was proven.

【0038】そして、種々のDs,Dt,E,Hの組合
わせで同様に計算を行い、周回積分したΔσが0の実質
成膜可能な基板領域Rを有する条件を調べた結果、 Ds+Dt≧E+0.1H (1) |Ds−Dt|≦E+0.1H (2) なる条件で成膜すれば、 R≦0.6(Ds+Dt) (3) なる領域で等方膜の形成が可能なことを見出した。
Then, the same calculation was carried out for various combinations of Ds, Dt, E, and H, and the condition for having the substrate region R in which the film formation was possible and the integrated integral Δσ was 0 was found. As a result, Ds + Dt ≧ E + 0 .1H (1) | Ds−Dt | ≦ E + 0.1H (2) It was found that an isotropic film can be formed in the region of R ≦ 0.6 (Ds + Dt) (3) by forming a film. It was

【0039】計算したポイントと本発明の範囲を図示し
たものが図7である。図7において丸印および星印が等
方膜であり、×印は非等方膜であって、上記(1)式、
(2)式の範囲において等方膜が得られることを示して
いる。なお、従来の製膜条件は一般的にDs+Dt<E
+0.1H、すなわち図7のAで示された本発明の範囲
からは外れる領域であり、等方膜が得られないことがわ
かる。
FIG. 7 illustrates the calculated points and the scope of the present invention. In FIG. 7, circles and stars are isotropic films, and x is an anisotropic film, and the above formula (1)
It is shown that an isotropic film can be obtained within the range of the formula (2). The conventional film forming conditions are generally Ds + Dt <E.
It is + 0.1H, that is, a region outside the range of the present invention shown by A of FIG. 7, and it can be seen that an isotropic film cannot be obtained.

【0040】また、図8は典型例として図7の星印で示
した条件で形成した膜のΔσの分布を示したものであ
り、Rが40mm程度まで等方膜が得られていることが
確認される。
Further, FIG. 8 shows the distribution of Δσ of the film formed under the conditions shown by the star in FIG. 7 as a typical example, and it is found that an isotropic film is obtained up to R of about 40 mm. It is confirmed.

【0041】なお、図7はEとHに関して一般的に表記
したが、計算ではEを30〜100mm、Hを50〜2
00mmの実用的と考えられる範囲で変化させた。図8
はEが42mm、Hが80mmの場合である。
In FIG. 7, E and H are generally expressed, but in the calculation, E is 30 to 100 mm and H is 50 to 2
It was changed within a range of 00 mm considered practical. Figure 8
Is when E is 42 mm and H is 80 mm.

【0042】以上の計算結果および一部の実験結果は成
膜時間(T/t;Tは膜厚、tは成膜速度)がThの1
0倍以上とした例であるが、成膜時間が短すぎる場合に
は周回積分による等方効果が不十分であると考えられる
ため、次に図8の条件でΔσの時間変化をシミュレート
した。その結果を図9に示す。
The above calculation results and some experimental results show that the film formation time (T / t; T is the film thickness, t is the film formation rate) is 1 when Th is 1.
This is an example of 0 times or more, but if the film formation time is too short, it is considered that the isotropic effect due to the circular integration is insufficient, so the time variation of Δσ was simulated under the conditions of FIG. . The result is shown in FIG.

【0043】予想したように図9ではT/tが短いと膜
厚方向のΔσ変調が緩和されてなく時間に対して広い振
幅で振動することが示されている。そして、図9から明
らかなように、 T/t≧10Th (4) とすれば膜厚方向のΔσ変調は充分に緩和されΔσの時
間変動が実質的に問題とならない振幅内に抑えられるこ
とがわかる。
As expected, FIG. 9 shows that when T / t is short, the Δσ modulation in the film thickness direction is not relaxed and oscillates with a wide amplitude with respect to time. As is clear from FIG. 9, if T / t ≧ 10Th (4), Δσ modulation in the film thickness direction is sufficiently relaxed, and the time variation of Δσ can be suppressed within an amplitude that does not substantially cause a problem. Recognize.

