JPH04116160A - Film forming device - Google Patents
Film forming deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、スパッタリング蒸着により皮膜を形成する装
置に関するもので、電子部品(プリント基板、半導体等
)、光学部品、センサー、!ff気記録媒体、超伝導部
品等の製造や2表面改質、新素材創製などに幅広く応用
できる。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention relates to an apparatus for forming a film by sputtering vapor deposition, and is applicable to electronic components (printed circuit boards, semiconductors, etc.), optical components, sensors,! It can be widely applied to the production of FF recording media, superconducting parts, etc., surface modification, and the creation of new materials.
代表的な物理的蒸着法としてスパッタリングと真空蒸着
が広く使われている。スバ・ツタリングは真空蒸着法に
比べて、膜質が強固、化合物や合金等の複雑な組成の薄
膜作成が容易、凹凸のある面にも均一に膜が形成される
、膜厚制御が容易、など多くの利点があるので、最近で
は物理的奈着の主力技術となりつつある。Sputtering and vacuum deposition are widely used as typical physical vapor deposition methods. Compared to vacuum evaporation, Suba Tsutaring has stronger film quality, it is easier to create thin films with complex compositions such as compounds and alloys, it forms films uniformly even on uneven surfaces, and it is easier to control film thickness. Due to its many advantages, it has recently become the go-to technique for physical dressing.
このスパッタリング法の原理を次に説明する。The principle of this sputtering method will be explained next.
スパッタリング法では、10−2〜1O−3Torrの
アルゴンガス中で基板(被蒸着物)とターゲット(茎着
物質)とを所定の間隔(通常20〜60Mくらい)で対
向させ、基板とターゲットの間に直流(金属等の導電性
ターゲットの場合)あるいは高周波(導電性5非導電性
ターゲット共に適用可)を印加して、両者間にグロー放
電を生じさせる。そうすると、これによって発生したア
ルゴンイオン(Ar’)がターゲットに衝突する。この
時のスパッタ作用によってターゲット表面からターゲッ
トの原子状微粒子が放出され、これが基板に衝突・堆積
して皮膜となる。In the sputtering method, a substrate (object to be evaporated) and a target (substance deposited) are opposed to each other at a predetermined distance (usually about 20 to 60 M) in an argon gas atmosphere of 10-2 to 1 O-3 Torr, and a gap between the substrate and the target is formed. Direct current (in the case of a conductive target such as metal) or high frequency (applicable to both conductive and non-conductive targets) is applied to generate a glow discharge between the two. Then, the argon ions (Ar') generated thereby collide with the target. At this time, atomic fine particles of the target are ejected from the target surface by the sputtering action, and these particles collide and deposit on the substrate to form a film.
第2図は、スパッタリング法による従来の皮膜形成装置
の一例を示す図である。真空チャンバー(1)内は、1
0−2〜1O−3Torrのアルゴンガス分圧に保持さ
れる。その中に基板(3)が基板支持装置(6)によっ
て固定され、水冷ジャケット(2)によって冷却される
。基板に対向してターゲット(5)がターゲット支持装
置(7)によって固定される。電源および制御装置(8
)によって基板(3)とターゲット(5)の間に直流ま
たは高周波が印加されるとグロー放電が発生し、基板(
3)上に皮膜(4)が形成される。なお直流を印加する
場合には、基板(3)をアノード、ターゲット(5)を
カソードとする。FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional film forming apparatus using a sputtering method. Inside the vacuum chamber (1), 1
The argon gas partial pressure is maintained at 0-2 to 1 O-3 Torr. A substrate (3) is fixed therein by a substrate support device (6) and cooled by a water cooling jacket (2). A target (5) is fixed by a target support device (7) facing the substrate. Power supply and control equipment (8
) when a direct current or high frequency is applied between the substrate (3) and the target (5), a glow discharge occurs and the substrate (
3) A film (4) is formed on top. Note that when direct current is applied, the substrate (3) is used as an anode and the target (5) is used as a cathode.
従来のスパッタリングによる蒸着では、基板(3)の全
面に皮膜を形成させるために、ターゲット(5)と基板
(3)の寸法(対向部の形状、面積)を同じに揃えてい
た。すなわち、ターゲット(5)の寸法に相当する基板
(3)上の領域にのみ皮膜が形成されるので、基板(3
)上の限られた領域にのみ皮膜を形成する場合を除いて
、基板(3)とターゲット(5)は同一寸法にしておき
、かつ位置ずれかないように基板(3)とターゲット(
5)を正確に対向させていた。In conventional sputtering vapor deposition, in order to form a film on the entire surface of the substrate (3), the target (5) and the substrate (3) have the same dimensions (shape and area of opposing parts). In other words, since the film is formed only on the area on the substrate (3) corresponding to the size of the target (5),
), except when forming a film only on a limited area on the substrate (3) and the target (5), keep the substrate (3) and the target (5) the same size, and make sure that the substrate (3) and the target (5) are not misaligned.
5) were placed exactly opposite each other.
