JPH01283372A - Magnetron sputtering device - Google Patents

Magnetron sputtering device

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JPH01283372A
JPH01283372A JP11399688A JP11399688A JPH01283372A JP H01283372 A JPH01283372 A JP H01283372A JP 11399688 A JP11399688 A JP 11399688A JP 11399688 A JP11399688 A JP 11399688A JP H01283372 A JPH01283372 A JP H01283372A
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JP
Japan
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substrate
magnetic field
magnetic
target
magnet
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JP11399688A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Kanda
英一 神田
Kunio Hata
畑 邦夫
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To easily form a magnetic film having an excellent magnetic characteristic by providing an annular superconducting member around a substrate, and blocking a leakage magnetic field toward the substrate from the outside. CONSTITUTION:An annular recess 21b is provided at a part of the cover 21a of a vacuum vessel 21 enclosing the thin film forming substrate 7, and the annular coil 22 consisting of a superconducting member is arranged in the recess 21b. A specified electric power is supplied between a target 5 and a substrate holder 6 to generate a plasma discharge, and magnetron sputtering is carried out. The penetration of the generated magnetic field 9 extending from a magnet 4 on the target 5 side to the substrate 7 into the coil 22 is blocked by the complete diamagnetism of the superconducting coil 22. Accordingly, a magnetic film can be formed on the surface of the substrate 7 without being affected by the generated magnetic field 9.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 各種の磁性膜等を形成するマグネトロンスパッタリング
装置に関し、 スパッタリング中において基板側へ干渉するターゲット
側のマグネットからの磁界を、超電導材の反磁性を利用
して阻止して、磁気特性の良好な磁性膜を容易に形成す
ることを目的とし、マグネットを内蔵したターゲット支
持体上に配置されたターゲットと薄膜形成用基板を対向
配置し、これらを収容した真空容器内をスパッタガス雰
囲気にした状態で該基板上にターゲット物質を被着形成
する装置構成において、前記薄膜形成用基板の周囲にリ
ング状の超電導部材を設けて、該基板に対する外部から
の漏洩磁界を遮断するように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding magnetron sputtering equipment for forming various magnetic films, etc., the magnetic field from the magnet on the target side, which interferes with the substrate side during sputtering, is used to utilize the diamagnetic property of superconducting material. A vacuum vessel containing a target placed on a target support with a built-in magnet and a thin film forming substrate placed facing each other for the purpose of easily forming a magnetic film with good magnetic properties. In an apparatus configuration in which a target material is deposited and formed on the substrate in a sputtering gas atmosphere inside, a ring-shaped superconducting member is provided around the thin film forming substrate to reduce leakage magnetic fields from the outside to the substrate. Configure to block.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はターゲット側のマグネット等からの発生磁界の
影響を受けずに各種磁性膜等を形成するマグネトロンス
パッタリング装置の改良に関するものである。
The present invention relates to an improvement in a magnetron sputtering apparatus that forms various magnetic films without being affected by the magnetic field generated by a magnet on the target side.

マグネトロンスパッタリング装置による成膜は、一般に
用いられているスパッタリング装置等での成lI%速度
に仕べて高速であり、しかも金属薄膜は勿論のこと磁性
膜や酸化膜、窒化膜、或いは硫化膜等の各種化合物薄膜
を容易に成膜可能としていることから、各種磁性膜、磁
性電極、或いは半導体集積回路素子等の製造分野におい
て広く用いられている。
Film formation using magnetron sputtering equipment is faster than the formation rate of commonly used sputtering equipment, and can be used not only for metal thin films but also for magnetic films, oxide films, nitride films, sulfide films, etc. It is widely used in the field of manufacturing various magnetic films, magnetic electrodes, semiconductor integrated circuit elements, etc. because it enables easy formation of various compound thin films.