【0044】以上は公転周期と自転周期との比が整数で
なくかつ整数分の一でもない自公転方式を採用した場合
の結果だが、自転周期と公転周期との比が整数の場合に
は一公転後に基板の同じ位置がターゲットに対して同一
の位置に戻るために膜厚方向にΔσが緩和されにくくな
り、T/t≧10Thの後もΔσの振幅が図9に示した
本発明の場合に比べて3倍程度大きかった。Δσの振幅
をどの程度に抑制するかは形成する膜とその膜を応用す
る素子に依存して一義的には決められないが、本発明の
図9程度の振幅であればどのような素子仕様にも対応可
能である。従って、 Th/TsおよびTs/Th:非整数 (5) とするのがよい。
The above is the result when the rotation / revolution system in which the ratio of the revolution period to the revolution period is not an integer and is not a whole number is adopted. However, when the ratio of the revolution period to the revolution period is an integer, it is one. Since the same position of the substrate returns to the same position with respect to the target after the revolution, Δσ is less likely to be relaxed in the film thickness direction, and in the case of the present invention in which the Δσ amplitude is shown in FIG. 9 even after T / t ≧ 10 Th. It was about 3 times larger than How much the amplitude of Δσ is suppressed cannot be uniquely determined depending on the film to be formed and the element to which the film is applied, but what kind of element specification is the amplitude of FIG. 9 of the present invention? Is also available. Therefore, it is preferable that Th / Ts and Ts / Th: non-integer (5).

【0045】以上の条件に従って磁性体膜または誘電体
膜を形成すれば磁気的、誘電的な等方性が得られ、また
以上の条件に従って結晶膜または非晶質膜を形成すれば
結晶的、近接原子配列的な等方性が得られるが、軟磁性
体膜について検討した結果、以上のような等方性の条件
を満たしているのみならず、望ましくは軟磁性発現のた
めのさらなる付加条件が必要であることが明らかとなっ
た。
If a magnetic film or a dielectric film is formed under the above conditions, magnetic and dielectric isotropic properties are obtained, and if a crystalline film or an amorphous film is formed under the above conditions, it is crystalline. Although it is possible to obtain isotropic atomic arrangement isotropic, as a result of studying the soft magnetic material film, not only the above isotropic conditions are satisfied, but preferably further additional conditions for soft magnetic expression. Became necessary.

【0046】以下に、その付加条件について説明する。
FeAlSi膜、FeZrN膜、NiFe膜といった代
表的な軟磁性膜について上述の(1)〜(5)の条件を
満たす条件で成膜を試みた結果、磁気的に等方性を有す
る膜は得られたものの、基板面におけるターゲット中心
の点からE+31/2 ×Hを越えて離れた位置(ターゲッ
トエロージョン外周からターゲット面に対して30°の
ラインと基板面の交点より外側)を長い時間帯に亘って
基板が通過する場合には膜の保磁力が充分に低下せずに
軟磁性上問題があることが判明した。
The additional conditions will be described below.
As a result of trying to form a typical soft magnetic film such as a FeAlSi film, a FeZrN film, and a NiFe film under the conditions (1) to (5) described above, a film having magnetic isotropy is obtained. However, a position farther than E + 3 1/2 × H from the center of the target on the substrate surface (outside the intersection of the 30 ° line from the outer periphery of the target erosion to the target surface and the substrate surface) is used for a long time period. It was found that the coercive force of the film did not decrease sufficiently when the substrate passed over the entire length, and there was a problem in soft magnetism.

【0047】これは経験的に知られている、基板上に入
射するスパッタリング粒子の角度が過度に斜めになる
か、あるいは過度に低い成膜速度で膜形成が行われる
と、軟磁性の発現が困難であるという事実から導かれる
ものである。
It is empirically known that when the angle of the sputtered particles incident on the substrate is excessively inclined or the film is formed at an excessively low film-forming rate, soft magnetic properties are exhibited. It is derived from the fact that it is difficult.

