JPH0428863A - Method and device for forming film - Google Patents

Method and device for forming film

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JPH0428863A
JPH0428863A JP13401790A JP13401790A JPH0428863A JP H0428863 A JPH0428863 A JP H0428863A JP 13401790 A JP13401790 A JP 13401790A JP 13401790 A JP13401790 A JP 13401790A JP H0428863 A JPH0428863 A JP H0428863A
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JP
Japan
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plasma
target
substrate
magnetic field
film
Prior art date
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Application number
JP13401790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Iwao Watanabe
巌 渡辺
Yasuhiro Torii
鳥居 康弘
Masaru Shimada
勝 嶋田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH0428863A publication Critical patent/JPH0428863A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily form a multilayer film consisting of plural materials in a short time by providing a mechanism for deflecting plasma from its source with a magnetic field, generated from its source, and successively irradiating plural targets with the plasma. CONSTITUTION:A magnetic field is generated by a magnet coil 5A so that the magnetic poles of the coils 5A and magnet coil 1C close to each other are different, and hence the line of magnetic force generated from the coil 1C of an ECR plasma source is deflected toward a target 4A, and the plasma produced from the source 1 is sent to the target 4A as the plasma current 8A along the line of magnetic force. A voltage is then impressed on the plasma source 1 and/or the target 4A to accelerate the ion in the plasma current 8A, then the target 4A is irradiated with the ion to carry out the sputtering, thereby a film is formed on a substrate 3. When the sputtering of the target 4A is finished, a target 4B is sputtered in the same way, and a film is formed on the substrate 3. Consequently, the process is changed in a short time, and plural films are easily laminated on the substrate 3.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野J 本発明は、複数の異なった物質からなるスパッタターゲ
ットから交互に膜物質を供給し基板に膜形成する装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application J] The present invention relates to an apparatus for forming a film on a substrate by alternately supplying film materials from sputter targets made of a plurality of different materials.

[従来の技術ル −ザー反射鏡の作製やレンズなどへの無反射膜を形成す
るためには、光学的性質の異なる複数の物質を層状に形
成する必要がある。
[Prior Art] In order to manufacture a loser reflecting mirror or form an anti-reflection film on a lens, it is necessary to form layers of a plurality of substances having different optical properties.

かかる従来の層状膜形成装置の構成例を第6図に示す。An example of the configuration of such a conventional layered film forming apparatus is shown in FIG.

この装置は、スパッタ用のイオンビームを供給する第1
のイオン源21と、回転することにより各々ターゲット
材料を選択してイオン源21からイオンを照射して膜形
成物質を供給するスパッタターゲット22A、 22B
と、基板3と、その基板面にイオンを照射して基板面を
活性化させる第2のイオン源23とより構成されている
。イオンビームスパッタ法では、10−’〜10−’T
orr台の高真空で膜形成できるため、膜の付着力がつ
よく、また、高純度な膜を形成できる利点をもつ。さら
に、第2のイオン源23からのイオンビーム照射により
基板3の表面の清浄化や膜形成中の表面活性化を図るこ
とができるので、付着性がよく、ち密な膜が形成できる
という利点がある。
This device consists of a first
an ion source 21, and sputter targets 22A and 22B that rotate to select target materials and irradiate ions from the ion source 21 to supply film forming substances.
, a substrate 3, and a second ion source 23 that activates the substrate surface by irradiating the substrate surface with ions. In the ion beam sputtering method, 10-' to 10-'T
Since the film can be formed in a high vacuum on an ORR stage, it has the advantage of having strong film adhesion and being able to form a highly pure film. Furthermore, the ion beam irradiation from the second ion source 23 can clean the surface of the substrate 3 and activate the surface during film formation, which has the advantage that a dense film with good adhesion can be formed. be.

[発明が解決しようとする課題1 しかしながら、かかる従来技術では、上述したように、
2台のイオン源21と23を用いる必要があり、制御や
構造が複雑になるという問題がある。
[Problem to be Solved by the Invention 1] However, as mentioned above, in such conventional technology,
There is a problem in that it is necessary to use two ion sources 21 and 23, which complicates the control and structure.

