JPH01127674A - Magnetron sputtering device - Google Patents

Magnetron sputtering device

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Publication number
JPH01127674A
JPH01127674A JP28452087A JP28452087A JPH01127674A JP H01127674 A JPH01127674 A JP H01127674A JP 28452087 A JP28452087 A JP 28452087A JP 28452087 A JP28452087 A JP 28452087A JP H01127674 A JPH01127674 A JP H01127674A
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JP
Japan
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target
sputter
substrate
magnet
backing plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP28452087A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kodera
宏一 小寺
Takeo Ota
太田 威夫
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01127674A publication Critical patent/JPH01127674A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a magnetron sputtering device easily forming a thin multilayered film by providing a shield having an opening between a backing plate to which plural targets are attached and a substrate to be treated and then alternately applying sputtering to the plural targets while increasing plasma density. CONSTITUTION:An electrically conductive backing plate 103 is disposed in a vacuum tank 101 and plural sputtering targets 105-1, 105-2 are disposed on the above plate 103 on the same a circumference, and further, a movable magnet 106 is disposed in the lower part. The magnet 106 is moved to the position under the target 105-1 and plasma density is raised in the position 111 above the target 105-1, and then, a thin film of the target 105-1 is formed by sputtering via an opening 112 of a shield 109 on a substrate 108. Subsequently, the magnet 106 is moved, in order, to the position under another target and also the opening of the shield 109 is moved to the position above another target, by which the thin multilayered film by means of plural targets can be formed on the substrate 108 by a compact device.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は多層薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a magnetron sputtering apparatus for forming multilayer thin films.

従来の技術 光ディスクや薄膜磁気ヘッドなどのように、最近、薄膜
を積層して構成するデバイスの要求が高い。第4図に光
ディスクの一例を示す。基板40Bの上に誘電体層42
0記録層421.誘電体層422、反射層423を積層
して構成する。従来、このような多層薄膜をスパッタリ
ング法で形成する場合、第6図に示すように複数個のチ
ャンバ501−1 、−2 、−3、−4に各々、スパ
ッタ電源504−1、−2.−3、−4を接続したスパ
ッタターゲット505−1、−2、−3、−4を設け、
基板608を搬送し、各チャンバでスパッタリングを行
い薄膜を順次積層する。
2. Description of the Related Art Recently, there has been a high demand for devices constructed by laminating thin films, such as optical disks and thin film magnetic heads. FIG. 4 shows an example of an optical disc. A dielectric layer 42 is formed on the substrate 40B.
0 recording layer 421. It is constructed by laminating a dielectric layer 422 and a reflective layer 423. Conventionally, when forming such a multilayer thin film by a sputtering method, as shown in FIG. 6, a plurality of chambers 501-1, -2, -3, -4 are provided with sputter power sources 504-1, -2, . -3, -4 are connected to sputter targets 505-1, -2, -3, -4,
The substrate 608 is transported and sputtering is performed in each chamber to sequentially stack thin films.

発明が解決しようとする問題点 このような従来の方法では、複数個のスパッタ電源およ
びチャンバが必要であり、設備が大きくなることに加え
、基板搬送系が複雑になる問題点を有していた。
Problems to be Solved by the Invention These conventional methods require multiple sputtering power supplies and chambers, which increases the size of the equipment and creates a complicated substrate transport system. .

そこで本発明は設備的にコンパクトであり、スパッタ電
源1基で多層薄膜の形成を行うことのできるマグネトロ
ンスパッタリング装置を提供するものである。
Therefore, the present invention provides a magnetron sputtering apparatus which is compact in terms of equipment and can form a multilayer thin film using a single sputtering power source.

