JPH01205071A - Multilayered film forming device - Google Patents

Multilayered film forming device

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Publication number
JPH01205071A
JPH01205071A JP63028836A JP2883688A JPH01205071A JP H01205071 A JPH01205071 A JP H01205071A JP 63028836 A JP63028836 A JP 63028836A JP 2883688 A JP2883688 A JP 2883688A JP H01205071 A JPH01205071 A JP H01205071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
targets
target
film
substrate
sputtering
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.)
Pending
Application number
JP63028836A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Tago
田子 章男
Keiichi Yanagisawa
佳一 柳沢
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone 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 Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP63028836A priority Critical patent/JPH01205071A/en
Publication of JPH01205071A publication Critical patent/JPH01205071A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To shorten the time for forming multilayered films by projecting ions beams respectively independently to plural targets by such operation as measure as provision of a partition wall for parting the particles sputtered from the plural targets. CONSTITUTION:This multilayered film forming device is constituted of a target holder 4 which allows mounting of the plural targets 5, 7, 7, 8 and is freely rotatable, ion guns 1, 51, the partition wall 13, etc. The above-mentioned ion guns 1, 51 project the ions beams 3, 53 simultaneously to two pieces of the adjacent targets 5, 6 among the plural targets 5, 6, 7, 8. The above-mentioned partition wall 13 prevent the arrival of the sputtered particles from one target 6 among the particles sputtered from the plural targets 5, 6 at a substrate 15.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分腎] 本発明は多層1摸形成装置に関し、特にイオンビームス
パッタ法により金属膜、絶縁膜等を基板上に多層に形成
する場合に、ブリスパッタを効率よく行い得る構造を持
つ多層膜形成装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Applications] The present invention relates to a multilayer one-copy forming apparatus, and is particularly useful when forming multilayer metal films, insulating films, etc. on a substrate by ion beam sputtering. The present invention relates to a multilayer film forming apparatus having a structure that enables efficient formation.

[従来の技術1 まず、4層の膜を基板上に形成する場合を例にとり説明
する。
[Prior Art 1] First, a case will be described taking as an example a case where four layers of films are formed on a substrate.

従来の多層膜形成装置の一例を第5図に示す。An example of a conventional multilayer film forming apparatus is shown in FIG.

排気系22を有するチャンバ21内にターゲットホルダ
4が設けられている。イオンビームスパッタ装置を用い
て多層膜を形成する場合、図示するように、イオンガン
1で作られたイオンビーム3がグリッド2から第1のタ
ーゲット5に照射され、スパッタされた粒子が基板15
に付着する構造であ)たため、膜形成に先立ち第1のタ
ーゲット5の表面を清浄にするためのブリスパッタを行
う間、シャッタ16で基板を覆う必要があった。
A target holder 4 is provided within a chamber 21 having an exhaust system 22 . When forming a multilayer film using an ion beam sputtering device, as shown in the figure, an ion beam 3 produced by an ion gun 1 is irradiated from a grid 2 to a first target 5, and sputtered particles are deposited on a substrate 15.
Therefore, it was necessary to cover the substrate with a shutter 16 while performing bliss sputtering to clean the surface of the first target 5 prior to film formation.

さらに、次の第2のターゲット6の膜を基板上に形成す
る場合は、ターゲットホルダ4を左に回転させてターゲ
ット6がイオンビームに当たる位置とした後、シャッタ
16を閉じてブリスパッタを行ってからターゲット6の
膜を形成していた。以後、ターゲット7とターゲット8
の膜を形成する場合も同様である。
Furthermore, when forming the next film of the second target 6 on the substrate, rotate the target holder 4 to the left to a position where the target 6 hits the ion beam, close the shutter 16, and perform bliss sputtering. A film of target 6 was formed. From then on, target 7 and target 8
The same applies to the case of forming a film.

[発明が解決しようとする課題] 従って、従来の装置においては、多層膜を形成するに際
してターゲットを回転させる毎にブリスパッタの時間が
余分にかかるのみならず、基板上でシャッタを開閉する
必要があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, in the conventional apparatus, when forming a multilayer film, not only does it take extra time for bliss sputtering each time the target is rotated, but it is also necessary to open and close a shutter on the substrate. Ta.

本発明の目的は、膜形成時に次に堆積すべき膜のターゲ
ットのブリスパッタを同時に行うと共に、基板上のシャ
ツタ板の開閉を最初の膜形成前のみの1回ですむように
し、多層膜を連続的に効率よく行うイオンビームスパッ
タ装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to perform bliss sputtering of the target of the next film to be deposited at the same time during film formation, and to open and close the shutter plate on the substrate only once before forming the first film, thereby continuously forming a multilayer film. An object of the present invention is to provide an ion beam sputtering device that can efficiently perform ion beam sputtering.