また、従来例では、2種のターゲット22Aおよび22
Bを各々反対側に設け、ターゲット保持具22を回転さ
せることによりスパッタされるターゲットを切り替えて
いるが、水等による冷却が必要なターゲット22Aと2
2Bとを機械的に切り替えるため、機構と制御が非常に
複雑になり、しかもまた、時間もかかる。さらに、ター
ゲット数を増やすためには、ターゲット支持回転面を増
設する必要があるので、装置が大きくなるとともに装置
構造や制御が飛躍的に複雑になるという問題がある。す
なわち、従来技術には以下の問題点がある。
In addition, in the conventional example, two types of targets 22A and 22
B are provided on opposite sides, and the target to be sputtered is switched by rotating the target holder 22. However, targets 22A and 2 that require cooling with water etc.
2B and 2B, the mechanism and control are very complicated and also time consuming. Furthermore, in order to increase the number of targets, it is necessary to add more target support rotating surfaces, which causes the problem that the device becomes larger and the device structure and control become dramatically more complicated. That is, the conventional technology has the following problems.

■イオン源を2台設置する必要がある。■It is necessary to install two ion sources.

■ターゲットの切り替えに時間がかかる。■It takes time to switch targets.

■ターゲットの種類を増やすと構造や制御が非常に複雑
になる。
■Increasing the number of target types makes the structure and control extremely complex.

そこで、本発明の目的は、複数のターゲットからの膜物
質の供給の切り替えが短時間に、かつ、容易にできる膜
形成装置および方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus and method that can easily switch the supply of film materials from a plurality of targets in a short time.

本発明の他の目的は、プラズマによる基板の清浄化およ
び活性化をも膜形成と同一のプラズマ生成源で行うこと
ができる膜形成装置および方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a film forming apparatus and method in which cleaning and activation of a substrate by plasma can be performed using the same plasma generation source as for film formation.

[課題を解決するための手段1 このような目的を達成するために、本発明装置は、基板
を保持する部材と、プラズマを生成するプラズマ生成源
と、前記基板と前記プラズマ生成源のプラズマ引出し開
口とを結ぶ方向から離れた位置に設置され、膜形成元素
を供給するターゲットを有するターゲット部と、前記プ
ラズマ生成源からの前記プラズマを前記ターゲットへ曲
げて輸送する磁場を発生する磁場発生源とを具えたこと
を特徴とする。
[Means for Solving the Problems 1] In order to achieve such an object, the apparatus of the present invention includes a member that holds a substrate, a plasma generation source that generates plasma, and a plasma extractor for the substrate and the plasma generation source. a target part that is installed at a position away from the direction connecting the opening and has a target that supplies film-forming elements; and a magnetic field generation source that generates a magnetic field that bends and transports the plasma from the plasma generation source to the target. It is characterized by having the following.

ここで、前記ターゲット部は、前記方向と交差する方向
に配置された少くとも1個のターゲットを有することが
できる。
Here, the target section may include at least one target arranged in a direction intersecting the direction.

前記磁場発生源は、前記ターゲット部のターゲット面に
対して垂直な方向の成分をもつ磁場を発生することがで
きる。
The magnetic field generation source can generate a magnetic field having a component in a direction perpendicular to a target surface of the target section.

さらにまた、前記プラズマ生成源からのプラズマを前記
基板を保持する部材に曲げて輸送する磁場を発生する第
2の磁場発生源を有することもできる。
Furthermore, it is also possible to include a second magnetic field generation source that generates a magnetic field that bends and transports the plasma from the plasma generation source to the member that holds the substrate.

プラズマ生成源はECRプラズマ源とすることもできる
The plasma generation source can also be an ECR plasma source.

本発明方法は、基板上に多層膜を形成するにあたり、プ
ラズマ生成源からのプラズマを磁場によって曲げて、前
記基板と前記プラズマ生成源のプラズマ引出し開口とを
結ぶ方向から離れた位置に配置され、膜形成元素を供給
するターゲットを有するターゲット部に輸送する工程と
、前記多層膜を構成する各層の膜物質に応じて前記磁場
の発生を制御して、前記プラズマの前記ターゲットの輸
送を制御する工程とを具えたことを特徴とする。
In the method of the present invention, when forming a multilayer film on a substrate, plasma from a plasma generation source is bent by a magnetic field and placed at a position away from a direction connecting the substrate and a plasma extraction opening of the plasma generation source, a step of transporting film-forming elements to a target portion having a target for supplying the film-forming elements; and a step of controlling the transport of the target of the plasma by controlling the generation of the magnetic field according to the film material of each layer constituting the multilayer film. It is characterized by having the following.

ここで、前記プラズマを第2の磁場によって曲げて前記
基板に向けて輸送する工程と、前記基板の清浄化工程お
よび活性化工程において、前記第2の磁場を発生させる
よう制御する工程とをさらに具えることもできる。
Here, the step of bending the plasma by a second magnetic field and transporting it toward the substrate, and the step of controlling to generate the second magnetic field in the cleaning step and the activation step of the substrate, It can also be equipped.

[作 用1 本発明によれば、プラズマ生成源からのプラズマの輸送
される方向を、磁場発生源に対する電気的制御により短
時間に制御性よく制御できるので、膜形成にあたって、
供給する膜物質を切り替えたり、あるいはプラズマを基
板に向けて基板の清浄化や活性化を行うことができるの
で、複雑な構成の多層膜を容易に形成できる。特に、本
発明は、酸化物高温超伝導体のように、4種以上の元素
が層状に並んだ結晶構造を持つ物質の膜を原子層単位で
形成するような、供給物質のひんばんな切り替えを必要
とする膜形成法の高速化に非常に有効である。
[Function 1] According to the present invention, the direction in which plasma is transported from the plasma generation source can be controlled in a short time and with good controllability by electrically controlling the magnetic field generation source.
Since the film material to be supplied can be changed or plasma can be directed toward the substrate to clean or activate the substrate, multilayer films with complex configurations can be easily formed. In particular, the present invention aims at rapid switching of supplied materials to form a film of a material having a crystalline structure in which four or more elements are arranged in layers, such as an oxide high-temperature superconductor, in atomic layer units. This is very effective for speeding up film formation methods that require

[実施例1 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example 1 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図に本発明の一実施例を示す。第1図において、1
は、ECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマ源であ
り、プラズマ室IAと、プラズマ室IAの真空を封止す
るとともにマイクロ波をプラズマ室IAに導入するマイ
クロ波導入窓IBと、ECR放電に必要な強度の磁界を
プラズマ室IAに発生するマグネットコイルICとから
構成されている。、2は、ECRプラズマ源1に電圧な
印加できるように、ECRプラズマ源1を真空チャンバ
7に絶縁して接地するためのリング状絶縁体である。3
は、基板ホルダ6に固定された基板であり、4A、4B
は、それぞれスパッタターゲットである。5A、 5B
はマグネットコイルである。8A、 8B、 8Gは、
それぞれECRプラズマ源1で生成され磁力線によって
輸送されるプラズマ流を示すもので、マグネットコイル
5A、 5Bの動作の形態に応じて、符号8A、8B、
8Cで示すように輸送される。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In Figure 1, 1
is an ECR (electron cyclotron resonance) plasma source, which includes a plasma chamber IA, a microwave introduction window IB that seals the vacuum of the plasma chamber IA and introduces microwaves into the plasma chamber IA, and the intensity required for ECR discharge. It consists of a magnet coil IC that generates a magnetic field in the plasma chamber IA. , 2 is a ring-shaped insulator for insulating and grounding the ECR plasma source 1 from the vacuum chamber 7 so that a voltage can be applied to the ECR plasma source 1. 3
are the substrates fixed to the substrate holder 6, 4A, 4B
are sputter targets, respectively. 5A, 5B
is a magnetic coil. 8A, 8B, 8G are
Each shows a plasma flow generated by the ECR plasma source 1 and transported by magnetic lines of force, and is designated by symbols 8A, 8B, and 8B depending on the operation mode of the magnet coils 5A and 5B.
It is transported as shown in 8C.

本実施例は、ECRプラズマ源1で生成したプラズマ流
をマグネットコイル5Aおよび/または5Bで発生した
磁力線によりターゲット4Aまたは4Bへ照射するとと
もに照射されたターゲットに負の電圧を印加してプラズ
マ流中のイオンを加速してターゲットに入射させ、ター
ゲット物質をスパッタして基板3上に膜を形成するもの
である。
In this embodiment, the plasma flow generated by the ECR plasma source 1 is irradiated onto the target 4A or 4B by magnetic lines of force generated by the magnet coils 5A and/or 5B, and a negative voltage is applied to the irradiated target. The ions are accelerated and made incident on the target, and the target material is sputtered to form a film on the substrate 3.

本実施例の動作を説明する。まず、基板の清浄化および
基板面の活性化を図るときの動作を説明する。ECRプ
ラズマ源1にスパッタ用ガスとしてArをガス圧1〜5
xlO−’Torr程度になるように流し、マグネット
コイルICにより、プラズマ室IA内のマイクロ波導入
窓IB付近でプラズマ室IAの軸方向に875〜100
0ガウス程度の磁場を発生させる。
The operation of this embodiment will be explained. First, the operation for cleaning the substrate and activating the substrate surface will be explained. Ar is applied to the ECR plasma source 1 as a sputtering gas at a gas pressure of 1 to 5.
xlO-' Torr, and the magnet coil IC generates a current of 875 to 100 Torr in the axial direction of the plasma chamber IA near the microwave introduction window IB in the plasma chamber IA.
Generates a magnetic field of approximately 0 Gauss.

2.45GHzのマイクロ波を導入窓IBを通してプラ
ズマ室IAに導入させると、ECR放電によりプラズマ
が発生する。発生したプラズマはマグネットコイルIC
の発生する磁力線によってプラズマ流8Cのように基板
3へ輸送され、その基板面の清浄化や活性化に利用され
る。このとき、基板3および/またはECRプラズマ源
1に電圧を印加して、入射するプラズマ流8C中のイオ
ンを加速して基板3へのイオン入射エネルギーを増加さ
せ、イオンの衝撃効果を強めることもできる。
When a 2.45 GHz microwave is introduced into the plasma chamber IA through the introduction window IB, plasma is generated by ECR discharge. The generated plasma is transferred to a magnetic coil IC.
It is transported to the substrate 3 like a plasma flow 8C by the lines of magnetic force generated by the magnetic field, and is used for cleaning and activating the substrate surface. At this time, a voltage may be applied to the substrate 3 and/or the ECR plasma source 1 to accelerate the ions in the incident plasma flow 8C to increase the ion incident energy to the substrate 3 and strengthen the ion bombardment effect. can.

次に、スパッタターゲットから膜物質を供給するときの
動作を説明する。マグネットコイル5Aによりコイル5
AとコイルICの互いに近い方の磁極が異なるように磁
場を発生すると、ECRプラズマ源1のコイルICが発
生する磁力線はターゲット4Aの方に曲げられるので、
ECRプラズマ源1で発生したプラズマはその磁力線に
沿って輸送されて、プラズマ流8Aのようにターゲット
4Aに到達する。
Next, the operation when supplying a film material from a sputter target will be explained. Coil 5 by magnet coil 5A
If a magnetic field is generated so that the magnetic poles of A and coil IC that are closer to each other are different, the lines of magnetic force generated by coil IC of ECR plasma source 1 will be bent toward target 4A.
The plasma generated in the ECR plasma source 1 is transported along its magnetic field lines and reaches the target 4A like a plasma flow 8A.

なお、磁力線をターゲット4Aの方に曲げる手段として
、マグネットコイル5Bにより、コイル5BとコイルI
Cの互いに近い方の磁極が等しくなるように磁場を発生
させてもよい。
In addition, as a means to bend the lines of magnetic force toward the target 4A, the magnetic coil 5B connects the coil 5B and the coil I.
The magnetic field may be generated so that the magnetic poles of C that are closer to each other are equal.

あるいはまた、コイル5Aと5Bの双方を同時に利用し
てもよい。
Alternatively, both coils 5A and 5B may be used simultaneously.

次に、ECRプラズマ源1および/またはターゲット4
Aに電圧を印加することにより、プラズマ流8A中のイ
オンを加速してターゲット4Aに照射させ、これらイオ
ンによりターゲット4Aをスパッタし、得られた膜形成
物質を基板3に供給する。
Next, ECR plasma source 1 and/or target 4
By applying a voltage to A, ions in the plasma flow 8A are accelerated and irradiated onto the target 4A, the target 4A is sputtered by these ions, and the obtained film-forming substance is supplied to the substrate 3.

次に、印加した電圧を切り、コイル5Aの動作を止め、
コイル5Bにより磁界をコイル5BとECRプラズマ源
1のコイルICの互いに近い側の磁極が異なるように発
生させる等、上記と同様の操作により、プラズマ流を符
号8Bで示すようにターゲット4Bに輸送する。ターゲ
ット4Bおよび/またはECRプラズマ源1に電圧を印
加してプラズマ流中のイオンを加速してターゲット4B
に照射することにより、ターゲット4Bをスパッタして
膜物質を基板3に供給する。このような操作を繰り返す
ことにより、異なる組成、または、物質からなる多層膜
を基板3上に積層することができろ。
Next, cut off the applied voltage, stop the operation of the coil 5A,
The plasma flow is transported to the target 4B as shown by reference numeral 8B by the same operation as above, such as generating a magnetic field by the coil 5B so that the magnetic poles of the coil 5B and the coil IC of the ECR plasma source 1 nearer to each other are different. . A voltage is applied to the target 4B and/or the ECR plasma source 1 to accelerate the ions in the plasma stream to generate the target 4B.
By irradiating the target 4B with sputtering, the film material is supplied to the substrate 3 by sputtering the target 4B. By repeating such operations, multilayer films made of different compositions or substances can be laminated on the substrate 3.