問題点を解決するための手段 本発明は、電気的に一体となった導電性バッキングプレ
ートの上に複数個のスパッタターゲットを配置し、前記
スパッタターゲットのうち選択した1個のスパッタター
ゲットにおいて特にプラズマ密度が高くなるように磁場
を作用させるとともに、選択したスパッタターゲットの
上部において成膜すべき基板との間を開口し、他のスパ
ッタターゲットの上部において前記基板との間を遮断す
るシールド部を設けてマグネトロンスパッタリング装置
を構成するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for disposing a plurality of sputter targets on an electrically integrated conductive backing plate, and in particular for a selected one of the sputter targets. A magnetic field is applied to increase the density, and a shield part is provided above the selected sputter target to open the space between it and the substrate on which a film is to be formed, and above the other sputter targets to cut off the space between the sputter target and the substrate. This constitutes a magnetron sputtering device.

作用 本発明は以上のように構成したので、導電性バッキング
プレート上に配置した複数個のスパッタターゲットを順
次選択して、基板に薄膜を形成でき、多層薄膜をインラ
インで形成することができる。
Operation Since the present invention is configured as described above, a plurality of sputter targets arranged on a conductive backing plate can be sequentially selected to form a thin film on a substrate, and a multilayer thin film can be formed in-line.

実施例 本発明における一実施例のマグネトロンスパッタ装置の
構成を第1図に示す。
Embodiment FIG. 1 shows the structure of a magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

図において、排気系である真空ポンプ102を接続した
チャンバ1o1に導電性のパッキングプV−)103を
設置する。このバッキングプレート103にDCあるい
はRFのスパッタ電源104を接続し、バッキングプレ
ート103にスパッタのための電圧を印加できるように
する。バッキングプレート103には複数個のスパッタ
ターゲット10B−1,105−2を配置する。バッキ
ングプレート103の下部に可動性のマグネッ)106
を配し、スパッタするために選択したスパッタターゲラ
)105−1の直下に移動し位置させる。マ・グネソ)
108から発生する磁場110は部位111でスパッタ
ターゲラ)105−1の表面と平行になり、バッキング
プレート1o3に電圧を印加した場合に発生する電界と
直交する。この直交した部位111でプラズマ密度は大
きくなり、チャンバ内にArガスを導入した場合、イオ
ン化したArがスパッタターゲットをたたき、ターゲッ
ト材料がはじき出され、基板108に薄膜が堆積される
。スパッタターゲラ)105−1の上には、アース電位
のシールド部109を設置する。このシールド部109
はスパッタするため選択したスパッタターゲラ)105
−1の上部において開口部112を持ち、他のスパッタ
ターゲット105−2の上部において基板10Bとの間
を遮断するように構成したものである。シールド部10
9の開口部112を通じてマグネノ)106の作用で密
度ヲ高めたプラズマ113でスパッタターゲ、7 )1
05−1は゛スパッタされ基板108に薄膜が形成され
る。これに対し、直下にマグネソl−がなくシールド部
109も遮断されている他のスパッタターゲラl−10
5−2においては、シールド部109とターゲラ)10
5−2の距離が5羽以内であればプラズマは発生せず、
ターゲラ)105−2からのスパッタ現象は発生しない
。またシールド部109とターゲラ)105−2の距離
が6羽以上であっても磁場が作用していないため、発生
するプラズマは微少であり、また基板108との間も遮
断されており、スパッタターゲラ)105−2の成分は
基板10Bには全く形成されない。このように選枦した
スパッタター・ゲットのみにおいてスパッタがなされ薄
膜形成が行われる。次にスパッタターゲラ)10B−2
を選択してスパッタする場合、マグネット106をスパ
ッタターゲット105−2の直下に移動させ、またスパ
ッタターゲラ) 105−2の上部においてシールド部
109を開口させることによりスパッタターゲット10
5−2のみをスパッタすることができ、基板108にス
パッタターゲラ)105−2に基づく成分のみの薄膜を
形成することができる。
In the figure, a conductive packing V-) 103 is installed in a chamber 1o1 to which a vacuum pump 102, which is an exhaust system, is connected. A DC or RF sputtering power source 104 is connected to this backing plate 103 so that a voltage for sputtering can be applied to the backing plate 103. A plurality of sputter targets 10B-1 and 105-2 are arranged on the backing plate 103. A movable magnet) 106 is attached to the bottom of the backing plate 103.
is moved and positioned directly below the sputter target (105-1) selected for sputtering. Ma Gneso)
A magnetic field 110 generated from the sputter target 108 becomes parallel to the surface of the sputter target (105-1) at a portion 111, and is perpendicular to the electric field generated when a voltage is applied to the backing plate 1o3. The plasma density increases at this perpendicular portion 111, and when Ar gas is introduced into the chamber, ionized Ar hits the sputtering target, the target material is thrown out, and a thin film is deposited on the substrate 108. A ground potential shield portion 109 is installed above the sputter target (sputter target) 105-1. This shield part 109
is the sputter target gel selected for sputtering) 105
-1 has an opening 112 in the upper part of the sputter target 105-2, and is configured to block the space between the sputter target 105-2 and the substrate 10B in the upper part of the sputter target 105-2. Shield part 10
Through the opening 112 of 9, a plasma 113 whose density has been increased by the action of magneno) 106 is applied to the sputter target, 7) 1
05-1 is sputtered to form a thin film on the substrate 108. On the other hand, another sputter target 1-10, which has no magneto 1- directly under it and whose shield part 109 is also blocked.
In 5-2, the shield part 109 and targetera) 10
If the distance between 5-2 is within 5 birds, no plasma will be generated,
No sputtering phenomenon occurs from Targera) 105-2. In addition, even if the distance between the shield part 109 and the target layer (105-2) is six or more, the magnetic field is not acting, so the generated plasma is very small, and the distance between the shield part 109 and the target plate (105-2) is very small. The component of galley) 105-2 is not formed on the substrate 10B at all. Sputtering is performed only on the sputter targets selected in this way to form a thin film. Next, sputter targeter) 10B-2
When sputtering is selected, the magnet 106 is moved directly below the sputter target 105-2, and the shield part 109 is opened at the upper part of the sputter target 105-2.
5-2 can be sputtered, and a thin film containing only the component based on the sputter target layer 105-2 can be formed on the substrate 108.