[課題を解決するだめの手段] このような目的を達成するために、本発明は基板上に多
層膜を形成する装置において、複数のターゲットを装着
でき、かつ回転可能なターゲットホルダと、ターゲット
ボルダに装着された複数のターゲットのうち相隣る2個
のターゲットに同時にイオンビームを照射するための少
なくとも1個のイオンガンと、2個のターゲットからス
パッタされた粒子のうち、一方のターゲットからのスパ
ッタ粒子が基板に到達するのを妨げるための隔壁とを具
えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the present invention provides an apparatus for forming a multilayer film on a substrate, which includes a rotatable target holder capable of mounting a plurality of targets, and a target holder. at least one ion gun for simultaneously irradiating two adjacent targets with an ion beam among a plurality of targets attached to the ion gun; and particles sputtered from one of the two targets. It is characterized by comprising a partition wall for preventing particles from reaching the substrate.

[作 用] 本発明においては、隣接する相異なるターゲットの中間
点付近とイオンビームの照射方向とを結ぶ位置に隔壁が
設けられ、イオンビームがそれぞれ独立に2個以上のタ
ーゲットに照射される。このため、多層膜を形成する場
合の形成時間の短縮を図ることができ、シャッタの開閉
を第1の膜のブリスパッタ時のみの1回とすること、が
できる。
[Function] In the present invention, a partition wall is provided at a position connecting the vicinity of the midpoint between adjacent different targets and the ion beam irradiation direction, and the ion beam is independently irradiated onto two or more targets. Therefore, the formation time when forming a multilayer film can be shortened, and the shutter can be opened and closed only once during bliss sputtering of the first film.

[実施例] 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例を示す図であって、装置
にはチャンバ21.真空排気系22の他、2個のイオン
ガン1および51が設備されている。第1のスパッタ用
ガン1で作製されたイオンはグリッド2を通り、イオン
ビーム3となって第1の膜形成用ターゲット5に照射さ
れる。第1の膜形成前にはブリスパッタの必要があるた
め、シャッタ16を閉じておく。所定のプリスパッタの
後、シャッタを開いて基板15上に膜を所定の厚さに形
成する。ここまでの工程中、第2の膜形成用ターゲット
に同時にプリスパッタを行うための第2のガン51でイ
オンを作製し、グリッド52からイオンビーム53を第
2の膜形成用ターゲット6に照射する。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, in which the apparatus includes a chamber 21. In addition to the vacuum evacuation system 22, two ion guns 1 and 51 are installed. Ions produced by the first sputtering gun 1 pass through the grid 2, become an ion beam 3, and are irradiated onto the first film forming target 5. Since bliss sputtering is necessary before forming the first film, the shutter 16 is closed. After a predetermined pre-sputtering, the shutter is opened to form a film on the substrate 15 to a predetermined thickness. During the steps up to this point, ions are produced using the second gun 51 for simultaneously performing pre-sputtering on the second film formation target, and the ion beam 53 is irradiated from the grid 52 onto the second film formation target 6. .

ターゲット5とターゲット6を照射するイオンによりス
パッタされた粒子が同時に基板上に飛来するのを避ける
ため、第1のガン1と第2のガン51の中間付近とター
ゲット5とターゲット6とを結ぶ位置に隔壁13が用意
されている。このためターゲット6からスパッタされた
粒子は基板15には到達しないので、基板にはターゲッ
ト5からの粒子のみが堆積する。
In order to avoid particles sputtered by ions irradiating the targets 5 and 6 from flying onto the substrate at the same time, a position connecting the intermediate area between the first gun 1 and the second gun 51 and the targets 5 and 6 is provided. A partition wall 13 is provided. Therefore, the particles sputtered from the target 6 do not reach the substrate 15, so only the particles from the target 5 are deposited on the substrate.

次に、基板上に第2の膜を形成するために、ターゲット
ホルダ4を回転して第1のガンのビームが第2の膜形成
用ターゲット6に当たるようにする。この時第3の膜形
成用ターゲット7は第2のブリスパッタ用ガン51から
のイオンビームが照射されるようになる。この工程中、
第2の膜形成用ターゲット6はすでに十分ブリスパッタ
されているので、シャッタ16は開いたまま即座に第2
の膜を基板15上に形成できる。
Next, in order to form a second film on the substrate, the target holder 4 is rotated so that the beam of the first gun hits the second film forming target 6. At this time, the third film forming target 7 is irradiated with the ion beam from the second bliss sputtering gun 51. During this process,
Since the second film forming target 6 has already been sufficiently bliss sputtered, the shutter 16 remains open and the second film forming target 6 is immediately sputtered.
can be formed on the substrate 15.

