JPH0657422A - Dc magnetron sputtering device - Google Patents

Dc magnetron sputtering device

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Publication number
JPH0657422A
JPH0657422A JP23638192A JP23638192A JPH0657422A JP H0657422 A JPH0657422 A JP H0657422A JP 23638192 A JP23638192 A JP 23638192A JP 23638192 A JP23638192 A JP 23638192A JP H0657422 A JPH0657422 A JP H0657422A
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JP
Japan
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target
magnetron sputtering
film
protective film
magnetic field
Prior art date
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Application number
JP23638192A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Takagi
信二 高城
Masato Oishi
正人 大石
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
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Publication date
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Publication of JPH0657422A publication Critical patent/JPH0657422A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance the quality of a protective film by obviating the generation of abnormal electric discharge and preventing dust generation and to improve productivity by increasing the speed of forming the protective film in the production of the protective film for a magneto-optical disk, etc., by the DC magnetron sputtering device. CONSTITUTION:This DC magnetron sputtering device has a target 1 which is mounted on a rear plate 2, a magnetic field generator 14 which generates magnetic fields on the surface of this target, a cathode 3 which is mounted with the rear plate and a DC power source 7 which supplies direct electric power to this cathode. Further, an insulator 4 covering the circumferential surface of the target 1 and the surface peripheral edge of the rear plate 2 is provided. The magnetic field generator 14 is constituted of a magnet having the effect of sputtering the entire front surface of the target. The spacing between the target and the insulator is preferably <=0.5mm and the diameter of the target 150 to 260mm.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はDCマグネトロンスパッ
タ装置に関し、特に、例えば光磁気ディスク等に作製さ
れる保護膜を高速かつ高品質で作製するDCマグネトロ
ンスパッタ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC magnetron sputtering apparatus, and more particularly to a DC magnetron sputtering apparatus for producing a protective film produced on, for example, a magneto-optical disk at high speed and with high quality.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5を参照して、従来の光磁気ディスク
に形成される膜の構成について説明する。図5(A)の
構成例では、基板51の上に保護膜52、記録膜53、
保護膜52の順序で各膜が積層される。図5(B)の構
成例では、基板51の上に保護膜52、記録膜53、保
護膜52、反射膜54の順序で各膜が積層される。基板
51にはポリカーボネイトやガラス等が使用される。記
録膜53には希土類金属と遷移金属からなる合金、例え
ばTbFeCo,DyFeCo等が使用される。記録膜
53は、非常に酸化されやすいので、酸化防止機能を有
する保護膜52で保護される。また保護膜52は、光学
的に透明であり、その膜の光学特性を用いてC/N(ca
rrier/noise)比を向上させる。保護膜は、別名、誘電体
膜またはエンハンスト膜とも呼ばれる。保護膜の材料と
しては、例えば、SiN,SiO,AlN,TaO等が
使用される。反射膜54は、レーザ光を反射する膜であ
り、その材料としてはAl,AlTi,Au等が使用さ
れる。
2. Description of the Related Art The structure of a film formed in a conventional magneto-optical disk will be described with reference to FIG. In the configuration example of FIG. 5A, the protective film 52, the recording film 53, and
Each film is stacked in the order of the protective film 52. In the configuration example of FIG. 5B, each film is laminated on the substrate 51 in the order of the protective film 52, the recording film 53, the protective film 52, and the reflective film 54. Polycarbonate, glass, or the like is used for the substrate 51. For the recording film 53, an alloy composed of a rare earth metal and a transition metal, such as TbFeCo or DyFeCo, is used. Since the recording film 53 is very easily oxidized, it is protected by the protective film 52 having an antioxidant function. Further, the protective film 52 is optically transparent, and C / N (ca
Improve the rrier / noise) ratio. The protective film is also called as a dielectric film or an enhanced film. As the material of the protective film, for example, SiN, SiO, AlN, TaO or the like is used. The reflective film 54 is a film that reflects laser light, and its material is Al, AlTi, Au, or the like.

【0003】保護膜52の作製方法として、従来、原理
的にRF(高周波)マグネトロンスパッタ方式とDC
(直流)マグネトロンスパッタ方式の2つの方式が存在
する。以下に各スパッタ方式を説明する。現在ではRF
マグネトロンスパッタ方式が主流であるので、これを先
に説明し、DCマグネトロンスパッタ方式については相
違点を説明する。なお、保護膜としてSiN膜の例を説
明する。
As a method of forming the protective film 52, the RF (high frequency) magnetron sputtering method and the DC method have been used in principle.
There are two types of (DC) magnetron sputtering. Each sputtering method will be described below. RF now
Since the magnetron sputtering method is the mainstream, this will be described first, and the differences in the DC magnetron sputtering method will be described. An example of a SiN film will be described as the protective film.