以下に本発明の実施例を光ディスクの作製を例として第
2図をもとに説明する。第2図aはシールド部、スパッ
タターゲット部を上から見た図、同図すは装置を横から
見た図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. 2, taking the production of an optical disk as an example. FIG. 2a is a top view of the shield section and sputter target section, and the same figure is a side view of the apparatus.

チャンバ201の上部に光ディスクの基板であるプラス
チック基板208を回転させる。チャンバ201の下部
に3個のスパッタターゲラ1を設置した銅製のバッキン
グプレー)203を位置させる。スパッタターゲットは
誘電体層を構成するためのZnSnSターゲラ05−1
 、記録層を構成するTe−Ge−5b p−ゲット2
06−2.反射層を構成するNiCrターゲット205
−3の3種であり、各々、回転軸213を中心とする半
径rの同一円周上に位置させる。バッキングプレート2
o3の下部に回転軸213を中心に回転することのでき
るプレート214を設置し、このプレートの上に回転軸
213を中心として半径rの円周上にマグネット1基2
06を配置させる。プレート214を回転させることに
より、マグネ、)206を選択したスパッタターゲラ)
205−1の直下に位置させることができる。なお・、
ここではこのターゲットの1例としては図に示すように
ターゲット側がN極となるリング状永久磁石およびその
中にターゲット側がS極となる柱状磁石を配置している
A plastic substrate 208, which is a substrate for an optical disk, is rotated above the chamber 201. At the bottom of the chamber 201, a copper backing plate 203 on which three sputter target plates 1 are installed is placed. The sputter target is ZnSnS targeter 05-1 for forming the dielectric layer.
, Te-Ge-5b p-get 2 constituting the recording layer
06-2. NiCr target 205 constituting the reflective layer
-3, and each of them is located on the same circumference of radius r centered on the rotating shaft 213. Backing plate 2
A plate 214 that can rotate around the rotating shaft 213 is installed at the bottom of the
Place 06. By rotating the plate 214, the sputter target (magnetic,) selected 206)
It can be located directly below 205-1. In addition·,
Here, as an example of this target, as shown in the figure, a ring-shaped permanent magnet with the north pole on the target side and a columnar magnet with the south pole on the target side are arranged therein.