このように、本発明では膜物質供給源の切り替えを、選
択したターゲットとコイルへの通電という電気的な操作
で行うため、かかる切り替えを、瞬時にしかも複雑な機
構なしに行える。また、プラズマ流8Cにより基板3へ
のイオン照射も可能であり、基板清浄化用や基板面活性
化用の2合口のイオン源を必要としないという利点があ
る。
As described above, in the present invention, switching of the membrane material supply source is performed by electrical operation of energizing the selected target and coil, and therefore, such switching can be performed instantaneously and without a complicated mechanism. Further, the substrate 3 can be irradiated with ions by the plasma flow 8C, and there is an advantage that two ion sources for cleaning the substrate and activating the substrate surface are not required.

さらに、ECRプラズマ源1は10−’Torr台のガ
ス圧で動作し10−’Torr台のガス圧で高密度プラ
ズマを容易に生成できるので、この生成したプラズマを
ターゲット4A、4Bに輸送してスパッタに利用する本
発明は、このような低ガス圧で安定にかつ高速に膜形成
できるという利点をもっている。しかもまた、プラズマ
流の密度は、ECRプラズマ源1への投入マイクロ波パ
ワー等によって容易に変化させることができるので、タ
ーゲット4A 4Bへの印加電圧を一定にしておいて、
ターゲット4A 4Bに入射するイオン電流を変化でき
るなど制御性に優れるという利点をもつ。
Furthermore, since the ECR plasma source 1 operates at a gas pressure on the order of 10-'Torr and can easily generate high-density plasma at a gas pressure on the order of 10-'Torr, the generated plasma can be transported to the targets 4A and 4B. The present invention utilized for sputtering has the advantage of being able to form a film stably and at high speed at such a low gas pressure. Moreover, since the density of the plasma flow can be easily changed by changing the microwave power input to the ECR plasma source 1, etc., the voltage applied to the targets 4A and 4B can be kept constant.
It has the advantage of excellent controllability, such as being able to change the ion current incident on the targets 4A and 4B.

なお、本実施例では、動作を簡単に説明するために、タ
ーゲット4A、 4Bを2個用いた例を示したが、基板
3とEC,Rプラズマ源lとを結ぶ方向に対し、同心円
上に3個以上のターゲットを配置することにより、上記
説明と同様の操作で4個あるいはそれ以上の個数のター
ゲットから任意所望の順序で膜物質を基板3に供給でき
る。
In this example, in order to easily explain the operation, an example was shown in which two targets 4A and 4B were used, but the By arranging three or more targets, the film material can be supplied to the substrate 3 from four or more targets in any desired order by the same operation as described above.

また、第1図の実施例では、ターゲット4A、 4Bの
主面が基板3の主面と垂直になるように配置されている
が、磁力線によってターゲット4A、 4Bまでプラズ
マ流8A、 8Bを曲げて輸送しているのに対して5第
2図のように、ターゲット4A、4Bの主面を基板3の
主面に対し角度を付けて設置することもできる。ターゲ
ット面を基板3に向けることにより膜形成速度の向上を
図ることができる。
In addition, in the embodiment shown in FIG. 1, the main surfaces of the targets 4A and 4B are arranged perpendicular to the main surface of the substrate 3, but the plasma flows 8A and 8B are bent by magnetic lines of force to reach the targets 4A and 4B. Although the targets 4A and 4B are being transported, the main surfaces of the targets 4A and 4B can also be set at an angle to the main surface of the substrate 3, as shown in FIG. By directing the target surface toward the substrate 3, the film formation rate can be improved.

さらにまた、酸化物や窒化物の膜を形成する場合のよう
に、膜形成中に酸化や窒化の促進を図る必要がある場合
には、プラズマa1とプラズマ流の出る開口2を基板3
に向けて配置するとよい。
Furthermore, when it is necessary to promote oxidation or nitridation during film formation, such as when forming an oxide or nitride film, the plasma a1 and the opening 2 from which the plasma flow exits are connected to the substrate 3.
It is best to place it facing towards.