【0004】図6は、RFマグネトロンスパッタ方式を
実施する装置を示す。61は裏板であり、62は裏板6
1の上に固定されたターゲットである。ターゲット62
は焼結体のSiNまたは高純度のSiである。63は、
マグネット64が内蔵されたカソードである。ターゲッ
ト62は裏板61を介してカソード63に取り付けられ
る。65は内部を所要の真空状態にできる反応室であ
る。カソード63は、絶縁物66を介して反応室65に
固定される。ターゲット63の内部には、ターゲット6
3を冷却するため、冷却水を矢印Aのように供給し、矢
印Bのように排出する。カソード63には、整合回路6
7を介して、例えば13.56MHzの高周波電源68
から電力を供給される。カソード63の周囲には、供給
された電力がターゲット62に集中するように、シール
ド69が配置される。ArガスとN2ガスは、それぞれ
バルブ70,71を通し、対応する供給管で反応室65
内に導入される。ArガスとN2ガスの流量は、図示し
ない流量計によって制御される。反応室65に導入され
たArガスとN2ガスは、バルブ72とオリフィス73
を通して排気される。反応室65の内部圧力は圧力計7
4で測定され、所望圧力になるように、オリフィス73
で排出量が調整される。上記のごとくArガスとN2
スの雰囲気中において、ターゲット62をRFマグネト
ロンスパッタすることにより、基板75の表面にSiN
膜を作製する。
FIG. 6 shows an apparatus for implementing the RF magnetron sputtering method. 61 is a back plate, and 62 is a back plate 6.
It is a target fixed on top of 1. Target 62
Is sintered SiN or high-purity Si. 63 is
It is a cathode having a magnet 64 built therein. The target 62 is attached to the cathode 63 via the back plate 61. Reference numeral 65 is a reaction chamber whose inside can be made into a required vacuum state. The cathode 63 is fixed to the reaction chamber 65 via an insulator 66. Inside the target 63, the target 6
To cool 3, cooling water is supplied as indicated by arrow A and discharged as indicated by arrow B. The cathode 63 has a matching circuit 6
7, for example, a 13.56 MHz high frequency power supply 68
Powered by. A shield 69 is arranged around the cathode 63 so that the supplied electric power is concentrated on the target 62. Ar gas and N 2 gas are passed through valves 70 and 71, respectively, and are supplied to the reaction chamber 65 through corresponding supply pipes.
Will be introduced in. The flow rates of Ar gas and N 2 gas are controlled by a flow meter (not shown). The Ar gas and the N 2 gas introduced into the reaction chamber 65 are supplied to the valve 72 and the orifice 73.
Exhausted through. The pressure inside the reaction chamber 65 is 7
Orifice 73 to obtain the desired pressure, measured at 4
The emission amount is adjusted by. As described above, the target 62 is RF magnetron sputtered in the atmosphere of Ar gas and N 2 gas, so that SiN is formed on the surface of the substrate 75.
Make a membrane.

【0005】図7は、DCマグネトロンスパッタ方式を
実施する装置を示す。図7に示す構成において、図6に
示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付
し、説明を省略する。ターゲット62は、P,B,S
b,As,Gaのうち少なくとも1つをドーピングした
Siで形成される。カソード63には、消弧回路76を
介して直流電源77から直流電力が供給される。Arガ
スとN2ガスの雰囲気中において、ターゲット62をD
Cマグネトロンスパッタすることにより、基板75の表
面にSiN膜を作製する。
FIG. 7 shows an apparatus for implementing the DC magnetron sputtering method. In the configuration shown in FIG. 7, elements substantially the same as the elements shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The target 62 is P, B, S
It is formed of Si doped with at least one of b, As, and Ga. DC power is supplied to the cathode 63 from a DC power supply 77 via an arc extinguishing circuit 76. In the atmosphere of Ar gas and N 2 gas, target 62
A SiN film is formed on the surface of the substrate 75 by C magnetron sputtering.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のDCマグネトロ
ンスパッタ方式では、図6に示すように、プラズマ放電
領域78が基板75とターゲット62の間の限定された
空間に形成され、反応室65の内部空間79の全体に広
がらない。このため、供給電力を大きくするか、または
基板75とターゲット62の間隔を短くすることによっ
て、SiN膜の成膜速度を大きくすることができる。
In the conventional DC magnetron sputtering method, as shown in FIG. 6, the plasma discharge region 78 is formed in the limited space between the substrate 75 and the target 62, and the inside of the reaction chamber 65 is formed. It does not spread over the entire space 79. Therefore, the deposition rate of the SiN film can be increased by increasing the power supply or shortening the distance between the substrate 75 and the target 62.