【0048】そこで、スパッタリング粒子が過度に斜め
入射する部分もしくは過度に成膜速度の遅い部分では膜
が形成されないように、ターゲットと基板との間にター
ゲット中心上を中心とする半径rの略円形開口部を有す
る図1に示されるような遮蔽板を、ターゲット面に平行
に設置して実験した結果、遮蔽板とターゲット間の距離
をhとおく時、開口部の半径rが r≦E+31/2 ×h (6) の条件を満足(すなわちターゲットエロージョン外周か
らターゲット面に対して30°のライン内に遮蔽板の開
口部が有る条件を満足)していれば、等方性と軟磁性を
両立することが明らかとなった。
Therefore, in order to prevent a film from being formed in a portion where the sputtered particles are excessively obliquely incident or a portion where the film forming rate is excessively slow, a substantially circular shape having a radius r centered on the target center is provided between the target and the substrate. As a result of an experiment in which a shield plate having an opening as shown in FIG. 1 was installed parallel to the target surface, when the distance between the shield and the target was h, the radius r of the opening was r ≦ E + 3 1 If the condition of / 2 × h (6) is satisfied (that is, the condition that the opening of the shielding plate is within a line of 30 ° from the outer circumference of the target erosion to the target surface is satisfied), the isotropic property and the soft magnetic property are satisfied. It became clear that both are compatible.

【0049】この(6)の条件を満足するスパッタリン
グ方法を採用した場合には遮蔽板の無い場合に比較する
と生産性は若干低下するが、低下の度合いは僅かであっ
て、例えば現行の軟磁性等方膜の形成に使用されている
基板をターゲット直上に静止させて形成する方法に比べ
れば、(6)の等号の条件では約3倍の成膜能力を実現
することができる。
When the sputtering method satisfying the condition (6) is adopted, the productivity is slightly reduced as compared with the case where the shielding plate is not provided, but the degree of the reduction is slight, and for example, the existing soft magnetic properties are used. Compared with the method of forming a substrate used for forming an isotropic film by resting it just above the target, the film forming ability of about 3 times can be realized under the condition of (6) equal sign.

【0050】上記(6)の条件については経験的なもの
であり、軟磁性膜の形成に有用であるが、ハード磁性体
膜、誘電体膜等ではこれを満足する必要はない。なお、
以上の説明では本発明を磁性体膜形成に適用した場合
に、膜の等方性が確保され、製造性が向上することを示
したが、膜の異方性の主要な原因の一つが基板面上への
スパッタ粒子の入射角度であることから、上述したよう
に、本発明は磁性体膜を形成する場合のみならず誘電体
膜等を形成する場合にも同様の効果が得られ、また膜が
結晶質、非晶質にかかわらず同様な効果が得られること
は自明である。
The above condition (6) is empirical and useful for forming a soft magnetic film, but it is not necessary to satisfy this with a hard magnetic film, a dielectric film or the like. In addition,
In the above description, when the present invention is applied to the formation of a magnetic film, it is shown that the isotropy of the film is secured and the manufacturability is improved, but one of the main causes of the anisotropy of the film is the substrate. Since it is the incident angle of the sputtered particles on the surface, as described above, the present invention can obtain the same effect not only when forming the magnetic film but also when forming the dielectric film and the like. It is obvious that the same effect can be obtained regardless of whether the film is crystalline or amorphous.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、膜特性、特に膜の等方
性が良好な薄膜を生産性良く形成することができるスパ
ッタリング装置およびスパッタリング方法が提供され
る。従って、薄膜素子の製造性が向上し、薄膜素子を低
価格で提供することが可能となる。
According to the present invention, there are provided a sputtering apparatus and a sputtering method capable of forming a thin film having good film characteristics, particularly good isotropy of the film, with high productivity. Therefore, the manufacturability of the thin film element is improved, and the thin film element can be provided at a low price.

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

【図1】本発明の一実施例に係るスパッタリング装置を
示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置に用いられる基板支持部を示す底面
図。
2 is a bottom view showing a substrate supporting portion used in the apparatus of FIG.

【図3】本発明のパラメータを説明するために、本発明
のスパッタリング装置を模式的に示した図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the sputtering apparatus of the present invention in order to explain the parameters of the present invention.