基板(3)は蒸着中にターゲットの茎発粒子の衝突。The substrate (3) is bombarded with target particles during deposition.
堆積によって温度が上昇する。したがって熱膨張によっ
て変形したり、あるいは蒸着状態が変化して膜質が変っ
たりする恐れがある。そこで通常は水冷ジャケット方式
によって冷却される。水冷ジャケット(2)は、汎用的
に各種サイズの基板をセントできるようになっている。Deposition increases temperature. Therefore, there is a risk that the film may be deformed due to thermal expansion or that the deposition state may change and the film quality may change. Therefore, it is usually cooled by a water cooling jacket method. The water cooling jacket (2) is designed to be able to accommodate various sizes of substrates for general purposes.
一方ターゲソト(5)も、アルゴンイオンの衝突によっ
て温度が上昇し、熱膨張によって変形したり割れたりす
る恐れがある。これを防止するためには金属でバックア
ップする必要がある。ターゲットとバンクアップ金属は
通常ろう付は等で接合される。On the other hand, the temperature of the target material (5) also increases due to collisions with argon ions, and there is a risk that it may be deformed or cracked due to thermal expansion. To prevent this, it is necessary to back it up with metal. The target and bank-up metal are usually joined by brazing or the like.
[発明が解決しようとする課題]
従来の皮膜形成装置においては、ターゲットにバックア
ップ金属をろう付は等で接合するので、ターゲットは高
価なものとなり、材質にもよるが、直径50m+nの円
板状で一最に30〜50万円と高価である。しかもター
ゲットは消耗品なので、真空蒸着法に比べてスパッタリ
ングでは材料費がかさむ。[Problems to be Solved by the Invention] In conventional film forming apparatuses, backup metal is joined to the target by brazing or the like, so the target is expensive, and although it depends on the material, it has a disk shape with a diameter of 50 m + n. First of all, it is expensive at 300,000 to 500,000 yen. Moreover, since the target is a consumable item, sputtering costs more materials than vacuum evaporation.
また、大型のターゲットは製作困難なので、スパッタリ
ングによる薄着では基板サイズが制限される。Furthermore, since it is difficult to manufacture large targets, thin deposition by sputtering limits the substrate size.
さらに、皮膜の厚さを基板上において変えることができ
ない。すなわち、厚さが均一な皮膜しか形成することが
できないので、基板上において皮膜の厚さを変化させね
ばならない用途には不向きである。Furthermore, the thickness of the coating cannot be varied on the substrate. That is, since it is possible to form only a film with a uniform thickness, it is not suitable for applications where the thickness of the film must be varied on the substrate.
本発明は、上記のような従来の問題点を解消し、小型の
ターゲットで大面積の皮膜を形成でき、また基板上で皮
膜の厚さを変えることもでき、更にターゲット費用を削
減した皮膜形成装置を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, makes it possible to form a film over a large area with a small target, and allows the thickness of the film to be changed on the substrate, further reducing the cost of the target. The purpose is to provide equipment.
本発明は、前記目的を達成するために、基板に対向して
設けられ、同対向部の面積が上記基板よりも小さいター
ゲット;上記基板と上記ターゲットとの距離を一定に保
持したまま上記基板と上記ターゲットとを相対移動させ
る手段;および上記基板と上記ターゲットとの間にグロ
ー放電を起こさせる手段を具備したことを特徴とする皮
膜形成装置を提案するものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a target that is provided opposite to a substrate and has a smaller area of the opposing portion than the substrate; The present invention proposes a film forming apparatus characterized by comprising means for relatively moving the target; and means for causing glow discharge between the substrate and the target.
本発明においては、ターゲットの寸法を基板の寸法より
も小型にし、かつ基板を固定してターゲットを移動させ
るか、ターゲットを固定して基板を移動させるか、ある
いは基板とターゲットを同時に移動させるかのいずれか
の方法で、基板とターゲットとを相対移動させるととも
に、基板の全面(蒸着される側の面)にわたって均一に
ターゲットと基板の間にグロー放電を発生させることに
より、基板上に均一な蒸着膜を形成させる。また、移動
の速度、軌跡(方向)を制御することにより、基板上に
おいて任意の膜厚分布をつくることもできる。In the present invention, the dimensions of the target are made smaller than those of the substrate, and the target is moved while the substrate is fixed, the target is fixed and the substrate is moved, or the substrate and target are moved simultaneously. Either method allows for uniform deposition on the substrate by moving the substrate and target relative to each other and generating glow discharge uniformly between the target and the substrate over the entire surface of the substrate (the side to be deposited). Form a film. Further, by controlling the speed and trajectory (direction) of movement, it is possible to create an arbitrary film thickness distribution on the substrate.
第1図は本発明の一実施例を示す図である。この図にお
いて、前記第2図により説明した従来のものと同様の部
分については、冗長になるのを避けるため、同一の符号
を付は詳しい説明を省く。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In this figure, in order to avoid redundancy, the same reference numerals are given to the same parts as those of the conventional device explained with reference to FIG. 2, and detailed explanation thereof will be omitted.
本実施例においては、ターゲ・ノド05)が基板(3)
よりも小型化され、かつ駆動装置(9)によって基板に
対向して移動するようになっている。その他の構造は前
記第2図により説明した従来のものと同様である。In this example, the target node 05) is the substrate (3).
It is smaller in size and is moved opposite the substrate by a drive device (9). The rest of the structure is the same as the conventional one explained with reference to FIG. 2 above.
このような装置において、基板(3)とそれよりも小型
のターゲット09との間にグロー放電を発生させると、
基板(3)上のターゲット05)に相対する領域に、タ
ーゲット材料が蒸着する。この際にターゲット0ωを基
板(3)に対して一定距離を保ちつつ移動させてゆくと
、基板(3)全面(ターゲットと相対している側)にわ
たって均一に蒸着が行われ皮膜が形成される。本実施例
によれば、ターゲットθつが従来の場合に比べて小型化
できるので、コストが安くなる。In such a device, when a glow discharge is generated between the substrate (3) and the smaller target 09,
A target material is deposited on the substrate (3) in an area facing the target 05). At this time, if the target 0ω is moved while maintaining a constant distance from the substrate (3), the vapor deposition will be performed uniformly over the entire surface of the substrate (3) (the side facing the target) and a film will be formed. . According to this embodiment, since the target θ can be made smaller than in the conventional case, the cost is reduced.
上記実施例においては、固定された基板(3)に対して
ターゲット05)を移動させたが、ターゲットを固定し
ておいて基板の方を移動させても、上記と同じ作用によ
り、基板全面に皮膜が形成される。In the above embodiment, the target 05) was moved relative to the fixed substrate (3), but even if the target is fixed and the substrate is moved, the same effect as described above will cause the entire surface of the substrate to be covered. A film is formed.
また、基板とターゲットとを同時に移動させても、同様
に、基板全面に皮膜が形成される。Further, even if the substrate and target are moved simultaneously, a film is similarly formed over the entire surface of the substrate.
基板とターゲットとを相対移動させる方法としては、平
行移動、回転、ジグザグ移動など種々あるが、重複しな
いように均等に行なうことが茎着膜の厚さを均一にする
ためのポンイトとなる。また、逆に、移動の速度、軌跡
(方向)を制御することにより、基板上に形成される皮
IQの厚さを、基板上の所定の位置において所定の値に
、調装することができる。There are various methods for relatively moving the substrate and target, such as parallel movement, rotation, and zigzag movement, but the key to making the thickness of the stem-attached film uniform is to move them evenly without overlapping. Conversely, by controlling the speed and trajectory (direction) of movement, the thickness of the skin IQ formed on the substrate can be adjusted to a predetermined value at a predetermined position on the substrate. .
本発明によれば、次の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
■ 基板よりも小型のターゲ・ノドを用いることにより
ターゲットの費用を削成することができる。■ Target cost can be reduced by using a target node that is smaller than the substrate.
■ 小型のターゲットで大面積の皮膜形成が可能。■ Capable of forming a film on a large area with a small target.
■ 基板上において皮膜の厚さを変えることができる。■ The thickness of the film can be changed on the substrate.
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図はスパンタ
リング法による従来の皮膜形成装置の一例を示す図であ
る。
1 真空チ中ンハー
3・・・基板。
5・・・ターゲット(固定)
7・・・ターゲット支持装置
B・・・電源および制御装置
9・・・ターゲット駆動装置
15・・・ターゲット(可動)。
2・・・水冷ジャケット9
4・・・皮膜。
6・・・基板支持装置
第1図
代 理 人 弁理士
板間 暁
(外2名)
第2図FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional film forming apparatus using a sputtering method. 1 Vacuum chamber 3...Substrate. 5...Target (fixed) 7...Target support device B...Power source and control device 9...Target drive device 15...Target (movable). 2... Water cooling jacket 9 4... Film. 6...Substrate support device (Fig. 1) Agent: Patent attorney Akatsuki Itama (2 others) Fig. 2
Claims (1)
よりも小さいターゲット;上記基板と上記ターゲットと
の距離を一定に保持したまま上記基板と上記ターゲット
とを相対移動させる手段;および上記基板と上記ターゲ
ットとの間にグロー放電を起こさせる手段を具備したこ
とを特徴とする皮膜形成装置。a target provided opposite to the substrate, the area of the opposing portion being smaller than the substrate; means for relatively moving the substrate and the target while maintaining a constant distance between the substrate and the target; and the substrate. A film forming apparatus characterized by comprising means for causing glow discharge between the target and the target.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23238090A JPH04116160A (en) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | Film forming device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23238090A JPH04116160A (en) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | Film forming device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04116160A true JPH04116160A (en) | 1992-04-16 |
Family
ID=16938327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23238090A Pending JPH04116160A (en) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | Film forming device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04116160A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007043058A (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Avms Corp Ltd | Metal catalyst doping device for low temperature silicon crystallization and doping method utilizing the same |
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-
1990
- 1990-09-04 JP JP23238090A patent/JPH04116160A/en active Pending
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