N極、S極を逆にしてもよい。スパッタターゲラ)20
5−1の上部にアース電位の2枚構成のシールド部20
9−1.209−2を設ける。1枚目のシー/lz)’
部209−1はスパッタターゲット側にちり、各スパッ
タターゲットの上部で開口部212−1をもつものであ
る。これに対し、2枚目のシールド部209−2は、1
枚目のシールド部209−1の上にあり、回転軸213
を中心に回転しうるものである。そして回転軸213を
中心に半径rの位置に開口部212−2を一つだけ設け
、例えばスパッタターゲラ)205−1をスパッタする
場合、その開口部212−2をスパックターゲット20
5−1の上部に位置させるように2枚目のシールド部2
09−2を回転させる。この操作により、他のスパッタ
ターゲット205−2,205−3の上部は遮断され、
スパッタ現象はスパッタターゲットド205−1におい
てのみ発生することになる。
The north and south poles may be reversed. sputter targera) 20
A two-layer shield part 20 with ground potential is placed on the top of 5-1.
9-1.209-2 shall be provided. 1st C/lz)'
The part 209-1 has dust on the sputter target side, and has an opening 212-1 at the top of each sputter target. On the other hand, the second shield part 209-2 has 1
It is located on the second shield part 209-1, and the rotating shaft 213
It can be rotated around . Then, only one opening 212-2 is provided at a radius r around the rotating shaft 213, and when sputtering the sputter target 205-1, for example, the opening 212-2 is connected to the spuck target 205-1.
Place the second shield part 2 on top of 5-1.
Rotate 09-2. With this operation, the upper parts of the other sputter targets 205-2 and 205-3 are blocked,
The sputter phenomenon occurs only in the sputter target 205-1.

チャンバ201を真空ポンプ202で排気しつつ、Ar
ガスを導入口216より流入し、圧力を例えば10−’
  Torr台に固定する。バッキングプレー)203
には例えばRF電源204を接続し、RF雷電圧印加す
る。まず誘電体層を基板208に形成するため、ZnS
nSターゲラ205−1の下にマグネット206を回転
させて位置させるとともに、2枚目のシールド部209
−2も回転させて、開口部212−2をZnS 5’−
ゲ、) 205−1上部のみに位置させる。プラズマ密
度はZnSターゲット205−1上においてのみ強くな
り、ZnS薄膜が基板208に形成される。次に記録層
を形成するためTo−Ge−Sb ターゲット205−
2の下にマグネノ)206を位置させるとともに、2枚
目のシールド部209−2の開口部212−2をTo−
Go−Sb ターゲット20g−2の上に位置させ、T
e−Go−Sb薄膜を基板208に積層する。さらにZ
nSターゲット206−1にマグネット206とシール
ド209−2の開口部212−2を位置させて、ZnS
薄膜を積層する。最後にNiCrターゲ、)205−3
にマグネット208とシールド209−2の開口部21
2−2を位置させ、NiCr薄膜を基板208に積層し
て第4図に示すような光ディスクの多層薄膜の形成を終
了させた。このように1つのチャンバ、1つのスパッタ
電源の簡単な設備において多層薄膜を順次、基板に積層
することができる。
While evacuating the chamber 201 with the vacuum pump 202, Ar
Gas is introduced from the inlet 216 and the pressure is set to, for example, 10-'
Fix it on a Torr stand. backing play) 203
For example, an RF power source 204 is connected to the RF voltage source 204 to apply an RF lightning voltage. First, in order to form a dielectric layer on the substrate 208, ZnS
The magnet 206 is rotated and positioned under the nS targetera 205-1, and the second shield part 209
-2 is also rotated to open the opening 212-2 with ZnS 5'-
205-1. The plasma density becomes strong only on the ZnS target 205-1, and a ZnS thin film is formed on the substrate 208. Next, in order to form a recording layer, a To-Ge-Sb target 205-
2, and open the opening 212-2 of the second shield part 209-2 to
Go-Sb located above target 20g-2, T
An e-Go-Sb thin film is laminated onto the substrate 208. Further Z
The magnet 206 and the opening 212-2 of the shield 209-2 are positioned on the nS target 206-1, and the ZnS
Layering thin films. Finally, NiCr target, )205-3
The magnet 208 and the opening 21 of the shield 209-2
2-2, and a NiCr thin film was laminated on the substrate 208 to complete the formation of the multilayer thin film of the optical disk as shown in FIG. In this way, multilayer thin films can be sequentially laminated on a substrate using simple equipment with one chamber and one sputtering power source.