【図4】基板ホルダを静止させた状態でスパッタリング
を行った場合の基板位置と成膜速度および膜面内の内部
応力差との関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a substrate position, a film formation rate, and an internal stress difference in a film surface when sputtering is performed with a substrate holder kept stationary.

【図5】図4の分布を用いて、Ds=0としてDtを変
化させて基板ホルダを自転および公転させた場合のΔσ
の分布を周回積分計算した結果を示す図。
FIG. 5 is a Δσ in the case where the substrate holder is rotated and revolved by changing Dt with Ds = 0 using the distribution of FIG. 4;
The figure which shows the result of having carried out the circular integration calculation of the distribution of.

【図6】図4の分布を用いて、Dt=0としてDsを変
化させて基板ホルダを自転および公転させた場合のΔσ
の分布を周回積分計算した結果を示す図。
6 is a Δσ in the case where the substrate holder is rotated and revolved by changing Ds with Dt = 0 by using the distribution of FIG. 4;
The figure which shows the result of having performed the circulation integral calculation of the distribution of.

【図7】Dtを横軸にとりDsを縦軸にとった座標にお
いて、等方膜が得られる範囲を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a range in which an isotropic film can be obtained, in the coordinates where Dt is plotted on the horizontal axis and Ds is plotted on the vertical axis.

【図8】図7の等方膜が得られる範囲内の条件で実際に
成膜を行った場合における膜の等方性を示す図。
8 is a diagram showing the isotropy of the film when the film is actually formed under the conditions within the range where the isotropic film of FIG. 7 is obtained.

【図9】成膜時間と膜の等方性との関係を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between film formation time and film isotropy.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……スパッタリング室、2……基板支持部、3……支
持板、4……基板ホルダー、5……基板、6……回転モ
ーター、7……回転軸、8……主ギア、9……副ギア、
10……スパッタリング源、11……スパッタリングタ
ーゲット、12……マグネット、13……スパッタリン
グ電源、14……シャッター、15……遮蔽板、16…
…ガス供給系、17……ガス排気系。
1 ... Sputtering chamber, 2 ... Substrate support part, 3 ... Support plate, 4 ... Substrate holder, 5 ... Substrate, 6 ... Rotation motor, 7 ... Rotation shaft, 8 ... Main gear, 9 ... ... vice gear,
10 ... Sputtering source, 11 ... Sputtering target, 12 ... Magnet, 13 ... Sputtering power supply, 14 ... Shutter, 15 ... Shielding plate, 16 ...
… Gas supply system, 17… Gas exhaust system.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 昭彦 神奈川県座間市相模が丘6丁目25番22号 株式会社芝浦製作所相模工場内 (56)参考文献 特開 昭55−50466(JP,A) 特開 昭51−121487(JP,A) 特開 平3−100171(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akihiko Ito 6-25-22 Sagamigaoka, Zama City, Kanagawa Prefecture, Sagami Plant, Shibaura Manufacturing Co., Ltd. (56) Reference JP-A-55-50466 (JP, A) 51-121487 (JP, A) JP-A-3-100171 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 14 / 00-14 / 58