このように配置すれば、プラズマ流を符号8A、 8B
で示すように曲げてターゲット4A、4Bに輸送してス
パッタしているときにも、酵素や窒素の反応性が強い中
性ラジカルは直進して基板3に入射するので、膜物質を
基板3に供給すると同時に酸化や窒化の促進が図れる。
If arranged in this way, the plasma flow will be 8A, 8B.
Even when sputtering is carried out by bending and transporting to the targets 4A and 4B as shown in , the highly reactive neutral radicals of enzymes and nitrogen go straight and enter the substrate 3, so the film material is not transferred to the substrate 3. Oxidation and nitridation can be promoted at the same time as supply.

ラジカル等の直進による基板3への入射を避ける方向に
プラズマ源1を配置することもできる。
The plasma source 1 can also be arranged in a direction that avoids straight radicals and the like from entering the substrate 3.

なお、第1図示の実施例では、ターゲット4A、 4B
にシャッタを設けてない例を説明したが、一方のターゲ
ットからの物質が他方のターゲットの表面に付着して、
ターゲットを切り替えた場合の形成膜の組成が乱れるの
を防止するために、ターゲット面付近にシャッタを設置
しても良い。
In addition, in the embodiment shown in the first figure, targets 4A and 4B
We explained an example in which a shutter is not installed in the target, but material from one target adheres to the surface of the other target,
In order to prevent the composition of the formed film from being disturbed when the target is switched, a shutter may be installed near the target surface.

このシャッタとしては、粒子のターゲット面への付着を
防止する機能があれば良いため簡易な構造でよく、シャ
ッタを付加しても装置の機構や制御はほとんど複雑にな
らない。
This shutter may have a simple structure as long as it has a function of preventing particles from adhering to the target surface, and the addition of the shutter does not substantially complicate the mechanism or control of the apparatus.

同様の効果を得る手段として、一方のタープ・ントが他
方のターゲットを見込む角度が小さくなるようにターゲ
ットを横に並置する方法もある。このようにターゲット
類を配置すれば、一方のターゲットから他方のターゲッ
トへの物質の付着はシャッタを設けなくとも無視できる
Another way to achieve a similar effect is to arrange the targets side by side so that the angle at which one target looks into the other target is reduced. If the targets are arranged in this way, the adhesion of substances from one target to the other can be ignored even without providing a shutter.

第3図(A)および(B)は、この場合のターゲット配
置の一例を示す本発明実施例の、それぞれ、正面図およ
び側面図である。ここで、スパッタターゲット4Aおよ
び4Bは、第3図(B)に示すように、ECRプラズマ
源1と基板3とを結ぶ方向に対して、横方向に並置され
る。この場合、ターゲット4Aと4Bとの間では、互い
に相手方を見込む角度が小さいので、一方のターゲット
からの物質が他方のターゲットに付着するおそれはほと
んどない。
FIGS. 3A and 3B are a front view and a side view, respectively, of the embodiment of the present invention showing an example of target arrangement in this case. Here, the sputter targets 4A and 4B are arranged in parallel in the lateral direction with respect to the direction connecting the ECR plasma source 1 and the substrate 3, as shown in FIG. 3(B). In this case, since the angle at which targets 4A and 4B look at each other is small, there is almost no possibility that substances from one target will adhere to the other target.

第4図(A)および(B)は本発明のさらに他の実施例
を示す、それぞれ、正面図および側面図である。この実
施例では、スパッタターゲット4Aおよび4Bを、それ
らの主面を互いに角度をもつように配置する。この場合
には、両ターゲット4Aと4Bとの間で互いに相手方を
見込む角度が大きくなるので、じゃま板9を両ターゲッ
ト4Aと4Bとの間に配設し、それにより、一方のター
ゲットから他方のターゲットへの膜物質の付着を防止す
るようにする。このようにすれば、一方のタープ・ント
から他方のターゲットへの粒子の付着がじゃま板9によ
って防止されるので、各層の純度が高い膜を形成できる
FIGS. 4A and 4B are a front view and a side view, respectively, showing still another embodiment of the present invention. In this embodiment, sputter targets 4A and 4B are arranged so that their main surfaces are at an angle to each other. In this case, since the angle at which targets 4A and 4B look at each other becomes large, the baffle plate 9 is disposed between both targets 4A and 4B, thereby allowing one target to look at the other. Try to prevent film substances from adhering to the target. In this way, the baffle plate 9 prevents particles from adhering from one tarp to the other target, so that a film with high purity in each layer can be formed.