このようなマグネトロンスパッタリング装置により磁性
膜、或いは磁場中で−・定方向に磁化容易軸を有する磁
性膜を形成する場合、ターゲット側のマグネソ)等から
の磁界の干渉により良好な磁性11りの形成を困難にし
−Cいる。このため、そのようなターゲット側マグネッ
トからの磁界の干渉のない良好な磁性膜を容易に形成し
得る装置構成が必要とされている。
When forming a magnetic film or a magnetic film having an axis of easy magnetization in a certain direction in a magnetic field using such a magnetron sputtering device, it is possible to form a good magnetic layer due to the interference of the magnetic field from the magnetron on the target side. -C makes it difficult. Therefore, there is a need for an apparatus configuration that can easily form a good magnetic film without such interference of the magnetic field from the target-side magnet.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のマグネトロンスパッタリング装置は第2図に示す
ように真空排気系及びスパッタ用ガス導入管2が付設さ
れた真空容器1のベース体側に、例えばヨークによって
磁気的に結合された円環状マグネットと中心円柱状マグ
ネットとからなる二重構成のマグネット4が内蔵された
水冷式のターケソト支持体3が配置され、その支持体3
上にターゲソl−5が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, a conventional magnetron sputtering apparatus has a base body side of a vacuum chamber 1 equipped with an evacuation system and a sputtering gas introduction pipe 2, and a circular magnet and a center circle that are magnetically coupled by, for example, a yoke. A water-cooled Turke Soto support 3 in which a double-configured magnet 4 consisting of a columnar magnet is disposed is disposed, and the support 3
A target sor l-5 is attached on top.

また該ターゲット5と対向して同容器1のカバ一体側に
、薄膜形成用基板7を支持した基板支持体6が配置され
ている。
Further, a substrate support 6 supporting a thin film forming substrate 7 is disposed on the cover-integrated side of the container 1, facing the target 5.

そして前記基板支持体6上に支持された基板7表面に薄
膜を被着さ廿るには、先ず真空排気系により所定の真空
度に排気された真空容器1内をアルゴン(Ar)ガスな
どのスパッタガス雰囲気にした後、ターゲット5と基板
支持体6間に電力供給部8により所定電力を供給する。
In order to deposit a thin film on the surface of the substrate 7 supported on the substrate support 6, first, the inside of the vacuum container 1, which is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the evacuation system, is filled with argon (Ar) gas or the like. After creating a sputtering gas atmosphere, a predetermined power is supplied between the target 5 and the substrate support 6 by the power supply section 8 .

この電力供給によりプラズマ放電が発生し、該プラズマ
は前記マグネット4よりターゲット5表面上に発生漏出
された円弧状の磁界9によって集束され、密度の高いプ
ラズマとなってそのスパックガスイオンが前記ターゲッ
ト5表面に衝突する。
Plasma discharge is generated by this power supply, and the plasma is focused by the arc-shaped magnetic field 9 generated and leaked from the magnet 4 onto the surface of the target 5, and becomes a high-density plasma, and the spuck gas ions are transferred to the target 5. Collision with a surface.

この結果、その表面よりターゲット物質がスパッタされ
て対向する前記基板7の表面に大きな成膜速度で薄膜を
形成している。
As a result, the target material is sputtered from the surface to form a thin film on the opposing surface of the substrate 7 at a high deposition rate.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

ところで十記したような従来のマグネI・ロンスパッタ
リング装置では、第2図に示すようにスパッタリング中
において前記マグネソ)・4よりターゲット5表面」二
に発生漏出する円弧状の磁界9の一部が対向する前記基
板7にも到達し、例えば該基板7上に磁性膜を被着形成
する場合には、その磁界9の干渉ににより形成される磁
性膜が磁化されてしまうという問題があった。
By the way, in the conventional Magne-Iron sputtering apparatus as mentioned above, as shown in FIG. The magnetic field 9 also reaches the opposing substrate 7, and when a magnetic film is deposited on the substrate 7, for example, there is a problem in that the magnetic film formed is magnetized due to the interference of the magnetic field 9.

また前記基板7の両側近傍に例えば一定方向に磁界をか
ける磁場イ]与用のマグネット(図示せず)を設GJ、
このマグネノI・による磁場中で前記基板71−に一定
方向に磁化容易軸を有する磁性膜を被着形成する場合、
前記クーケソト5表面上に発生漏出される磁界9の干渉
により形成された磁性膜の前記磁化容易軸の方向がずれ
たり、また乱れて良好な磁性膜が得られないといった欠
点があった。
Further, magnets (not shown) for applying a magnetic field in a certain direction are installed near both sides of the substrate 7,
When forming a magnetic film having an axis of easy magnetization in a certain direction on the substrate 71- in the magnetic field generated by Magneno I,
Due to the interference of the magnetic field 9 generated and leaked on the surface of the magnet 5, the direction of the axis of easy magnetization of the formed magnetic film is shifted or disturbed, resulting in a disadvantage that a good magnetic film cannot be obtained.

