JPH10287977A - Sputtering device - Google Patents

Sputtering device

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JPH10287977A
JPH10287977A JP11196497A JP11196497A JPH10287977A JP H10287977 A JPH10287977 A JP H10287977A JP 11196497 A JP11196497 A JP 11196497A JP 11196497 A JP11196497 A JP 11196497A JP H10287977 A JPH10287977 A JP H10287977A
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JP
Japan
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cylindrical
cylindrical target
sputtering apparatus
substrate
target
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Application number
JP11196497A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Sato
達哉 佐藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering device capable of forming thin film uniform in film characteristics and the distribution of film thickness at a high speed, furthermore high in the utilizing efficiency of a target material and having a long service life. SOLUTION: A cylindrical target 12 composed of a thin film material is set on the center part in a vacuum tank, a cylindrical substrate holder 14 is coaxially arranged around the cylindrical target 12, and, on the cylindrical substrate holder 14, a substrate 16 is mounted opposite to the outer circumferential face of the cylindrical target 12. At the inside of the cylindrical target 12, a supporting cylinder 20 and an inclined cylindrical magnet 22 are coaxially arranged together, and the N magnetic pole face and S magnetic pole face of the inclined cylindrical magnet 22 are inclined to the center axis. By a rotary mechanism (not shown in figure), the inclined cylindrical magnet 22 is rotated around the center axis via the supporting cylinder 20.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はスパッタ装置(sput
tering system )に係り、特に同軸マグネトロンスパッ
タ装置(coaxial magnetron sputtering system )に関
する。
[0001] The present invention relates to a sputter apparatus.
In particular, the present invention relates to a coaxial magnetron sputtering system.

【0002】[0002]

【従来の技術】ターゲット表面からスパッタ粒子が放出
されるスパッタリング現象は、真空容器内に導入された
低圧の雰囲気ガスに電界を作用させると、グロー放電が
発生して雰囲気ガスがプラズマ化し、このプラズマ中の
イオンが電界の方向に加速されて電界を形成する一方の
電極であるターゲットに衝突し、この衝突の際にターゲ
ットの構成原子がスパッタ粒子として飛び出す現象であ
る。こうしたスパッタリング現象を利用して基板上に薄
膜を成膜する装置、即ちスパッタ装置は、薄膜が形成さ
れる処理面の熱損傷が少なく、かつ膜質が良好であると
いう利点を有することから、広く薄膜形成装置として使
用されている。
2. Description of the Related Art A sputtering phenomenon in which sputtered particles are emitted from a target surface is based on the fact that when an electric field is applied to a low-pressure atmosphere gas introduced into a vacuum vessel, a glow discharge is generated and the atmosphere gas is turned into plasma. This is a phenomenon in which the ions inside are accelerated in the direction of the electric field and collide with a target which is one of the electrodes forming the electric field, and at the time of this collision, constituent atoms of the target fly out as sputter particles. An apparatus for forming a thin film on a substrate by using such a sputtering phenomenon, that is, a sputtering apparatus, has the advantages of less heat damage to the processing surface on which the thin film is formed and good film quality. Used as a forming device.

【0003】そして、このスパッタ装置の次の課題とし
て、成膜の速度が重要視されるようになってきた。スパ
ッタ装置の成膜速度を高速化する方法としては、プラズ
マに磁界を作用させることにより、プラズマ中の電子を
磁界中に閉じこめ、1個の電子による中性雰囲気ガス分
子ヘの衝突の機会を増大させてプラズマを高密度化し、
イオン密度を増大させてスパッタ速度を高速化するマグ
ネトロン方式が採用されている。
[0003] As the next problem of this sputtering apparatus, importance has been placed on the film forming speed. As a method of increasing the deposition rate of the sputtering apparatus, a magnetic field is applied to the plasma to confine electrons in the plasma to the magnetic field, thereby increasing the chance of one electron colliding with neutral atmosphere gas molecules. To make the plasma denser,
A magnetron system that increases the ion density to increase the sputtering speed is used.

【0004】以下、このマグネトロン方式によるスパッ
タ装置の1つである同軸マグネトロンスパッタ装置につ
いて、図13〜図15を用いて説明する。ここで、図1
3は従来の同軸マグネトロンスパッタ装置を示す概略断
面図、図14は図13に示す同軸マグネトロンスパッタ
装置の要部拡大図、図15は図14に示す同軸マグネト
ロンスパッタ装置の要部の動作を説明するための図であ
る。
Hereinafter, a coaxial magnetron sputtering apparatus, which is one of the magnetron sputtering apparatuses, will be described with reference to FIGS. Here, FIG.
3 is a schematic sectional view showing a conventional coaxial magnetron sputtering apparatus, FIG. 14 is an enlarged view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 13, and FIG. 15 explains the operation of the main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. FIG.