【0007】上記に対して、RFマグネトロンスパッタ
方式では、SiN膜の成膜速度を大きくすることができ
ない。すなわち、RFマグネトロンスパッタ方式では、
発生したプラズマが反応室65の内部空間79の全体に
広がるため、基板75がプラズマに直接にさらされる。
この状態で、成膜速度を高める目的で、供給電力を大き
くするかまたは基板75とターゲット62の間隔を短く
すると、イオンや電子等が基板62に入射する確率が大
きくなり、基板の温度が上昇し、基板の内部応力が大き
くなる。基板温度が大きくなると基板軟化の問題が起
き、内部応力が大きくなると膜剥離の問題が起きる。こ
のような理由から、RFマグネトロンスパッタ方式で
は、供給電力を大きくすること、および基板75とター
ゲット62の間隔を短くすることができず、そのためS
iN膜の成膜速度を大きくすることはできない。
On the other hand, the RF magnetron sputtering method cannot increase the deposition rate of the SiN film. That is, in the RF magnetron sputtering method,
Since the generated plasma spreads over the entire inner space 79 of the reaction chamber 65, the substrate 75 is directly exposed to the plasma.
In this state, if the supply power is increased or the distance between the substrate 75 and the target 62 is shortened in order to increase the film formation speed, the probability that ions, electrons, etc. will enter the substrate 62 increases, and the temperature of the substrate rises. However, the internal stress of the substrate increases. When the substrate temperature increases, the problem of softening the substrate occurs, and when the internal stress increases, the problem of film peeling occurs. For this reason, in the RF magnetron sputtering method, it is not possible to increase the power supply and to shorten the distance between the substrate 75 and the target 62, so that S
The film forming rate of the iN film cannot be increased.

【0008】上記のごとく、DCマグネトロンスパッタ
方式は、RFマグネトロンスパッタ方式に比較し、Si
N膜すなわち保護膜の成膜速度を大きくすることができ
るという特徴を有する。
As described above, the DC magnetron sputtering method is superior to the RF magnetron sputtering method in that
It has a feature that the film forming rate of the N film, that is, the protective film can be increased.

【0009】しかしながら、DCマグネトロンスパッタ
方式は、異常放電が発生し、ダストが発生するという問
題を有する。図8は、Arの流量50SCCM、N2 の流量
40SCCM、ターゲット62と基板75の距離を145m
m、カソード62に供給する電力を3KWという成膜条
件の下で、1分あたりの異常放電の回数を示す。前述の
ごとく、異常放電を低減する目的で消弧回路76を設け
ているが、異常放電を完全になくすことはできない。
However, the DC magnetron sputtering method has a problem that abnormal discharge occurs and dust is generated. In FIG. 8, the flow rate of Ar is 50 SCCM, the flow rate of N 2 is 40 SCCM, and the distance between the target 62 and the substrate 75 is 145 m.
The number of abnormal discharges per minute is shown under the film forming condition that m and the power supplied to the cathode 62 are 3 KW. As described above, the arc extinguishing circuit 76 is provided for the purpose of reducing abnormal discharge, but the abnormal discharge cannot be completely eliminated.

【0010】従来のDCマグネトロンスパッタ装置で
は、異常放電が発生すると、異常放電の発生を低減する
ために電力供給を所定時間の間自動的に停止する構成を
有している。これによって、供給電力が自動的に制限さ
れ、成膜速度の向上について制限を受けることになる。
In the conventional DC magnetron sputtering apparatus, when an abnormal discharge occurs, the power supply is automatically stopped for a predetermined time in order to reduce the occurrence of the abnormal discharge. As a result, the power supply is automatically limited, and the film forming rate is limited.

【0011】本発明の目的は、DCマグネトロンスパッ
タ方式を用いて光磁気ディスク等の保護膜を作製するこ
とにおいて、異常放電の発生をなくしてダスト発生を防
止し、保護膜の品質を高めると共に、RFマグネトロン
スパッタ方式に比較して、同等またはそれ以下の成膜条
件で保護膜の成膜速度を増大し、生産性を向上できるD
Cマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。
An object of the present invention is to prevent the generation of dust by preventing abnormal discharge in the production of a protective film for a magneto-optical disk or the like by using the DC magnetron sputtering method, and to improve the quality of the protective film. Compared with the RF magnetron sputtering method, the film forming rate of the protective film can be increased under the same or lower film forming conditions, and the productivity can be improved.
It is to provide a C magnetron sputtering apparatus.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るDCマグネ
トロンスパッタ装置は、裏板に取り付けられたターゲッ
トと、ターゲットの表面に磁場を発生する磁場発生装置
と、裏板を取り付けるカソードと、このカソードに直流
電力を供給する直流電源を有し、さらに、ターゲットの
周囲面と裏板の表面周縁部を覆う絶縁物を設け、磁場発
生装置はターゲットの表面全面をスパッタする作用を有
するマグネットで構成される。前記の構成において、好
ましくは、ターゲットと前記絶縁物の間隔は0.5mm
以下である。前記の構成において、好ましくは、ターゲ
ットの直径は150〜260mmである。前記の構成に
おいて、好ましくは、ターゲットの材料は、抵抗値を低
減する不純物、例えばP,B,Sb,As,Ga等の3
価または5価の不純物のうち少なくとも1つをドーピン
グしたSi(シリコン)である。前記の構成において、
好ましくは、磁場発生装置は回転駆動装置によって回転
され、ターゲット全面をスパッタするように構成され
る。
A DC magnetron sputtering apparatus according to the present invention comprises a target mounted on a back plate, a magnetic field generator for generating a magnetic field on the surface of the target, a cathode for mounting the back plate, and this cathode. Has a direct current power supply for supplying direct current power to the target, and further has an insulator covering the peripheral surface of the target and the peripheral portion of the surface of the back plate, and the magnetic field generator is composed of a magnet having a function of sputtering the entire surface of the target. It In the above structure, the distance between the target and the insulator is preferably 0.5 mm.
It is the following. In the above structure, the target preferably has a diameter of 150 to 260 mm. In the above structure, the target material is preferably an impurity that reduces the resistance value, for example, 3 such as P, B, Sb, As or Ga.
It is Si (silicon) doped with at least one of valent or pentavalent impurities. In the above configuration,
Preferably, the magnetic field generator is rotated by a rotary drive and is configured to sputter the entire surface of the target.

【0013】[0013]

【作用】本発明によるDCマグネトロンスパッタ装置で
は、従来では保護膜が堆積したターゲットおよび裏板の
所定箇所に、保護膜が堆積するのを防止するための仕組
みが付設される。すなわち、従来では、基板に保護膜を
堆積させようとすると、図9の斜線部80に示すように
ターゲット62の全面および周囲面、裏板61の表面周
縁部に保護膜が薄く堆積していた。この状態で、直流電
源77から直流電力を供給すると、斜線部80に堆積し
た薄い保護膜が絶縁破壊を起こして異常放電が発生する
ことが分かった。そこで、かかる斜線部80に保護膜が
堆積しないように、絶縁破壊を起こさない材質と厚みを
有する絶縁物(例えばSiO2 ,ガラス,石英,Si3
4 )を設けると共に、ターゲット全面をスパッタする
磁場発生装置を設けるように構成した。絶縁物の表面に
は保護膜が堆積するが、絶縁膜の絶縁作用で保護膜に絶
縁破壊が起こるのを防止することができる。また絶縁物
とターゲットの隙間は、絶縁破壊が生じるおそれのある
保護膜が堆積しないように所要の間隔に設定される。タ
ーゲットの全面は、磁場発生装置で、堆積した保護膜を
スパッタし、ターゲット全面に保護膜が堆積するのを防
止する。
In the DC magnetron sputtering apparatus according to the present invention, a mechanism for preventing the protective film from being deposited is attached to the target and the back plate where the protective film has been deposited in the related art. That is, in the past, when an attempt was made to deposit a protective film on a substrate, the protective film was thinly deposited on the entire surface and peripheral surface of the target 62 and the peripheral portion of the surface of the back plate 61, as shown by the shaded area 80 in FIG. . It has been found that when DC power is supplied from the DC power supply 77 in this state, the thin protective film deposited on the shaded portion 80 causes dielectric breakdown and abnormal discharge occurs. Therefore, in order to prevent the protective film from being deposited on the shaded portion 80, an insulator (for example, SiO 2 , glass, quartz, Si 3) having a material and a thickness that does not cause dielectric breakdown is used.
N 4 ) and a magnetic field generator for sputtering the entire surface of the target. Although a protective film is deposited on the surface of the insulator, it is possible to prevent dielectric breakdown of the protective film due to the insulating action of the insulating film. Further, the gap between the insulator and the target is set to a required gap so that a protective film that may cause dielectric breakdown is not deposited. A magnetic field generator sputters the deposited protective film on the entire surface of the target to prevent the protective film from being deposited on the entire surface of the target.

【0014】[0014]

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1は、本発明に係るマグネトロンスパッ
タ装置の構成を示す。図1において1はターゲットであ
り、ターゲット1は裏板2の上に配置される。ターゲッ
ト1は、P,B,Sb,As,Ga等の3価または5価
の不純物のうち少なくとも1つをドーピングしたSiで
形成される。ターゲット1は、ドーピングされた不純物
によってその抵抗値を低減され、導電性を有する。3は
カソードであり、カソード3は例えば円筒形状を有し、
その内部には後述するごとく磁場発生装置14が内蔵さ
れる。裏板2は、カソード3の上部に取り付けられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the configuration of a magnetron sputtering apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a target, and the target 1 is arranged on the back plate 2. The target 1 is formed of Si doped with at least one of trivalent or pentavalent impurities such as P, B, Sb, As, and Ga. The target 1 has a resistance value reduced by the doped impurities and has conductivity. 3 is a cathode, and the cathode 3 has, for example, a cylindrical shape,
As will be described later, the magnetic field generator 14 is incorporated therein. The back plate 2 is attached on top of the cathode 3.

【0015】ターゲット1の平面形状は円形であり、本
実施例の場合、例えばφ200mmである。ターゲット
1の周囲でかつ裏板2の上面の位置には、リング形状の
絶縁物4が配設される。絶縁物4の厚みは、ターゲット
1の厚みと実質的に同じである。この絶縁物4によっ
て、裏板2の上面周縁部、およびターゲット1の周囲面
が覆われる。絶縁物4の材料として、本実施例では例え
ばガラスが使用される。絶縁物4の材料は電気的絶縁作
用を有するものでよく、例えば合成石英ガラス、SiN
焼結体、ドーピング量を少なくして比抵抗を大きくした
Siであってもよい。絶縁物4の内径は、ターゲット1
の周囲面と絶縁物3の内周面との隙間が例えば0.25
mmになる大きさに設定される。この隙間の大きさは、
0.5mm以下に設定されることが好ましい。この範囲
の隙間であれば、ターゲット1の周囲面や裏板2の表面
に、異常放電の原因となる薄いSiN膜が堆積するのを
防止できる。なお、ターゲット1の平面形状は円形以外
の形状であってもよい。ターゲット1の平面形状に応じ
て絶縁物4の形状も変更される。
The planar shape of the target 1 is circular, and in the case of the present embodiment, it is φ200 mm, for example. A ring-shaped insulator 4 is arranged around the target 1 and on the upper surface of the back plate 2. The thickness of the insulator 4 is substantially the same as the thickness of the target 1. The insulator 4 covers the peripheral portion of the upper surface of the back plate 2 and the peripheral surface of the target 1. In the present embodiment, for example, glass is used as the material of the insulator 4. The material of the insulator 4 may be one having an electrical insulating action, such as synthetic quartz glass or SiN.
The sintered body may be Si, or the amount of doping may be reduced to increase the specific resistance. The inner diameter of the insulator 4 is the target 1
The gap between the peripheral surface of the insulator and the inner peripheral surface of the insulator 3 is, for example, 0.25.
The size is set to be mm. The size of this gap is
It is preferably set to 0.5 mm or less. With the gap in this range, it is possible to prevent a thin SiN film that causes abnormal discharge from depositing on the peripheral surface of the target 1 and the surface of the back plate 2. The planar shape of the target 1 may be a shape other than a circle. The shape of the insulator 4 is also changed according to the planar shape of the target 1.

【0016】5は反応室で、その内部は所要の減圧状態
にされる。カソード3は、絶縁物6を介して反応室5内
の下部に固定される。カソード3の内部には、ターゲッ
ト1を冷却するため、冷却水を矢印Aのように供給し、
矢印Bのように排出する。カソード3には、直流電源7
から電力が供給される。直流電源7の供給電力は、例え
ば3KWである。またカソード3の周囲には、供給され
た電力がターゲット1に集中するように、円筒形状のシ
ールド8が配設される。
Reference numeral 5 is a reaction chamber, the inside of which is brought to a required reduced pressure state. The cathode 3 is fixed to the lower part inside the reaction chamber 5 via an insulator 6. Cooling water is supplied into the cathode 3 in order to cool the target 1 as shown by an arrow A,
Discharge as indicated by arrow B. For the cathode 3, a DC power supply 7
Power is supplied from. The power supplied from the DC power supply 7 is, for example, 3 KW. Further, a cylindrical shield 8 is arranged around the cathode 3 so that the supplied electric power is concentrated on the target 1.

【0017】ArガスとN2ガスは、それぞれバルブ
9,10を通し、対応する供給管で反応室5内に導入さ
れる。ArガスとN2ガスの流量は、図示しない流量計
によって望ましい流量に制御される。反応室5に導入さ
れたArガスとN2 ガスは、バルブ11とオリフィス1
2を通して排気される。反応室5の内部圧力は圧力計1
3で測定され、所望圧力になるようにオリフィス12で
排出量が調整される。オリフィス12を調整する駆動系
および制御系の図示は省略している。成膜条件の一例と
して、Arの流量は50SCCM、N2の流量は40SCCM、
圧力は1mTorrである。
Ar gas and N 2 gas are introduced into the reaction chamber 5 through the corresponding supply pipes through the valves 9 and 10, respectively. The flow rates of Ar gas and N 2 gas are controlled to desired flow rates by a flow meter (not shown). The Ar gas and N 2 gas introduced into the reaction chamber 5 are supplied to the valve 11 and the orifice 1.
Exhausted through 2. The internal pressure of the reaction chamber 5 is 1
The discharge amount is adjusted by the orifice 12 so that the desired pressure can be obtained. Illustration of a drive system and a control system for adjusting the orifice 12 is omitted. As an example of film forming conditions, the flow rate of Ar is 50 SCCM, the flow rate of N 2 is 40 SCCM,
The pressure is 1 mTorr.

【0018】カソード3の内部には、磁場発生装置14
が配置される。磁場発生装置14は回転駆動装置15に
よって回転自在に設置される。磁場発生装置14による
磁場は、内部に配置される磁気回路の構成、およびその
回転作用に基づいて、ターゲット1の全面をスパッタす
るように生成される。磁場発生装置14としては、例え
ば特開平3−249176号で提案された磁場発生装置
を用いることが望ましい。この磁場発生装置14は、内
部に所定の配列で配置されたマグネットを備え、このマ
グネットでターゲット全面のスパッタを可能にしてい
る。磁場発生装置14は、ターゲット1の全面をスパッ
タできるマグネット等の磁気回路を有するものであれ
ば、任意のものを用いることができる。
Inside the cathode 3, a magnetic field generator 14 is provided.
Are placed. The magnetic field generator 14 is rotatably installed by a rotation drive device 15. The magnetic field generated by the magnetic field generator 14 is generated so as to sputter the entire surface of the target 1 based on the configuration of the magnetic circuit arranged inside and the rotating action of the magnetic circuit. As the magnetic field generator 14, for example, it is desirable to use the magnetic field generator proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-249176. The magnetic field generator 14 includes magnets arranged in a predetermined arrangement inside, and the magnets enable sputtering of the entire surface of the target. As the magnetic field generator 14, any device can be used as long as it has a magnetic circuit such as a magnet that can sputter the entire surface of the target 1.

【0019】ターゲット1の上方位置には基板16が配
置される。基板16を支持する構造の図示は省略されて
いる。基板16とターゲット1の間の距離は、例えば1
45mmに設定される。
A substrate 16 is arranged above the target 1. Illustration of the structure for supporting the substrate 16 is omitted. The distance between the substrate 16 and the target 1 is, for example, 1
It is set to 45 mm.

【0020】上記のごとくArガスとN2ガスの雰囲気
中において、前述の各成膜条件に基づいてターゲット1
をDCマグネトロンスパッタすることにより、ターゲッ
ト1の上方位置に配置された基板16の表面にSiN膜
を作製する。このとき、絶縁物4を設けたためターゲッ
ト周囲面および裏板表面周縁にSiN膜が堆積するのを
防止できる。絶縁物4の表面には薄いSiN膜が堆積す
るが、絶縁物4の絶縁作用に基づき、この保護膜が絶縁
破壊を起こすことはない。また、磁場発生装置14を設
けたため、ターゲット1の表面全面がスパッタされ、タ
ーゲット全面にSiN膜が堆積するのを防止できる。従
って、ターゲット1の全面において、異常放電の原因に
なるSiN膜の堆積をなくすことができ、異常放電の発
生を防止できる。なお図1において、17は、ターゲッ
ト1と基板16の間に生じるプラズマ放電領域である。
As described above, in the atmosphere of Ar gas and N 2 gas, the target 1 is produced based on the above-mentioned respective film forming conditions.
By DC magnetron sputtering, a SiN film is formed on the surface of the substrate 16 placed above the target 1. At this time, since the insulator 4 is provided, it is possible to prevent the SiN film from being deposited on the target peripheral surface and the peripheral edge of the back plate surface. Although a thin SiN film is deposited on the surface of the insulator 4, this insulating film does not cause dielectric breakdown due to the insulating function of the insulator 4. Since the magnetic field generator 14 is provided, it is possible to prevent the entire surface of the target 1 from being sputtered and depositing the SiN film on the entire surface of the target. Therefore, it is possible to eliminate the deposition of the SiN film that causes abnormal discharge on the entire surface of the target 1, and prevent the occurrence of abnormal discharge. In FIG. 1, 17 is a plasma discharge region generated between the target 1 and the substrate 16.

【0021】図2は、前述の成膜条件、Arの流量50
SCCM、N2の流量40SCCM、圧力は1mTorr、ターゲッ
ト1と基板16との距離145mm、供給電力3KWで
基板16にSiN膜を作製したときに、60分間の異常
放電回数(回/min )測定したものである。図2で明ら
かなように、異常放電はまったく起きなかった。上記の
ごとく本実施例によるDCマグネトロンスパッタ装置の
構成によれば、ターゲット1の全面と周囲面、および裏
板2の表面におけるSiN膜が堆積するおそれがある箇
所をなくすようにしたため、異常放電の発生をなくすこ
とができた。
FIG. 2 shows the above-mentioned film forming conditions and a flow rate of Ar of 50.
SCCM, N 2 flow rate 40 SCCM, pressure was 1 mTorr, distance between target 1 and substrate 16 was 145 mm, and power supply was 3 KW. When SiN film was formed on substrate 16, abnormal discharge frequency (times / min) for 60 minutes was measured. It is a thing. As is clear from FIG. 2, no abnormal discharge occurred. As described above, according to the configuration of the DC magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, since there is no possibility of depositing the SiN film on the entire surface and the peripheral surface of the target 1 and the surface of the back plate 2, the abnormal discharge is prevented. It was possible to eliminate the occurrence.

【0022】ところで、上記成膜条件のうち圧力のみを
4mTorrにしてSiN膜を作製すると、ターゲット1の
周囲にSiN膜が堆積し、異常放電が発生した。このこ
とから、ターゲット1の直径に対応して、最適な成膜条
件が存在することが判明した。そこで、圧力と供給電力
をパラメータとして最適な条件を調べた結果、図3に示
すデータを得た。図3において、領域Cはφ200mm
のターゲットについて異常放電が発生しない最適領域で
あり、領域Dはφ184mmのターゲットについて異常
放電が発生しない最適領域である。本発明のDCマグネ
トロンスパッタ装置で使用されるターゲットの直径は、
150〜260mmの範囲に含まれることが望ましい。
By the way, when the SiN film was formed under the above film forming conditions with only the pressure of 4 mTorr, the SiN film was deposited around the target 1 and abnormal discharge occurred. From this, it was found that there is an optimum film forming condition corresponding to the diameter of the target 1. Then, as a result of investigating the optimum conditions using the pressure and the supplied power as parameters, the data shown in FIG. 3 were obtained. In FIG. 3, the area C is φ200 mm
Is an optimal region in which abnormal discharge does not occur, and region D is an optimal region in which abnormal discharge does not occur for a target of φ184 mm. The diameter of the target used in the DC magnetron sputtering apparatus of the present invention is
It is desirable to be included in the range of 150 to 260 mm.

【0023】図4は、本発明によるDCマグネトロンス
パッタ法による成膜速度と、従来のRFマグネトロンス
パッタ法による成膜速度とを比較したグラフを示し、横
軸はN2流量である。本発明によるDCマグネトロンス
パッタ法によれば、従来のRFマグネトロンスパッタ法
に比較し、ほぼ2倍の成膜速度を達成することができ
る。
FIG. 4 shows a graph comparing the film forming rate by the DC magnetron sputtering method according to the present invention with the film forming rate by the conventional RF magnetron sputtering method, and the horizontal axis represents the N 2 flow rate. According to the DC magnetron sputtering method according to the present invention, it is possible to achieve a film forming rate almost twice as high as that of the conventional RF magnetron sputtering method.

【0024】他の実施例として、成膜条件、Arの流量
100SCCM、O2の流量20SCCM、圧力は1mTorr、タ
ーゲット1と基板16との距離144mm、供給電力3
KWの下で、基板16に保護膜TaOを作製した例を挙
げることができる。この例において、異常放電を生じる
ことなく、成膜速度300オングストローム/min 、屈
折率(Nf)2.1程度のTaO膜を作製することがで
きた。他の保護膜についても、同様に速い成膜速度で保
護膜を形成することができる。
As another embodiment, film forming conditions, Ar flow rate 100 SCCM, O 2 flow rate 20 SCCM, pressure 1 mTorr, distance between target 1 and substrate 16 144 mm, power supply 3
An example in which the protective film TaO is formed on the substrate 16 under KW can be given. In this example, a TaO film having a film forming rate of 300 Å / min and a refractive index (N f ) of about 2.1 could be produced without causing abnormal discharge. With respect to the other protective films, the protective film can be similarly formed at a high film forming rate.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ターゲットおよび裏板に、異常放電の原因とな
る保護膜が堆積するのを防止する構成を設けたため、異
常放電を防止することができ、これによってダストの発
生を防止し、光磁気ディスク等における保護膜の品質を
向上することができる。また、従来のDCマグネトロン
スパッタ法のごとく直流電力の供給を制限することな
く、所定の最適な成膜条件の下で保護膜の成膜を行うこ
とができ、これにより、従来のRFマグネトロンスパッ
タに比較し、高速に保護膜を成膜することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the target and the back plate are provided with the structure for preventing the protective film which causes the abnormal discharge from being deposited, the abnormal discharge is prevented. This makes it possible to prevent the generation of dust and improve the quality of the protective film in a magneto-optical disk or the like. In addition, unlike the conventional DC magnetron sputtering method, it is possible to form a protective film under predetermined optimum film forming conditions without limiting the supply of DC power, which allows the conventional RF magnetron sputtering to be performed. In comparison, the protective film can be formed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るDCマグネトロンスパッタ装置の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a DC magnetron sputtering apparatus according to the present invention.