そこでこのような問題を解決するために、例えばターゲ
ット5と前記基板7との間隔を大きくするとか、また前
記基板7の両側近傍に設けた磁場付与用のマグネットの
磁界を強力にする等の方法による成膜も試みたが、この
ような方法にも自ずと限度があり、前記磁界9の干渉を
完全に排除することが困難であった。
Therefore, in order to solve such problems, methods such as increasing the distance between the target 5 and the substrate 7, or increasing the strength of the magnetic field of the magnets provided near both sides of the substrate 7 for applying magnetic fields, etc. An attempt was also made to form a film by using the method, but such a method naturally has its limitations, and it was difficult to completely eliminate the interference of the magnetic field 9.

本発明は上記した従来の問題点に鑑み、スパッタリング
中において基板側へ干渉するターゲット側のマグネット
からの磁界を、超電導材の反磁性を利用して阻止して、
磁気特性の良好な磁性膜を容易に形成し得る新規なマグ
ネトロンスパッタリング装置を提供することを目的とす
るものである。
In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention utilizes the diamagnetic property of superconducting material to block the magnetic field from the magnet on the target side that interferes with the substrate side during sputtering.
The object of the present invention is to provide a novel magnetron sputtering device that can easily form a magnetic film with good magnetic properties.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は上記した目的を達成するため、マグネットを内
蔵したターゲット支持体上に配置されたターゲツトと薄
膜形成用基板を対向配置し、これらを収容した真空容器
内をスパッタガス雰囲気にした状態で該基板上にターゲ
ット物質を被着形成する装置構成において、前記薄膜形
成用基板の周囲にリング状の超電導部材を設けて、該基
板に対する外部からの漏洩磁界を遮断するように構成す
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention arranges a target placed on a target support with a built-in magnet and a thin film forming substrate facing each other, and creates a sputtering gas atmosphere in a vacuum container containing them. In an apparatus configuration for depositing and forming a target material on a substrate, a ring-shaped superconducting member is provided around the thin film forming substrate to block leakage magnetic fields from the outside to the substrate.

〔作 用〕[For production]

本発明のマグネトロンスパッタリング装置では、マグネ
ットを内蔵したターゲット支持体上のターゲソI−と対
向配置された薄膜形成用基板の周囲にリング状の超電導
部材が設けられているため、該超電導部材を冷却して超
電導状態にして例えば磁性膜を成膜する。或いは同様に
前記リング状の超電導部材で囲まれた中の基板の両側近
傍に磁場付与用マグネットを設け、該超電導部材を冷却
して超電導状態にし、例えば一定方向に磁界をかけた磁
場中で磁性膜を成膜することにより、ターゲット側のマ
グネットから基板側へ波及する発生磁界は、超電導部材
の完全反磁性によりそのリング内に侵入することが阻止
され、該基板側への発生磁界の干渉が解消される。この
結果、前記発生磁界の影響のない磁性膜、或いは一定方
向に磁化容易軸を有する良好な磁性膜が得られる。
In the magnetron sputtering apparatus of the present invention, since a ring-shaped superconducting member is provided around the thin film forming substrate that is placed facing the target support I- on the target support with a built-in magnet, the superconducting member is cooled. For example, a magnetic film is formed by making the superconducting state into a superconducting state. Alternatively, similarly, magnets for applying a magnetic field are provided near both sides of the substrate surrounded by the ring-shaped superconducting member, and the superconducting member is cooled to be in a superconducting state, and for example, it becomes magnetic in a magnetic field applied in a certain direction. By forming the film, the generated magnetic field that spreads from the magnet on the target side to the substrate side is prevented from entering the ring due to the complete diamagnetic property of the superconducting member, and the interference of the generated magnetic field on the substrate side is prevented. It will be resolved. As a result, a magnetic film that is not affected by the generated magnetic field or a good magnetic film that has an axis of easy magnetization in a certain direction can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置
の一実施例を示す要部断面図であり、第2図と同等部分
には同一符号を付している。
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing an embodiment of a magnetron sputtering apparatus according to the present invention, and parts equivalent to those in FIG. 2 are given the same reference numerals.

この図による実施例が従来の第2図の例と異なる点は、
基板支持体6上に支持された薄膜形成用基板7の周囲に
対応する真空容器21のカバ一体21aの一部にリング
状の四部21hを設け、この凹部2Ib内にリング状の
超電導部材、例えば液体窒素(L−Nz)による冷却に
より臨界温度が得られるY−Ba−Cu−0系の超電導
コイル22(超電導リング体を用いてもよい)が配置さ
れている。
The difference between the embodiment shown in this figure and the conventional example shown in Fig. 2 is as follows.
A ring-shaped four part 21h is provided in a part of the cover unit 21a of the vacuum container 21 corresponding to the periphery of the thin film forming substrate 7 supported on the substrate support 6, and a ring-shaped superconducting member, e.g. A Y-Ba-Cu-0 based superconducting coil 22 (a superconducting ring body may be used) whose critical temperature is obtained by cooling with liquid nitrogen (L-Nz) is arranged.