同様にして第3.第4の膜も形成される。またこの4層
の膜を繰り返して積層させた膜もこの工程を繰り返して
行えば形成可能である。
Similarly, the third. A fourth film is also formed. Further, a film in which these four layers are repeatedly laminated can also be formed by repeating this process.

第2図は本発明の他の実施例を示すものである。FIG. 2 shows another embodiment of the invention.

この場合、第1の膜形成用のターゲット5のスパッタ用
イオンビームと、S2の膜形成用ターゲット6のブリス
パッタ用イオンビームは同一のイオンガン1から照射さ
れる構造である。イオンビーム3の進行方向の2つのタ
ーゲットの中間付近に隔壁13があり、両ターゲットへ
照射するビームを分ける構造となっている。この場合に
も第2の膜形成用ターゲットのブリスパッタされた粒子
が基板へ飛来することがなく、第1の膜のみが基板上に
形成される。ターゲットホルダ4を回転することにより
第2.第3および第4の膜を順次基板上へ形成すること
ができる。
In this case, the sputtering ion beam for the first film forming target 5 and the bliss sputtering ion beam for the S2 film forming target 6 are irradiated from the same ion gun 1. A partition wall 13 is located near the middle of the two targets in the traveling direction of the ion beam 3, and has a structure that separates the beam irradiated to both targets. Also in this case, the bliss-sputtered particles of the second film forming target do not fly to the substrate, and only the first film is formed on the substrate. By rotating the target holder 4, the second. A third and fourth film can be sequentially formed on the substrate.

第3図は本発明のさらに他の実施例の1つを示すもので
ある。
FIG. 3 shows one of still other embodiments of the present invention.

この場合には第2の膜形成用ターゲットブリスパッタ用
のガンはチャンバ21内に装着されたいわゆる据置き形
イオンガン61である。スパッタ方法は前述の第1図お
よび第2図の実施例で説明したものと同様に行うことが
できる。
In this case, the second film forming target sputtering gun is a so-called stationary ion gun 61 installed in the chamber 21. The sputtering method can be carried out in the same manner as that described in the embodiments of FIGS. 1 and 2 above.

以上、第1図、第2図および第3図に示した実施例にお
いては多層膜形成用のターゲットは4種である。この場
合、形成される膜の種類は反応ガスイオンを用いれば4
種のターゲット材料以外の他の種類の膜形成も可能であ
る。ターゲットボルダを変更すれば多層膜形成用に使用
できるターゲットの枚数はさらに増加させることも可能
である。
As described above, in the embodiments shown in FIGS. 1, 2, and 3, there are four types of targets for forming a multilayer film. In this case, the type of film formed can be reduced to 4 if reactive gas ions are used.
Other types of film formation than seed target materials are also possible. By changing the target boulder, it is possible to further increase the number of targets that can be used for forming multilayer films.

第4図はそのような実施例の1つを説明するも  ゛の
であって、6枚のターゲットの装着が可能である。同様
に、チャンバ21の大きさを大きくすればさらに多数枚
のターゲットを装着させることができ、多種の多層膜が
形成できる。
FIG. 4 illustrates one such embodiment, in which six targets can be mounted. Similarly, if the size of the chamber 21 is increased, a larger number of targets can be attached, and various types of multilayer films can be formed.

次に本発明装置による多層膜形成の例について述べる。Next, an example of multilayer film formation using the apparatus of the present invention will be described.

FeNi系磁性膜を多層化することにより、BS:約2
T、 Ile : l Oe以下、Hk:50e以下で
、しかも磁歪がほぼゼロの膜をイオンビームスパッタを
用いて作製が可能である。すでに特願昭62−1949
85号に示されているように too−200℃の基板
上にFeとNiを交互にそれぞれ10nm、 2nmず
つ50層重ね、総厚を0.6μmとした多層膜は上記の
特性を示す。
By multilayering FeNi-based magnetic films, BS: approximately 2
It is possible to produce a film with T, Ile: 1 Oe or less, Hk: 50e or less, and with almost zero magnetostriction using ion beam sputtering. Patent application already filed in 1986-1949
As shown in No. 85, a multilayer film in which 50 layers of Fe and Ni of 10 nm and 2 nm each are alternately stacked on a substrate at too-200° C. and the total thickness is 0.6 μm exhibits the above characteristics.

このような膜の作製において本発明の装置を用い、第1
図のターゲット5および7にFeターゲットを、ターゲ
ット6および8にNiターゲットを置き、基板上に上記
の多層膜を形成する場合を説明する。
In the production of such a film, the apparatus of the present invention is used, and the first
A case will be described in which Fe targets are placed as targets 5 and 7 in the figure, and Ni targets are placed as targets 6 and 8, and the above multilayer film is formed on a substrate.