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガス供給系と排気系とが設けられたスパッ
タリング室と、このスパッタリング室内に設置されたス
パッタリング源と、このスパッタリング源に設置された
ターゲットと、前記スパッタリング源に給電して前記タ
ーゲット近傍にプラズマを生成させるための電源と、前
記ターゲットから放出されたスパッタリング粒子を被着
させるための基板を支持すると共に自転公転可能な基板
ホルダとを具備するスパッタリング装置であって、前記
基板ホルダの公転軸と自転軸との距離をDs、前記基板
ホルダの公転中心と前記ターゲットの中心とのターゲッ
ト面と平行な方向の距離をDt、ターゲット面と基板ホ
ルダに保持された状態の基板の表面とのターゲット面と
垂直な方向の距離をH、ターゲットの中心とターゲット
のエロージョン部最外側位置との距離をEとした場合
に、 Ds+Dt≧E+0.1H |Ds−Dt|≦E+0.1H の関係を満たすことを特徴とするスパッタリング装置。
1. A sputtering chamber provided with a gas supply system and an exhaust system, a sputtering source provided in the sputtering chamber, a target provided in the sputtering source, and the target by supplying power to the sputtering source. A sputtering apparatus comprising a power source for generating plasma in the vicinity and a substrate holder capable of rotating and revolving while supporting a substrate for depositing sputtered particles emitted from the target, the substrate holder comprising: The distance between the revolution axis and the rotation axis is Ds, the distance between the revolution center of the substrate holder and the center of the target in the direction parallel to the target surface is Dt, and the target surface and the surface of the substrate held by the substrate holder are The distance in the direction perpendicular to the target surface of H, the center of the target and the erosion part In the case where the distance between the outer position and E, Ds + Dt ≧ E + 0.1H | sputtering apparatus characterized by satisfying the relation of ≦ E + 0.1H | Ds-Dt.
【請求項2】前記基板ホルダの自転中心からの基板の成
膜半径をRとした場合に、 R≦0.6(Ds+Dt) の関係を満たすことを特徴とする請求項1記載のスパッ
タリング装置。
2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a relation of R ≦ 0.6 (Ds + Dt) is satisfied, where R is a film forming radius of the substrate from the rotation center of the substrate holder.
【請求項3】前記基板ホルダの公転周期をTh、自転周
期をTsとした場合に、Th/TsおよびTs/Thが
非整数であることを特徴とする請求項1または2記載の
スパッタリング装置。
3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein Th / Ts and Ts / Th are non-integers when the revolution period of the substrate holder is Th and the rotation period is Ts.
【請求項4】前記ターゲットと前記基板との間にターゲ
ット中心上を中心とする半径rの略円形開口部を有する
遮蔽板をターゲット面に平行にさらに設置し、前記遮蔽
板とターゲット間の距離をhとした時、前記開口部の半
径rは r≦E+3 1/2 ×h の条件を満足することを特徴とする請求項1記載のスパ
ッタリング装置。
4. A target between the target and the substrate.
Has a substantially circular opening centered on the center of the
Install a shield plate parallel to the target surface and
When the distance between the plate and the target is h, half of the opening is
The spa according to claim 1, wherein the diameter r satisfies the condition of r ≦ E + 3 1/2 × h.
Tattering device.
【請求項5】スパッタリング室内に設置されたスパッタ
リング源にターゲットを設置し、ターゲット近傍にプラ
ズマを生成させると共に、プラズマ中のイオンをターゲ
ットに入射させてターゲットからスパッタリング粒子を
放出させ、基板を自転公転させながら、該基板にスパッ
タリング粒子を被着させて膜を形成するスパッタリング
方法であって、前記基板の公転軸と自転軸との距離をD
s、前記基板の公転中心と前記ターゲットの中心とのタ
ーゲット面と平行な方向の距離をDt、ターゲット面と
基板ホルダに保持された状態の基板面とのターゲット面
と垂直な方向の距離をH、ターゲットの中心とターゲッ
トのエロージョン部最外側位置との距離をE、前記基板
の自転中心からの基板の成膜半径をRとした場合に、 Ds+Dt≧E+0.1H |Ds−Dt|≦E+0.1H R≦0.6(Ds+Dt) の関係を満たすことを特徴とするスパッタリング方法。
5. A target is installed in a sputtering source installed in a sputtering chamber, plasma is generated in the vicinity of the target, and ions in the plasma are made incident on the target to emit sputtering particles from the target, and the substrate is rotated around the axis. A sputtering method for depositing sputtered particles on the substrate to form a film while allowing the substrate to have a distance D between the revolution axis and the rotation axis of the substrate.
s, the distance between the center of revolution of the substrate and the center of the target in the direction parallel to the target surface is Dt, and the distance between the target surface and the substrate surface held by the substrate holder in the direction perpendicular to the target surface is H , D is the distance between the center of the target and the outermost position of the erosion part of the target, and R is the film-forming radius of the substrate from the rotation center of the substrate, Ds + Dt ≧ E + 0.1H | Ds−Dt | ≦ E + 0. A sputtering method characterized by satisfying a relationship of 1H R ≦ 0.6 (Ds + Dt).
【請求項6】スパッタリング粒子が基板に被着されるこ
とにより基板上に形成される膜の膜厚をT、単位時間に
形成される膜の膜厚をt、前記基板の公転周期をThと
した場合に、 T/t≧10Th の関係を満たすことを特徴とする請求項記載のスパッ
タリング方法。
6. A film thickness of a film formed on a substrate by depositing sputtered particles on the substrate is T, a film thickness of a film formed per unit time is t, and a revolution period of the substrate is Th. The sputtering method according to claim 5, wherein the following relationship is satisfied: T / t ≧ 10Th.
【請求項7】前記基板の公転周期をTh、自転周期をT
sとした場合に、Th/TsまたはTs/Thが非整数
であることを特徴とする請求項5または6記載のスパッ
タリング方法。
7. The revolution period of the substrate is Th and the rotation period is T.
The sputtering method according to claim 5 , wherein Th / Ts or Ts / Th is a non-integer when s is set.
JP04184495A 1995-03-01 1995-03-01 Sputtering apparatus and sputtering method Expired - Fee Related JP3526342B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04184495A JP3526342B2 (en) 1995-03-01 1995-03-01 Sputtering apparatus and sputtering method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04184495A JP3526342B2 (en) 1995-03-01 1995-03-01 Sputtering apparatus and sputtering method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08239760A JPH08239760A (en) 1996-09-17
JP3526342B2 true JP3526342B2 (en) 2004-05-10