このような装置により前記基板支持体6上の薄膜形成用
基板7表面に磁性膜を成膜するに際しては、先ず前記基
板7が例えばNi−Fe等の磁性ターゲット5側のマグ
ネット4からの磁界9の影響を受けないように真空容器
21のカバ一体21aを上方に開けて離した状態で、該
カバ一体21aにおける超電導コイル22が配置された
リング状の凹部21b内に例えば液体液体窒素などの冷
媒24を充填し、該超電導コイル22を臨界温度以下に
冷却して超電導状態にした後、そのカバ一体21aを閉
めて真空容器21内を所定の真空度に排気し、アルゴン
(Ar)ガスなどのスパッタガス雰囲気にする。
When forming a magnetic film on the surface of the thin film forming substrate 7 on the substrate support 6 using such an apparatus, the substrate 7 is first exposed to the magnetic field 9 from the magnet 4 on the side of the magnetic target 5 such as Ni-Fe. With the cover 21a of the vacuum container 21 opened upward and separated so as not to be affected by the 24 and cool the superconducting coil 22 below the critical temperature to bring it into a superconducting state, close the cover 21a, evacuate the inside of the vacuum container 21 to a predetermined degree of vacuum, and fill it with argon (Ar) gas or the like. Create a sputtering gas atmosphere.

その後、前記磁性ターゲット5と基板支持体6間に電力
供給部8より所定電力を供給してプラズマ放電を発生さ
せて、従来と同様にマグネトロンスパンクリングを行う
ことにより、該ターゲット5例のマグネット4から基板
7側へ波及する発生磁界9は、前記超電導状態にある超
電導コイル22の完全反磁性によりそのコイル22内へ
の侵入が阻止される。
Thereafter, a predetermined power is supplied from the power supply unit 8 between the magnetic target 5 and the substrate support 6 to generate a plasma discharge, and magnetron spanking is performed in the same manner as in the past, thereby magnets 4 of the 5 targets are The generated magnetic field 9 that spreads to the substrate 7 side is prevented from penetrating into the coil 22 due to the complete diamagnetic property of the superconducting coil 22 in the superconducting state.

従って、前記基板7の表面への発生磁界9の影響がなく
、所謂発生磁界9により磁化されることのないNi−F
e等からなる磁性膜を形成することができる。
Therefore, there is no influence of the generated magnetic field 9 on the surface of the substrate 7, and Ni-F is not magnetized by the so-called generated magnetic field 9.
A magnetic film made of e.g.

一方、このような装置における前記超電導コイル22で
囲まれた中の薄膜形成用基板7の両側近傍に、図示のよ
うに磁場付与用マグネット23を設けて前述したと同様
に超電導コイル22を冷却して超電導状態にし、例えば
該基板7の一定方向に磁界をかけた磁場中でNi−Fe
等からなる磁性膜を成膜する場合においても、前記ター
ゲット5側のマグネット4から基板7側へ波及する発生
磁界9が超電導コイル22の完全反磁性によって該コイ
ル22内に侵入することが阻止されることから、前記磁
界9の干渉が解消される。この結果、前記発生磁界9等
の影響がなく、かつ一定方向に磁化容易軸を有する良好
な磁性膜を得ることができる。
On the other hand, as shown in the figure, magnetic field imparting magnets 23 are provided near both sides of the thin film forming substrate 7 surrounded by the superconducting coil 22 in such an apparatus, and the superconducting coil 22 is cooled in the same manner as described above. For example, Ni-Fe is made into a superconducting state in a magnetic field applied in a certain direction of the substrate 7.
Even when forming a magnetic film made of a superconducting coil 22, the generated magnetic field 9 that spreads from the magnet 4 on the target 5 side to the substrate 7 side is prevented from penetrating into the superconducting coil 22 due to the complete diamagnetic property of the superconducting coil 22. Therefore, the interference of the magnetic field 9 is eliminated. As a result, it is possible to obtain a good magnetic film that is not affected by the generated magnetic field 9 and the like and has an axis of easy magnetization in a certain direction.