第5図(A)および(B)は、それぞれ、本発明の他の
実施例の構成を示す正面図および側面図である。この実
施例では、基板ホルダ6の周囲に磁場生成源としてのマ
グネットコイル10を配置する。
FIGS. 5A and 5B are a front view and a side view, respectively, showing the configuration of another embodiment of the present invention. In this embodiment, a magnet coil 10 is arranged around the substrate holder 6 as a magnetic field generation source.

残余の構成は第3図(A)およびCB)に示した実施例
と同様とする。ここで、プラズマ生成源1からのプラズ
マは、磁場生成源10により生成された磁場により基板
3へ曲げて輸送され、基板3へのプラズマ照射を行う。
The remaining configuration is the same as the embodiment shown in FIGS. 3(A) and CB). Here, the plasma from the plasma generation source 1 is bent and transported to the substrate 3 by the magnetic field generated by the magnetic field generation source 10, and the substrate 3 is irradiated with plasma.

ターゲット4A、 4Bと基板3へのプラズマ照射の切
り替えは、上記実施例1と同様に、マグネットコイル5
A、 5Bとマグネットコイル10との間で通電状態を
切り替え、以て磁場の発生を切り替えることによって行
う。このようにターゲット4A、 4Bと基板3とを配
置すれば、ターゲット4A、 4Bの基板3に対する見
込角を大きくとれるので、膜形成速度を向上させること
ができる。
Switching of plasma irradiation to the targets 4A, 4B and the substrate 3 is performed by switching the magnet coil 5 as in the first embodiment.
This is done by switching the energization state between A, 5B and the magnet coil 10, thereby switching the generation of the magnetic field. By arranging the targets 4A, 4B and the substrate 3 in this way, the angle of view of the targets 4A, 4B with respect to the substrate 3 can be increased, so that the film formation rate can be improved.

なお、この場合にも、ターゲット4A、 4Bに対する
じゃま板9を設けた第4図FA)および(B)の実施例
と同様に、ターゲット4A、 4Bに対してじゃま板を
配置することもできる。
In this case as well, baffle plates can be provided for the targets 4A and 4B, similar to the embodiments of FIGS. 4FA) and 4B in which baffle plates 9 are provided for the targets 4A and 4B.

以上に述べた本発明実施例の説明においては、複数のタ
ーゲット部を設けた場合を示したが、単一のターゲット
による膜形成においても、本発明を用いれば、単一のプ
ラズマ源で、基板表面の清浄化、活性化およびスパッタ
膜形成ができ、装置構成が大幅に簡易化できるという利
点がある。
In the above description of the embodiments of the present invention, the case where a plurality of target parts are provided has been shown, but even in film formation using a single target, if the present invention is used, a single plasma source can be used to form a film on the substrate. It has the advantage that the surface can be cleaned, activated, and sputtered film can be formed, and the device configuration can be greatly simplified.

[発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、プラズマ生成源
からのプラズマの輸送される方向を、磁場発生源に対す
る電気的制御により短時間に制御性よく制御できるので
、膜形成にあたって、供給する膜物質を切り替えたり、
あるいはプラズマを基板に向けて基板の清浄化や活性化
を行うことができるので、複雑な構成の多層膜を容易に
形成できる。特に、本発明は、酸化物高温超伝導体のよ
うに、4種以上の元素が層状に並んだ結晶構造を持つ物
質の膜を原子層単位で形成するような、供給物質のひん
ばんな切り替えを必要とする膜形成法の高速化に非常に
有効である。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the direction in which plasma is transported from the plasma generation source can be controlled in a short time and with good controllability by electrically controlling the magnetic field generation source. For this purpose, the membrane material to be supplied may be changed,
Alternatively, since the substrate can be cleaned or activated by directing plasma toward the substrate, a multilayer film with a complicated structure can be easily formed. In particular, the present invention aims at rapid switching of supplied materials to form a film of a material having a crystalline structure in which four or more elements are arranged in layers, such as an oxide high-temperature superconductor, in atomic layer units. This is very effective for speeding up film formation methods that require