Family

ID=12619574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04184495A Expired - Fee Related JP3526342B2 (en) 1995-03-01 1995-03-01 Sputtering apparatus and sputtering method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3526342B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9066004B2 (en) 2007-04-12 2015-06-23 Sony Corporation Auto-focus apparatus, image pick-up apparatus, and auto-focus method for focusing using evaluation values

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6330623B2 (en) * 2014-10-31 2018-05-30 東京エレクトロン株式会社 Film forming apparatus, film forming method, and storage medium
US20210348263A1 (en) * 2018-12-28 2021-11-11 Ulvac, Inc. Deposition apparatus and deposition method
CN112771200A (en) * 2019-03-12 2021-05-07 株式会社爱发科 Film forming method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9066004B2 (en) 2007-04-12 2015-06-23 Sony Corporation Auto-focus apparatus, image pick-up apparatus, and auto-focus method for focusing using evaluation values

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08239760A (en) 1996-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6338775B1 (en) Apparatus and method for uniformly depositing thin films over substrates
JP2592311B2 (en) Method and apparatus for manufacturing magneto-optical recording medium
JP3526342B2 (en) Sputtering apparatus and sputtering method
KR970002891A (en) Sputtering device for thin film deposition
JP2010144247A (en) Sputtering system and film deposition method
JP2971586B2 (en) Thin film forming equipment
JPH01309965A (en) Magnetron sputtering device
TW417143B (en) Sputtering device and magnetron unit
JP2002020864A (en) Sputtering system for magnetic thin film, and method for depositing magnetic thin film
JP2001207257A (en) Method and system for manufacturing gmr film
JP4396885B2 (en) Magnetron sputtering equipment
JP2009287046A (en) Sputtering method and sputtering system
JPS63109163A (en) Sputtering device
JP3439993B2 (en) Magnetron sputtering equipment
JP3545050B2 (en) Sputtering apparatus and sputtering thin film production method
JPH0681145A (en) Magnetron sputtering device
JP2004300465A (en) Sputtering apparatus
JPH10102236A (en) Sputtering device
JPH0375369A (en) Sputtering device
JPH0375368A (en) Sputtering device
JPH05156442A (en) Vacuum film forming device and sputtering device
JPH0681146A (en) Magnetron sputtering device
JP3211458B2 (en) Magnetic film forming equipment
JPH0382759A (en) Sputtering device
JPH0375363A (en) Sputtering device

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080227

Year of fee payment: 4

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090227

Year of fee payment: 5

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110227

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130227

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140227

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees