JPH06102827B2 - Sputtering device - Google Patents
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- JPH06102827B2 JPH06102827B2 JP61066486A JP6648686A JPH06102827B2 JP H06102827 B2 JPH06102827 B2 JP H06102827B2 JP 61066486 A JP61066486 A JP 61066486A JP 6648686 A JP6648686 A JP 6648686A JP H06102827 B2 JPH06102827 B2 JP H06102827B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、スパッタリング装置に関し、特に、円筒形
ターゲットの軸方向に磁界を印加し、前記ターゲットの
中心軸近傍に基板または長尺体を配置して放電せしめ、
スパッタリングにより前記基板または長尺体上に薄膜を
形成する同軸逆マグネトロン形スパッタリング装置に関
するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sputtering apparatus, and in particular, a magnetic field is applied in the axial direction of a cylindrical target, and a substrate or a long body is arranged near the center axis of the target. And let it discharge,
The present invention relates to a coaxial inverse magnetron type sputtering apparatus for forming a thin film on the substrate or the elongated body by sputtering.
［従来の技術］および［発明が解決しようとする問題
点］ スパッタリング技術の改良過程において、第４図に概念
的に示すような古典的同軸マグネトロン形スパッタリン
グ装置が開発されている。この古典的同軸マグネトロン
形スパッタリング装置の極性を反対にしたものが、古典
的同軸逆マグネトロン形スパッタリング装置である。こ
れらの古典的マグネトロン形スパッタリング装置では、
磁界に垂直な方向に電子を円運動させることはできる
が、磁界と平行な方向に電子を運動させることはできな
い。そのため、雰囲気ガスのイオン化効率をそれほど大
きくすることはできず、成膜速度が遅い。[Prior Art] and [Problems to be Solved by the Invention] In the process of improving the sputtering technique, a classical coaxial magnetron type sputtering apparatus as conceptually shown in FIG. 4 has been developed. The classical coaxial magnetron-type sputtering apparatus is the classical coaxial inverse magnetron-type sputtering apparatus in which the polarities are reversed. In these classical magnetron type sputtering equipment,
Electrons can move circularly in the direction perpendicular to the magnetic field, but cannot move in the direction parallel to the magnetic field. Therefore, the ionization efficiency of the atmospheric gas cannot be increased so much, and the film formation rate is slow.
この欠点を改良するものとして、第５図および第６図に
それぞれ概念的に示すような磁石内蔵式スパッタリング
装置や陰極端板式スパッタリング装置が提案された。こ
れらのスパッタリング装置によれば、イオン化効率を高
めることはできるが、その反面、γ電子の衝撃による基
板の発熱が大きいという問題点がある。基板が発熱すれ
ば、その上に形成されている薄膜が基板内に拡散すると
いう障害も生じてくる。このことは、たとえば電子デバ
イスにとっては好ましくない。また、発熱のために基板
材料が軟化することもあり、たとえば張力下にある長尺
体では伸びが発生するということも生じてくる。In order to improve this drawback, a magnet built-in type sputtering apparatus and a cathode end plate type sputtering apparatus, which are conceptually shown in FIGS. 5 and 6, have been proposed. These sputtering devices can improve the ionization efficiency, but on the other hand, they have a problem that the heat of the substrate is large due to the impact of γ electrons. When the substrate heats up, there is a problem that the thin film formed on the substrate diffuses into the substrate. This is not desirable for electronic devices, for example. In addition, the substrate material may soften due to heat generation, and for example, elongation may occur in a long body under tension.
そこで、今日では、スパッタリング装置として大部分第
７図に概念的に示すようなプレーナマグネトロン形スパ
ッタリング装置が使用されている。この装置によれば、
上述した問題点は解消されるが、対象となるべき基板材
料に制限がある。すなわち、フィルムなどに対して連続
スパッタリングを施そうとする場合には、このプレーナ
マグネトロン形スパッタリング装置が有効である。しか
し、円筒状材料あるいは棒状材料などの外周面上に均一
に薄膜を形成しようとする場合には、プレーナマグネト
ロン形スパッタリング装置を使用すれば試料を回転させ
ることが必要となってくる。そのために、試料の全面に
所定厚さの被膜を得るには相当の長時間が必要となる。Therefore, as a sputtering apparatus, a planar magnetron type sputtering apparatus conceptually shown in FIG. 7 is mostly used today. According to this device,
Although the above-mentioned problems are solved, there are restrictions on the substrate material to be targeted. That is, this planar magnetron type sputtering apparatus is effective for performing continuous sputtering on a film or the like. However, in order to uniformly form a thin film on the outer peripheral surface of a cylindrical material or a rod-shaped material, it is necessary to rotate the sample if a planar magnetron type sputtering device is used. Therefore, it takes a considerably long time to obtain a coating film having a predetermined thickness on the entire surface of the sample.