本実施例において、磁場は永久磁石によって発生させる
ことで説明したが、電磁石でもよい。また1基の可動性
のマグネットをスパックターゲットの直下に順次、位置
させることで説明したが、各スパッタターゲットの直下
に各々、電磁石を配し、スパッタするため選択したスパ
ッタターデッドの直下の電磁石のみを作動させ、他の電
磁石には電流を流さず作動させない構成でもよい。また
In this embodiment, the magnetic field has been described as being generated by a permanent magnet, but an electromagnet may also be used. In addition, although the explanation was given by sequentially positioning one movable magnet directly under the sputter target, an electromagnet is placed directly under each sputter target, and only the electromagnet directly under the sputter target selected for sputtering is used. It may be possible to have a configuration in which the electromagnet is activated and other electromagnets are not activated because no current flows through them. Also.

バッキングプレートにスパッタターゲットを配置すると
き、両者の間にIn−5n等の低融点金属等の接着層を
介して直接、接合することが望ましいがスパッタターゲ
ットを乗せるだけでもよい。さらに第3図に示すように
スパッタターゲラ)305を小さな導電性のプレート3
16に接着し、このプレート316をバッキングプレー
ト303にネジ316締め等で接合する方法を採用する
と、バッキングプレー)303をはずすことなく、容易
に所望のスパッタターゲラ)305を所望の組み合わせ
で構成することができ、利用価値は高くなる。また、本
実施例では2枚構成のシールド部で説明したが、開口部
が1つの1枚のシールド部を用い、このシールド部を回
転させ、開口部を選択したスパッタターゲットの上に位
置させる方法でもよい。
When placing the sputter target on the backing plate, it is desirable to directly bond the two through an adhesive layer of a low melting point metal such as In-5N, but it is also sufficient to simply place the sputter target on the backing plate. Furthermore, as shown in FIG.
If a method is adopted in which the plate 316 is attached to the backing plate 303 by tightening the screws 316 or the like, the desired sputter target plate 305 can be easily configured in a desired combination without removing the backing plate 303. This increases the utility value. In addition, although this embodiment has been explained using a two-piece shield, there is a method in which a single shield with one opening is used and the shield is rotated to position the opening over the selected sputtering target. But that's fine.