【0005】真空中に所定の放電用ガスが導入される真
空槽50は、グランドに接地されている。この真空槽5
0内の中央部には、薄膜物質からなる円筒状ターゲット
52が設置されている。また、この円筒状ターゲット5
2の周囲には、円筒状基板ホールダ54が、円筒状ター
ゲット52と同一の中心軸を有するように、即ち同軸状
に配置されている。そして、この円筒状基板ホールダ5
4上には、成膜対象物である基板が円筒状ターゲット5
2外周面に対向して搭載されるようになっている。ま
た、円筒状ターゲット52及び円筒状基板ホールダ54
は、両者の間に電圧を印加するための電源56に接続さ
れている。
A vacuum chamber 50 into which a predetermined discharge gas is introduced into a vacuum is grounded. This vacuum tank 5
A cylindrical target 52 made of a thin film material is provided at a central portion in the area 0. In addition, this cylindrical target 5
2, a cylindrical substrate holder 54 is disposed so as to have the same central axis as the cylindrical target 52, that is, coaxially. And this cylindrical substrate holder 5
On the substrate 4, a substrate to be formed is a cylindrical target 5.
2 to be mounted facing the outer peripheral surface. In addition, the cylindrical target 52 and the cylindrical substrate holder 54
Are connected to a power supply 56 for applying a voltage between them.

【0006】また、円筒状ターゲット52内部には、支
持筒58が円筒状ターゲット52と同一の中心軸を有す
るように、即ち同軸状に配置されている。そして、この
支持筒58外周には、複数個の円筒状の永久磁石60が
中心軸方向に配列されて取り付けられている。また、支
持筒58の下端部には、支持筒58内部に冷却水を導入
するための冷却水導入口62と、支持筒58内部を循環
した冷却水を排出するための冷却水排出口64とが設け
られている。
A support cylinder 58 is arranged inside the cylindrical target 52 so as to have the same center axis as the cylindrical target 52, that is, coaxially. A plurality of cylindrical permanent magnets 60 are mounted on the outer periphery of the support cylinder 58 so as to be arranged in the central axis direction. At the lower end of the support cylinder 58, a cooling water inlet 62 for introducing cooling water into the support cylinder 58, and a cooling water outlet 64 for discharging cooling water circulated inside the support cylinder 58 are provided. Is provided.

【0007】次に、この同軸マグネトロンスパッタ装置
の動作について説明する。真空槽50内の真空中に所定
の放電用ガスが導入した後、電源56により円筒状ター
ゲット52と円筒状基板ホールダ54との間に電圧を印
加して、これら円筒状ターゲット52と円筒状基板ホー
ルダ54との間の半径方向に生じる電界によりグロー放
電を発生し、円筒状ターゲット52外周の放電用ガスを
プラズマ化する。
Next, the operation of the coaxial magnetron sputtering apparatus will be described. After a predetermined discharge gas is introduced into the vacuum in the vacuum chamber 50, a voltage is applied between the cylindrical target 52 and the cylindrical substrate holder 54 by the power source 56, and the cylindrical target 52 and the cylindrical substrate A glow discharge is generated by an electric field generated in the radial direction between the holder 54 and the holder 54, and the discharge gas on the outer periphery of the cylindrical target 52 is turned into plasma.

【0008】このとき、円筒状ターゲット52外周面側
には、図14中の矢印及び図15中の太線の矢印で示す
ように、円筒状の永久磁石60のN磁極面から出てS磁
極面に入る磁力線により磁界66が円環状に生じる。こ
のため、グロー放電によつて生じたプラズマ中の電子
は、この磁界66の作用を受けて、図15中の細線の矢
印で示すようなドリフト運動をすることにより飛行距離
が伸び、1個の電子によって多くの放電用ガス分子が電
離されて、放電用ガスが高密度にプラズマ化される。
At this time, as shown by arrows in FIG. 14 and bold arrows in FIG. 15, the outer surface of the cylindrical target 52 protrudes from the N pole surface of the cylindrical permanent magnet 60 and the S pole surface. A magnetic field 66 is generated in an annular shape due to the magnetic field lines entering. For this reason, the electrons in the plasma generated by the glow discharge receive the action of the magnetic field 66 and perform a drift motion as shown by the thin-line arrows in FIG. Many of the discharge gas molecules are ionized by the electrons, and the discharge gas is turned into plasma at high density.