さらに、γ電子のコレクタを別に設けたとしても、コレ
クタの陰になる部分で膜厚の不均一が生じたり、あるい
は、発熱したコレクタからの熱輻射によって基板が加熱
されたり、プラズマからの輻射による発熱が大きかった
りする。そのため、耐熱性の低い材料や細い線材に対し
て連続スパッタリングを行なうことは不可能であった。Furthermore, even if a separate collector for γ electrons is provided, the film thickness may be uneven in the shadow of the collector, or the substrate may be heated by the heat radiation from the heat-generated collector, or the radiation from the plasma may occur. There is a lot of fever. Therefore, it is impossible to perform continuous sputtering on a material having low heat resistance or a thin wire.
それゆえに、この発明の目的は、基板または長尺体の外
周全体に薄膜を形成しようとするものであって、その際
基板または長尺体の発熱を防止し、なおかつ成膜速度を
所定以上に維持し得るスパッタリング装置を提供するこ
とである。Therefore, an object of the present invention is to form a thin film on the entire outer periphery of a substrate or a long body, at which time the heat generation of the substrate or the long body is prevented, and at the same time, the film formation rate is not less than a predetermined value. It is to provide a sputtering device that can be maintained.
［問題点を解決するための手段］および［作用効果］ この発明に従ったスパッタリング装置は、円筒形ターゲ
ットの軸方向に磁界を印加し、前記ターゲットの中心軸
近傍に基板を配置して放電せしめ、スパッタリングによ
り前記基板上に薄膜を形成する同軸逆マグネトロン形ス
パッタリング装置であって、基板の周囲を囲むように陽
極を設け、この陽極は、内部に冷却水を通している管で
あることを特徴とする。[Means for Solving Problems] and [Operation and Effect] In a sputtering apparatus according to the present invention, a magnetic field is applied in the axial direction of a cylindrical target, a substrate is arranged in the vicinity of the central axis of the target, and discharge is performed. A coaxial inverse magnetron type sputtering apparatus for forming a thin film on the substrate by sputtering, wherein an anode is provided so as to surround the periphery of the substrate, and the anode is a tube through which cooling water is passed. .
また、この発明に従った他のスパッタリング装置は、円
筒形ターゲットの軸方向に磁界を印加し、前記ターゲッ
トの中心軸近傍に連続的に長尺体を供給して放電せし
め、スパッタリングにより前記長尺体上に薄膜を形成す
る同軸逆マグネトロン形スパッタリング装置であって、
長尺体の周囲を囲むように陽極を設け、この陽極は、内
部に冷却水を通している管であることを特徴とする。Another sputtering apparatus according to the present invention applies a magnetic field in the axial direction of a cylindrical target to continuously supply an elongated body in the vicinity of the center axis of the target to cause discharge, and the elongated body is formed by sputtering. A coaxial inverse magnetron type sputtering apparatus for forming a thin film on a body,
An anode is provided so as to surround the elongated body, and the anode is a pipe through which cooling water is passed.
基板または長尺体の周囲を囲むように陽極を設けている
ので、γ電子は陽極の方に吸収され、基板または長尺体
に衝突するγ電子の数は少なくなる。したがって、γ電
子の衝撃による基板または長尺体の著しい温度上昇や損
傷を防ぐことができる。Since the anode is provided so as to surround the periphery of the substrate or the elongated body, γ electrons are absorbed by the anode, and the number of γ electrons colliding with the substrate or the elongated body is reduced. Therefore, it is possible to prevent a remarkable temperature rise or damage of the substrate or the long body due to the impact of γ electrons.
円筒形ターゲットからスパッタされた原子や分子は色々
な方向に飛散するので、陽極が基板または長尺体を囲む
ように設けられていたとしても、基板または長尺体の外
周面上に均一な膜厚を得ることができる。Atoms and molecules sputtered from a cylindrical target scatter in various directions, so even if the anode is provided so as to surround the substrate or the elongated body, a uniform film is formed on the outer peripheral surface of the substrate or the elongated body. The thickness can be obtained.
基板または長尺体の周囲を囲むような陽極としては、色
々な態様のものが考えられる。たとえば、第１図に示す
ように、基板１の周囲を、ステンレス製金網からなる陽
極２で覆うことが考えられる。なお、図中、３はターゲ
ットで、４は電磁石である。また、別の態様として、円
筒形ターゲットとほぼ同心であり、かつ多数の小孔を有
する円筒形状の陽極も考えられる。しかし、本願発明者
は、金網陽極や円筒形状陽極を用いた場合には、その陽
極自体が著しく加熱されるおそれがあることを見出して
いる。その場合、陽極の損傷が著しいばかりではなく、
加熱された陽極からの輻射熱によって基板または長尺体
が加熱されるおそれもある。As the anode surrounding the periphery of the substrate or the elongated body, various embodiments are possible. For example, as shown in FIG. 1, it is conceivable to cover the periphery of the substrate 1 with an anode 2 made of stainless steel wire mesh. In the figure, 3 is a target and 4 is an electromagnet. Further, as another aspect, a cylindrical anode which is substantially concentric with the cylindrical target and has a large number of small holes is also conceivable. However, the inventor of the present application has found that when a wire mesh anode or a cylindrical anode is used, the anode itself may be significantly heated. In that case, not only is the damage to the anode significant,
The substrate or the long body may be heated by the radiant heat from the heated anode.
そこで、本願発明では、冷却機能を有している陽極を設
けている。第２図は、そのような好ましい陽極を示して
いる。図中、11は連続的に供給される長尺体であり、13
はターゲット、14は電磁石である。そして、陽極として
は、円筒形ターゲット13の中心軸の方向に螺旋状に延
び、かつ内部に冷却水を通しているスパイラル銅管12が
用いられている。Therefore, in the present invention, an anode having a cooling function is provided. FIG. 2 shows such a preferred anode. In the figure, 11 is a long body continuously supplied, and 13
Is a target and 14 is an electromagnet. As the anode, a spiral copper tube 12 is used, which spirally extends in the direction of the central axis of the cylindrical target 13 and allows cooling water to pass inside.
第３図も、好ましい態様となっている陽極の一例を示し
ている。図中、21は連続的に供給される長尺体であり、
22は円筒形ターゲットである。そして、長尺体21の周囲
を囲む陽極として、円筒形ターゲット22の中心軸と平行
に直線状に延び、かつ内部に冷却水を通している３本の
パイプ23が用いられている。この３本のパイプは、長尺
体21を囲むように円筒形ターゲット22の中心軸を中心と
した円軌道24に位置するようにされている。パイプ23の
数が１本や２本であっても長尺体21の温度上昇をある程
度は下げることができるが、不十分である。そのため、
第３図に示すような態様の陽極を用いる場合には、少な
くとも３本のパイプが必要となろう。FIG. 3 also shows an example of the anode in a preferable mode. In the figure, 21 is a long body continuously supplied,
22 is a cylindrical target. As the anode surrounding the elongated body 21, three pipes 23 extending linearly in parallel with the central axis of the cylindrical target 22 and passing cooling water inside are used. The three pipes are arranged in a circular orbit 24 around the central axis of the cylindrical target 22 so as to surround the elongated body 21. Even if the number of the pipes 23 is one or two, the temperature rise of the elongated body 21 can be reduced to some extent, but it is insufficient. for that reason,
If an anode of the type shown in FIG. 3 is used, then at least three pipes would be required.
以上のように、この発明は、同軸逆マグネトロン形スパ
ッタリング装置であって、基板または長尺体の周囲を囲
むように陽極を設け、その陽極が内部に冷却水を通して
いる管であることを特徴としているので、基板または長
尺体の温度上昇を防止し、なおかつ成膜速度を所定以上
に維持することができる。さらに、陽極の加熱および損
傷を防止することができる。このような効果を奏するこ
の発明は、電子デバイス、高熱によって軟化する素材、
張力を持った状態で供給される線や条などの長尺体をス
パッタリングするのに有効に利用される。As described above, the present invention is a coaxial inverse magnetron sputtering apparatus, characterized in that an anode is provided so as to surround the periphery of a substrate or a long body, and the anode is a tube through which cooling water is passed. Therefore, the temperature rise of the substrate or the long body can be prevented, and the film formation rate can be maintained at a predetermined value or higher. Furthermore, heating and damage to the anode can be prevented. The present invention having such an effect is an electronic device, a material softened by high heat,
It is effectively used for sputtering a long body such as a wire or a strip that is supplied with tension.
［実施例］ 実験例１ 第２図に示す装置を用いてスパッタリングを行なった。
長尺体11として鋼線を用い、中央部の温度を熱電対によ
って測定した。ターゲット13としては、99.99％のニッ
ケルからなり、内径100mmφ、外径110mmφ、長さ500mm
の円筒を用いた。この円筒形ターゲットの両端には、9
9.99％ニッケル製陰極端板が取付けられている。陽極12
として、外径5mm、内径3mmの銅管から作られ、直径60mm
φのスパイラル銅管を用いた。磁界は、外部に巻いたコ
イルにて、円筒形ターゲットの中央部にて260エルステ
ッドとなるように印加した。[Example] Experimental Example 1 Sputtering was performed using the apparatus shown in FIG.
A steel wire was used as the elongated body 11, and the temperature of the central portion was measured by a thermocouple. The target 13 is made of 99.99% nickel and has an inner diameter of 100 mmφ, an outer diameter of 110 mmφ, and a length of 500 mm.
The cylinder of was used. At the ends of this cylindrical target are 9
A cathode end plate made of 9.99% nickel is attached. Anode 12
Made from a copper tube with an outer diameter of 5 mm and an inner diameter of 3 mm, a diameter of 60 mm
A φ spiral copper tube was used. The magnetic field was applied by a coil wound outside so as to be 260 Oersted at the center of the cylindrical target.
なお、スパッタ条件は次のとおりであった。The sputtering conditions were as follows.
到達真空度:2×10-6Torr ガス圧:1×10-3Torr 投入パワー:400Watt DC この実験では、長尺体の温度上昇を防止し、なおかつ成
膜速度を所定以上に維持し得ることが認められる。Ultimate vacuum: 2 × 10 -6 Torr Gas pressure: 1 × 10 -3 Torr Input power: 400 Watt DC In this experiment, it is possible to prevent the temperature rise of the long body and to maintain the film formation rate above a predetermined level. Is recognized.
実験例２ 内径300mmφの銅からなる円筒形ターゲットの外面を水
冷し、その内部に10mm×100mm×1mm厚のアルミ板を設置
してスパッタリングを行なった。ターゲットの外周には
コイルを設け、ターゲットの中心部で400エルステッド
になるように磁界を印加した。Experimental Example 2 An outer surface of a cylindrical target made of copper having an inner diameter of 300 mmφ was cooled with water, and an aluminum plate having a thickness of 10 mm × 100 mm × 1 mm was placed inside the target for sputtering. A coil was provided on the outer periphery of the target, and a magnetic field was applied so that the magnetic field was 400 oersted at the center of the target.
なお、スパッタリング条件は次のとおりである。The sputtering conditions are as follows.
到達真空度:2×10-6Torr ガス圧:1×10-3Torr 投入パワー:600Watt 上記操作を10分間行なったところ、基板が350℃まで加
熱された。Ultimate vacuum: 2 × 10 −6 Torr Gas pressure: 1 × 10 −3 Torr Input power: 600 Watt When the above operation was performed for 10 minutes, the substrate was heated to 350 ° C.
円筒形ターゲットの中心軸に平行に２本の棒状の陽極を
設置して同じ操作を行なったところ、基板の温度上昇は
320℃までとなった。When two rod-shaped anodes were installed parallel to the central axis of the cylindrical target and the same operation was performed, the temperature rise of the substrate was
Up to 320 ° C.
次に、基板を取囲むように３本の棒状の陽極を設置して
同じ操作を行なったところ、基板の上昇温度は200℃ま
でとなった。Next, when three rod-shaped anodes were installed so as to surround the substrate and the same operation was performed, the temperature rise of the substrate reached 200 ° C.
第１図は、改良されたスパッタリング装置を概念的に示
す図である。第２図は、この発明の一実施例を概念的に
示す図である。第３図は、この発明の他の実施例を概念
的に示す図である。 第４図は、古典的同軸マグネトロン形スパッタリング装
置を概念的に示す図である。第５図は、磁石内蔵式スパ
ッタリング装置を概念的に示す図である。第６図は、陰
極端板式スパッタリング装置を概念的に示す図である。
第７図は、プレーナマグネトロン形スパッタリング装置
を概念的に示す図である。 図において、１は基板、２はステンレス製金網からなる
陽極、３はターゲット、４は電磁石、11は長尺体、12は
スパイラル銅管陽極、13はターゲット、14は電磁石、21
は長尺体、22はターゲット、23は陽極としてのパイプ、
24は円軌道を示す。FIG. 1 is a diagram conceptually showing an improved sputtering apparatus. FIG. 2 is a diagram conceptually showing one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram conceptually showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view conceptually showing a classical coaxial magnetron type sputtering apparatus. FIG. 5 is a diagram conceptually showing a magnet-containing sputtering apparatus. FIG. 6 is a diagram conceptually showing a cathode end plate type sputtering apparatus.