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

第1図から第5図は、本発明における実施例の概略図、 第6図は従来の膜形成装置の概略図である。 1・・・ECR(電子サイクロトロン共鳴)マ源、 IA・・・プラズマ室、 1B・・・マイクロ波導入窓、 IC・・・マグネットコイル、 2・・・リング状絶縁体、 ブラダ 3・・・基板、 4A・・・ターゲット、 4B・・・ターゲット・ 5A・・・マグネットコイル、 5B・・・マグネットコイル、 6・・・基板ホルダ、 8A・・・プラズマ流、 8B・・・プラズマ流、 8C・・・プラズマ流、 9・・・じゃま板、 lO・・・マグネットコイル、 21・・・第1イオン源、 22・・・保持具、 22A、22B・・・スパッタターゲット、23・・・
第2イオン源。
1 to 5 are schematic diagrams of embodiments of the present invention, and FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional film forming apparatus. 1... ECR (Electron Cyclotron Resonance) source, IA... Plasma chamber, 1B... Microwave introduction window, IC... Magnet coil, 2... Ring-shaped insulator, Bladder 3... Substrate, 4A... Target, 4B... Target, 5A... Magnet coil, 5B... Magnet coil, 6... Substrate holder, 8A... Plasma flow, 8B... Plasma flow, 8C ... Plasma flow, 9... Baffle plate, lO... Magnet coil, 21... First ion source, 22... Holder, 22A, 22B... Sputter target, 23...
Second ion source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)基板を保持する部材と、 プラズマを生成するプラズマ生成源と、 前記基板と前記プラズマ生成源のプラズマ引出し開口と
を結ぶ方向から離れた位置に設置され、膜形成元素を供
給するターゲットを有するターゲット部と、 前記プラズマ生成源からの前記プラズマを前記ターゲッ
トへ曲げて輸送する磁場を発生する磁場発生源と を具えたことを特徴とする膜形成装置。 2)前記ターゲット部は、前記方向と交差する方向に配
置された少くとも1個のターゲットを有することを特徴
とする請求項1記載の膜形成装置。 3)前記磁場発生源は、前記ターゲット部のターゲット
面に対して垂直な方向の成分をもつ磁場を発生すること
を特徴とする請求項1または2に記載の膜形成装置。 4)前記プラズマ生成源からのプラズマを前記基板を保
持する部材に曲げて輸送する磁場を発生する第2の磁場
発生源を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かの項に記載の膜形成装置。 5)プラズマ生成源はECRプラズマ源であることを特
徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の膜形成装
置。 6)基板上に多層膜を形成するにあたり、 プラズマ生成源からのプラズマを磁場によって曲げて、
前記基板と前記プラズマ生成源のプラズマ引出し開口と
を結ぶ方向から離れた位置に配置され、膜形成元素を供
給するターゲットを有するターゲット部に輸送する工程
と、 前記多層膜を構成する各層の膜物質に応じて前記磁場の
発生を制御して、前記プラズマの前記ターゲットの輸送
を制御する工程と を具えたことを特徴とする膜形成方法。 7)前記プラズマを第2の磁場によって曲げて前記基板
に向けて輸送する工程と、 前記基板の清浄化工程および活性化工程において、前記
第2の磁場を発生させるよう制御する工程と をさらに具えたことを特徴とする膜形成方法。
[Scope of Claims] 1) A member that holds a substrate, a plasma generation source that generates plasma, and a member that is installed at a position away from a direction connecting the substrate and a plasma extraction opening of the plasma generation source, and that includes a film forming element. What is claimed is: 1. A film forming apparatus comprising: a target section having a target that supplies a target; and a magnetic field generation source that generates a magnetic field that bends and transports the plasma from the plasma generation source to the target. 2) The film forming apparatus according to claim 1, wherein the target section has at least one target arranged in a direction intersecting the direction. 3) The film forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the magnetic field generation source generates a magnetic field having a component in a direction perpendicular to a target surface of the target section. 4) The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second magnetic field generation source that generates a magnetic field that bends and transports plasma from the plasma generation source to a member that holds the substrate. film forming equipment. 5) The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the plasma generation source is an ECR plasma source. 6) When forming a multilayer film on a substrate, the plasma from the plasma generation source is bent by a magnetic field.
a step of transporting the film material of each layer constituting the multilayer film to a target section having a target arranged at a position away from the direction connecting the substrate and the plasma extraction opening of the plasma generation source and supplying film forming elements; A method for forming a film, comprising the step of controlling generation of the magnetic field in accordance with the above to control transport of the target in the plasma. 7) The method further comprises: bending the plasma by a second magnetic field and transporting it toward the substrate; and controlling the generation of the second magnetic field in the substrate cleaning step and the activation step. A film forming method characterized by:
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