発明の効果 以上のように本発明によれば、バッキングプレートの上
に複数個のスパッタターゲットを配置し、このうち選択
した1個のスパッタターゲットにおいて特にプラズマ密
度が高くなるように磁場を作、用させるとともに、選択
したターゲットの上部において基板との間を開口し、他
のターゲットの上部において基板との間を遮断するシー
ルド部を設けてマグネトロンスパッタ装置を構成するこ
とにヨリ、1つのチャンバ、1つのスパッタ電源の簡単
な設備において多層薄膜をインラインで形成することが
でき、その工業的価値は極めて高い。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a plurality of sputter targets are arranged on a backing plate, and a magnetic field is applied so as to particularly increase the plasma density in one sputter target selected from among the sputter targets. In addition, a magnetron sputtering apparatus is configured by providing an opening between the selected target and the substrate and a shield section that blocks the connection between the substrate and the upper part of the other targets. Multilayer thin films can be formed in-line with simple equipment using a single sputtering power source, and its industrial value is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明における一実施例のマグネトロンスパッ
タ装置の概略図、第2図は本発明における一実施例のマ
グネトロンスパッタ装置の具体的な構成図、第3図はバ
ッキングプレートの構成図、第4図は光ディスクの多層
薄膜構成の説明図、第6図は従来のスパッタ装置を説明
する模式図である。 101.201・・・・・・チャンバ、103 、20
3・・・・・・バッキングプレート、105,205・
・・・・・スパッタターゲット、10S 、206・・
・・・・マグネット、108.208・・・・・・基板
、109.209・・・・・・シールド部、110・・
・・・・磁場、112,212・・・・・・開口部(シ
ールド部)。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 第3図 第4図 第5図
FIG. 1 is a schematic diagram of a magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a specific configuration diagram of a magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a configuration diagram of a backing plate. FIG. 4 is an explanatory diagram of a multilayer thin film structure of an optical disk, and FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a conventional sputtering apparatus. 101.201...Chamber, 103, 20
3...Backing plate, 105,205.
...Sputter target, 10S, 206...
...Magnet, 108.208...Substrate, 109.209...Shield part, 110...
...Magnetic field, 112, 212... Opening (shield part). Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person 2nd
Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電気的に一体となった導電性バッキングプレート
の上に複数個のスパッタターゲットを配置し、前記スパ
ッタターゲットのうち選択した1個のスパッタターゲッ
トにおいて特にプラズマ密度が高くなるように、磁場を
作用させるとともに、選択したスパッタターゲットの上
部において成膜すべき基板との間を開口し、他のスパッ
タターゲットの上部において前記基板との間を遮断する
アース電位のシールド部を設けたことを特徴とするマグ
ネトロンスパッタ装置。
(1) A plurality of sputter targets are arranged on an electrically integrated conductive backing plate, and a magnetic field is applied so that the plasma density is particularly high in one sputter target selected from among the sputter targets. The invention is characterized in that a ground potential shield part is provided at the top of the selected sputter target to open the space between the selected sputter target and the substrate on which the film is to be formed, and to cut off the ground potential from the substrate at the top of the other sputter targets. magnetron sputtering equipment.
(2)導電性バッキングプレートの下部に可動性のマグ
ネットを配し、選択したスパッタターゲットの直下に前
記マグネットが位置するようにした特許請求の範囲第1
項記載のマグネトロンスパッタ装置。
(2) A movable magnet is arranged under the conductive backing plate, and the magnet is positioned directly below the selected sputter target.
The magnetron sputtering apparatus described in .
(3)導電性バッキングプレートの上に、複数個のスパ
ッタターゲットを同一円周上に配置し、さらに前記バッ
キングプレートの下部において、前記円の中心を通る回
転軸を持ち、前記回転軸を中心とした前記円と同一半径
の円周上に1基のマグネットを配置し、前記回転軸を中
心にマグネットを回転させて選択したスパッタターゲッ
トの直下にマグネットを位置させることを特徴とする特
許請求の範囲第2項記載のマグネトロンスパッタ装置。
(3) A plurality of sputter targets are arranged on the same circumference on a conductive backing plate, and a rotation axis passing through the center of the circle is provided at the bottom of the backing plate, and the rotation axis is the center of the rotation axis. A single magnet is arranged on a circumference having the same radius as the circle, and the magnet is rotated around the rotation axis to position the magnet directly below the selected sputter target. The magnetron sputtering apparatus according to item 2.
JP28452087A 1987-11-11 1987-11-11 Magnetron sputtering device Pending JPH01127674A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010138423A (en) * 2008-12-09 2010-06-24 Shibaura Mechatronics Corp Magnetron sputtering apparatus, and magnetron sputtering method

Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50148286A (en) * 1974-04-22 1975-11-27
JPS537586A (en) * 1976-02-19 1978-01-24 Sloan Technology Corp Cathodic spattering apparatus

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