【図2】本発明による装置で成膜した時の異常放電の発
生回数を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the number of occurrences of abnormal discharge when a film is formed by the device according to the present invention.

【図3】ターゲットの大きさに対応して最適な成膜条件
の範囲を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a range of optimum film forming conditions corresponding to a target size.

【図4】本発明による方法の成膜速度と従来方法の成膜
速度を比較したグラフである。
FIG. 4 is a graph comparing the film forming rate of the method according to the present invention with the film forming rate of the conventional method.

【図5】光磁気ディスクの膜構造を説明するための部分
縦断面図である。
FIG. 5 is a partial vertical sectional view for explaining a film structure of a magneto-optical disk.

【図6】従来のRFマグネトロンスパッタ装置を示す構
成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional RF magnetron sputtering apparatus.

【図7】従来のDCマグネトロンスパッタ装置を示す構
成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional DC magnetron sputtering apparatus.

【図8】従来装置の異常放電の発生回数を示すグラフで
ある。
FIG. 8 is a graph showing the number of occurrences of abnormal discharge in the conventional device.

【図9】異常放電を発生する保護膜堆積を説明するため
の構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram for explaining deposition of a protective film that causes abnormal discharge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 …ターゲット 2 …裏板 3 …カソード 4 …絶縁物 5 …反応室 7 …直流電源 8 …シールド 14 …磁場発生装置 15 …回転駆動装置 16 …基板 17 …プラズマ放電領域 1 ... Target 2 ... Back plate 3 ... Cathode 4 ... Insulator 5 ... Reaction chamber 7 ... DC power source 8 ... Shield 14 ... Magnetic field generator 15 ... Rotation drive device 16 ... Substrate 17 ... Plasma discharge region

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 裏板に取り付けられたターゲットと、こ
のターゲットの表面に磁場を発生する磁場発生手段と、
前記裏板を取り付けるカソードと、このカソードに直流
電力を供給する直流電源とを有するDCマグネトロンス
パッタ装置において、前記ターゲットの周囲面と前記裏
板の表面周縁部を覆う絶縁物を設け、前記磁場発生手段
は前記ターゲットの全面をスパッタするマグネットを含
むことを特徴とするDCマグネトロンスパッタ装置。
1. A target attached to a back plate, and a magnetic field generating means for generating a magnetic field on the surface of the target,
In a DC magnetron sputtering apparatus having a cathode to which the back plate is attached and a DC power source for supplying DC power to the cathode, an insulator is provided to cover the peripheral surface of the target and the peripheral portion of the surface of the back plate, and the magnetic field is generated. A DC magnetron sputtering apparatus, wherein the means includes a magnet for sputtering the entire surface of the target.
【請求項2】 請求項1記載のDCマグネトロンスパッ
タ装置において、前記ターゲットと前記絶縁物の間隔は
0.5mm以下であることを特徴とするDCマグネトロ
ンスパッタ装置。
2. The DC magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein the distance between the target and the insulator is 0.5 mm or less.
【請求項3】 請求項1記載のDCマグネトロンスパッ
タ装置において、前記ターゲットの直径は150〜26
0mmであることを特徴とするDCマグネトロンスパッ
タ装置。
3. The DC magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target has a diameter of 150 to 26.
A DC magnetron sputtering device characterized by being 0 mm.
【請求項4】 請求項1記載のDCマグネトロンスパッ
タ装置において、前記ターゲットの材料は、抵抗値を低
減する不純物を含むシリコンであることを特徴とするD
Cマグネトロンスパッタ装置。
4. The DC magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein the material of the target is silicon containing impurities that reduce a resistance value.
C magnetron sputtering equipment.
【請求項5】 請求項1記載のDCマグネトロンスパッ
タ装置において、前記磁場発生手段を回転する回転駆動
装置を備えることを特徴とするDCマグネトロンスパッ
タ装置。
5. The DC magnetron sputtering apparatus according to claim 1, further comprising a rotation driving device that rotates the magnetic field generating means.
JP23638192A 1992-08-12 1992-08-12 Dc magnetron sputtering device Pending JPH0657422A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9506142B2 (en) 2011-04-28 2016-11-29 Sumitomo Riko Company Limited High density microwave plasma generation apparatus, and magnetron sputtering deposition system using the same

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