なお、上記した磁場中で磁性膜を成膜する場合、その磁
場、即ち前記磁場付与用マグネット23より基板7に対
して一定方向に付与する磁界9は、周囲に設けた11j
記超電導コイル22の超電導状態で原理的に保存される
が、外部からの磁界は排除される。
Note that when forming a magnetic film in the above-described magnetic field, the magnetic field, that is, the magnetic field 9 applied in a certain direction to the substrate 7 from the magnetic field applying magnet 23, is
In principle, the superconducting coil 22 is maintained in a superconducting state, but external magnetic fields are excluded.

また、前記ターゲソl−5側のマグネット4が電磁イ1
1で構成されている場合には、超電導コイル22を冷却
して超電導状態にした後、その電磁石に電流をill電
して磁化し、磁界を発生させるようにしてもよい。
Further, the magnet 4 on the target solenoid 1-5 side is connected to the electromagnetic magnet 1.
1, the superconducting coil 22 may be cooled to a superconducting state, and then a current may be applied to the electromagnet to magnetize it and generate a magnetic field.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以」−の説明から明らかなように、本発明に係るマグオ
、トロンスパッタリング装置によれば、基十反に対して
ターゲット側のマグ* y I・などからの発牛硼界を
影響させることなくマグネ1〜ロンスパツタリングが可
能なため、高品質な磁性膜、或いは一定方向に磁化容易
軸を有ず磁性膜等を容易に、かつ効率よく形成すること
が可能となる。
As is clear from the explanation below, according to the mago-tron sputtering apparatus according to the present invention, the emitting field from the mag*y I・ etc. on the target side does not affect the base material. Since magnetron sputtering is possible, it is possible to easily and efficiently form a high-quality magnetic film or a magnetic film that does not have an axis of easy magnetization in a certain direction.

従って、磁気記録媒体、或いは磁気ヘッドの電極等の製
造に適用して優れた効果を奏する。
Therefore, it can be applied to the manufacture of magnetic recording media or magnetic head electrodes, etc. with excellent effects.

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

第1図は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置
の一実施例を示す要部断面図、第2図は従来のマグネト
ロンスパッタリング装置を説明するための要部断面図で
ある。 第1図において、 3ターゲソ1へ支持体、4ばマグネット、5ばクーゲッ
ト、6ば基板支持体、7は薄膜形成用基板、8は電力供
給部、9は磁界、21は真空容器、21aばカバ一体、
21bは四部、22は超電導コイル、23ば磁場付与用
マグネット、24は冷媒をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing an embodiment of a magnetron sputtering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a main part of a conventional magnetron sputtering apparatus. In FIG. 1, 3 supports 1, 4 is a magnet, 5 is a cuget, 6 is a substrate support, 7 is a thin film forming substrate, 8 is a power supply section, 9 is a magnetic field, 21 is a vacuum container, and 21a is a substrate support. One cover,
Reference numeral 21b indicates four parts, 22 indicates a superconducting coil, 23 indicates a magnet for applying a magnetic field, and 24 indicates a refrigerant.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マグネット(4)を内蔵したターゲット支持体(
3)上に配置されたターゲット(5)と薄膜形成用基板
(7)を対向配置し、これらを収容した真空容器(21
)内をスパッタガス雰囲気にした状態で該基板(7)上
にターゲット物質を被着形成する装置構成において、 上記薄膜形成用基板(7)の周囲にリング状の超電導部
材(22)を設けて、該基板(7)に対する外部からの
漏洩磁界を遮断することを特徴とするマグネトロンスパ
ッタリング装置。
(1) Target support with built-in magnet (4) (
3) The target (5) placed above and the thin film forming substrate (7) are arranged facing each other, and a vacuum container (21) containing them is placed.
), in which a ring-shaped superconducting member (22) is provided around the thin film forming substrate (7); , a magnetron sputtering apparatus characterized in that it blocks leakage magnetic fields from the outside to the substrate (7).
(2)上記リング状の超電導部材(22)と薄膜形成用
基板(7)との間隙内に、磁場付与用のマグネット(2
3)を設けてなることを特徴とする請求項1に記載のマ
グネトロンスパッタリング装置。
(2) A magnet (2) for applying a magnetic field is placed in the gap between the ring-shaped superconducting member (22) and the thin film forming substrate (7).
3) The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, further comprising: 3).
JP11399688A 1988-05-10 1988-05-10 Magnetron sputtering device Pending JPH01283372A (en)

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Cited By (4)

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