FIG. 7 is a diagram conceptually showing a planar magnetron type sputtering apparatus. In the figure, 1 is a substrate, 2 is an anode made of stainless steel wire mesh, 3 is a target, 4 is an electromagnet, 11 is a long body, 12 is a spiral copper tube anode, 13 is a target, 14 is an electromagnet, 21
Is a long body, 22 is a target, 23 is a pipe as an anode,
24 indicates a circular orbit.
Claims (6)
し、前記ターゲットの中心軸近傍に基板を配置して放電
せしめ、スパッタリングにより前記基板上に薄膜を形成
する同軸逆マグネトロン形スパッタリング装置におい
て、 前記基板の周囲を囲むように陽極を設け、 前記陽極は、内部に冷却水を通している管であることを
特徴とする、スパッタリング装置。1. A coaxial inverse magnetron sputtering apparatus for applying a magnetic field in the axial direction of a cylindrical target, disposing a substrate in the vicinity of the central axis of the target to cause discharge, and forming a thin film on the substrate by sputtering. An anode is provided so as to surround the periphery of the substrate, and the anode is a tube through which cooling water is passed.
延び、かつ内部に冷却水を通している螺旋管である、特
許請求の範囲第１項に記載のスパッタリング装置。2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the anode is a spiral tube that spirally extends in the direction of the central axis and has cooling water passed inside.
延び、かつ内部に冷却水を通している少なくとも３本の
パイプであり、 前記各パイプは、前記基板を囲むように前記中心軸を中
心とした円軌道に位置するようにされる、特許請求の範
囲第１項に記載のスパッタリング装置。3. The anode is at least three pipes that extend linearly in parallel with the central axis and pass cooling water inside, and each of the pipes has a central axis that surrounds the substrate. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the sputtering apparatus is positioned on a circular orbit around the center.
し、前記ターゲットの中心軸近傍に連続的に長尺体を供
給して放電せしめ、スパッタリングにより前記長尺体上
に薄膜を形成する同軸逆マグネトロン形スパッタリング
装置において、 前記長尺体の周囲を囲むように陽極を設け、 前記陽極は、内部に冷却水を通している管であることを
特徴とする、スパッタリング装置。4. A coaxial structure in which a magnetic field is applied in the axial direction of a cylindrical target, a long body is continuously supplied in the vicinity of the central axis of the target to cause discharge, and a thin film is formed on the long body by sputtering. In the inverse magnetron type sputtering apparatus, an anode is provided so as to surround the elongated body, and the anode is a tube through which cooling water is passed.
延び、かつ内部に冷却水を通している螺旋管である、特
許請求の範囲第４項に記載のスパッタリング装置。5. The sputtering apparatus according to claim 4, wherein the anode is a spiral tube that spirally extends in the direction of the central axis and has cooling water passing through the spiral tube.
延び、かつ内部に冷却水を通している少なくとも３本の
パイプであり、 前記各パイプは、前記長尺体を囲むように前記中心軸を
中心とした円軌道に位置するようにされる、特許請求の
範囲第４項に記載のスパッタリング装置。6. The anode is at least three pipes that extend linearly in parallel with the central axis and pass cooling water inside, and each of the pipes has the center so as to surround the elongated body. The sputtering apparatus according to claim 4, wherein the sputtering apparatus is positioned on a circular orbit around the axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61066486A JPH06102827B2 (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61066486A JPH06102827B2 (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Sputtering device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62222063A JPS62222063A (en) | 1987-09-30 |
| JPH06102827B2 true JPH06102827B2 (en) | 1994-12-14 |
Family
ID=13317168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61066486A Expired - Lifetime JPH06102827B2 (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06102827B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009140518A3 (en) * | 2008-05-14 | 2010-03-04 | Applied Materials, Inc. | Microwave-assisted rotatable pvd |
| US7993733B2 (en) | 2008-02-20 | 2011-08-09 | Applied Materials, Inc. | Index modified coating on polymer substrate |
| US8057649B2 (en) | 2008-05-06 | 2011-11-15 | Applied Materials, Inc. | Microwave rotatable sputtering deposition |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4962386A (en) * | 1972-10-20 | 1974-06-17 | ||
| JPS5141031A (en) * | 1974-10-05 | 1976-04-06 | Tomota Fukuda | SETSUCHAKUZA ISOSEIBUTSU |
| JPS5833306A (en) * | 1981-08-21 | 1983-02-26 | Chino Works Ltd | Input signal compensator |
-
1986
- 1986-03-24 JP JP61066486A patent/JPH06102827B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US8349156B2 (en) | 2008-05-14 | 2013-01-08 | Applied Materials, Inc. | Microwave-assisted rotatable PVD |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62222063A (en) | 1987-09-30 |
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