まず、チャンバ21を排気し、シャッタ16を閉じたま
まターゲット5.6および7.8をそれぞれ10分ずつ
ブリスパッタする(計20分)。その後、シャッタ16
を開け、Feを10r+m (スパッタ時間約2分)、
Niを2nm(約15秒)ずつ基板に形成する。本方法
によれば、最初のブリスパッタ以外のブリスパッタは必
要なく0.6μmの多層膜を形成するのに20分+2.
25分x 50= 132.5分となる。一方、第5図
に示した従来例の場合、4枚のターゲットのブリスパッ
タに計40分、膜の形成時間は上記と同じであるが(1
12,5分)、それぞれの膜形成前に10秒程度のブリ
スパッタが必要であり、その場合ブリスパッタの前後に
シャッタの開閉が必要である。これを併せて15秒とす
れば、15秒X100=25分となる。計177.5分
となり、0.6μmのFeNi系多層膜を作製するのに
45分の時間が節約できる。
First, the chamber 21 is evacuated, and targets 5.6 and 7.8 are bliss sputtered for 10 minutes each (20 minutes in total) with the shutter 16 closed. After that, the shutter 16
Open the chamber, apply Fe at 10r+m (sputtering time approximately 2 minutes),
Ni is formed on the substrate by 2 nm (about 15 seconds). According to this method, there is no need for any bliss sputtering other than the first bliss sputtering, and it takes 20 minutes + 2.5 minutes to form a 0.6 μm multilayer film.
25 minutes x 50 = 132.5 minutes. On the other hand, in the case of the conventional example shown in FIG.
Bliss sputtering for about 10 seconds is required before forming each film (12.5 minutes), and in that case, it is necessary to open and close a shutter before and after bliss sputtering. If this is 15 seconds in total, then 15 seconds x 100 = 25 minutes. The total time is 177.5 minutes, and 45 minutes can be saved in producing a 0.6 μm FeNi multilayer film.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、1つのターゲッ
トをスパッタして基板上に膜を形成する時に、次の膜の
形成のためのターゲットを同時にブリスパッタすること
ができる。そのために、ブリスパッタのための時間とシ
ャッタの開閉を省略でき、簡単な構成で高速の多層膜形
成が可能である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, when a film is formed on a substrate by sputtering one target, a target for forming the next film can be simultaneously sputtered. Therefore, the time for bliss sputtering and the opening and closing of the shutter can be omitted, and multilayer film formation can be performed at high speed with a simple configuration.

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

第1図、第2図、第3図および第4図はそれぞれ本発明
の実施例を示す図、 第5図は従来の多層膜形成装置を示す図である。 1.51.61・・・イオンガン、 2.52・・・グリッド、 3.53.63・・・イオンビーム、 4・・・ターゲットホルダ、 5.8,7,8,9.10・・・ターゲット、15・・
・基板、 l6・・・シャッタ。
FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4 each show an embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a conventional multilayer film forming apparatus. 1.51.61...Ion gun, 2.52...Grid, 3.53.63...Ion beam, 4...Target holder, 5.8,7,8,9.10... Target, 15...
- Board, l6...Shutter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)基板上に多層膜を形成する装置において、複数のタ
ーゲットを装着でき、かつ回転可能なターゲットホルダ
と、 該ターゲットホルダに装着された複数のターゲットのう
ち相隣る2個のターゲットに同時にイオンビームを照射
するための少なくとも1個のイオンガンと、 前記2個のターゲットからスパッタされた粒子のうち、
一方のターゲットからのスパッタ粒子が前記基板に到達
するのを妨げるための隔壁とを具えたことを特徴とする
多層膜形成装置。
[Claims] 1) An apparatus for forming a multilayer film on a substrate, comprising: a rotatable target holder to which a plurality of targets can be attached; and two adjacent targets among the plurality of targets attached to the target holder. at least one ion gun for simultaneously irradiating two targets with an ion beam; and particles sputtered from the two targets,
A multilayer film forming apparatus comprising a partition wall for preventing sputtered particles from one target from reaching the substrate.
JP63028836A 1988-02-12 1988-02-12 Multilayered film forming device Pending JPH01205071A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63028836A JPH01205071A (en) 1988-02-12 1988-02-12 Multilayered film forming device

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JP63028836A JPH01205071A (en) 1988-02-12 1988-02-12 Multilayered film forming device

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0417672A (en) * 1990-05-10 1992-01-22 Hitachi Ltd Ion beam sputtering apparatus and its operation
US6238531B1 (en) 1998-06-05 2001-05-29 International Business Machines Corporation Method and apparatus to improve the properties of ion beam deposited films in an ion beam sputtering system
JP2007077493A (en) * 2005-09-15 2007-03-29 Applied Materials Gmbh & Co Kg Coating machine and method for operating a coating machine

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