【0009】この結果、円筒状ターゲット52と円筒状
基板ホールダ54との間の半径方向に生じる電界によっ
て加速され、円筒状ターゲット52外周面に衝突するプ
ラズマ中のイオン密度が増大し、円筒状ターゲット52
外周面から放出されるスパッタ粒子が増大する。即ち、
高速スパッタリングが実現する。従って、円筒状基板ホ
ールダ54上に搭載された基板上にスパッタ粒子が付着
して薄膜を形成する際の成膜速度が大きくなる。
As a result, the density of ions in the plasma that is accelerated by the electric field generated in the radial direction between the cylindrical target 52 and the cylindrical substrate holder 54 and collides with the outer peripheral surface of the cylindrical target 52 increases, and 52
Spatter particles emitted from the outer peripheral surface increase. That is,
High-speed sputtering is realized. Accordingly, the film forming speed when sputter particles adhere to the substrate mounted on the cylindrical substrate holder 54 to form a thin film increases.

【0010】なお、以上のような同軸マグネトロンスパ
ッタ装置について説明した先後技術文献としは、小川春
洋、細川直吉著、「部品・デバイスのための薄膜技術入
門」(総合電子出版社、1992,p.74〜78)、特開昭61
−266572号、特開昭63−227763号、特公
平2−24909号、特公平3−75632号、特公平
5−88312号、特公平7−35574号等がある。
The following technical literature describing the coaxial magnetron sputtering apparatus as described above includes Haruhiro Ogawa and Naoyoshi Hosokawa, “Introduction to Thin Film Technology for Components and Devices” (Sogo Denshi Shuppan, 1992, p. 74-78), JP-A-61
-266572, JP-A-63-227763, JP-B-2-24909, JP-B-3-75632, JP-B5-88312, JP-B-7-35574 and the like.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
同軸マグネトロンスパッタ装置においては、複数個の円
筒状の永久磁石60が円筒状ターゲット52内部にその
中心軸方向に沿って配列されていることにより、これら
の円筒状の永久磁石60のN磁極面から出てS磁極面に
入る磁力線によって円筒状ターゲット52外周面側に形
成される複数の磁界66は、それぞれトンネル状の閉じ
たものとなる。そして、トンネル状に湾曲する磁力線
中、トンネル頂部、即ちトンネルの中央部ほど円筒状タ
ーゲット52と円筒状基板ホールダ54との間の半径方
向に生じる電界との直交成分が大きくなる。このため、
このトンネルの中央部ほど放電用ガスのプラズマ化が高
密度に起こり、N磁極面及びS磁極面に近づくほどプラ
ズマ密度は小さくなる。即ち、円筒状ターゲット52外
周面に発生するプラズマは、トンネル中央部近傍に限定
された状態になる。
In the above-mentioned conventional coaxial magnetron sputtering apparatus, a plurality of cylindrical permanent magnets 60 are arranged inside a cylindrical target 52 along the central axis thereof. A plurality of magnetic fields 66 formed on the outer peripheral surface side of the cylindrical target 52 by magnetic lines of force exiting from the N-pole surface of the cylindrical permanent magnet 60 and entering the S-pole surface become tunnel-shaped closed magnets. In the magnetic field lines curved in a tunnel shape, the orthogonal component of the electric field generated in the radial direction between the cylindrical target 52 and the cylindrical substrate holder 54 becomes larger at the top of the tunnel, that is, at the center of the tunnel. For this reason,
At the center of the tunnel, the discharge gas is turned into plasma at a higher density, and the plasma density becomes lower as it approaches the N-pole surface and the S-pole surface. That is, the plasma generated on the outer peripheral surface of the cylindrical target 52 is limited to the vicinity of the center of the tunnel.

【0012】従って、成膜と共に進行する円筒状ターゲ
ット52の消耗もトンネル中央位置近傍の特定領域、い
わゆるエロージョン領域のみにおいて局所的に進行す
る。そのためにターゲット材料の利用効率が悪くなり、
エロージョン領域における消耗深さによって決定される
円筒状ターゲット52の使用寿命が短くなるという問題
がある。また、円筒状ターゲット52の局所的な消耗に
伴って円筒状ターゲット52外周面が変形するため、基
板上に形成した薄膜の膜厚分布の一様性が損なわれると
いう問題がある。
Therefore, the wear of the cylindrical target 52 which proceeds with the film formation also locally progresses only in a specific area near the center of the tunnel, that is, a so-called erosion area. As a result, the utilization efficiency of the target material becomes poor,
There is a problem that the service life of the cylindrical target 52 determined by the consumption depth in the erosion region is shortened. In addition, since the outer peripheral surface of the cylindrical target 52 is deformed due to local consumption of the cylindrical target 52, there is a problem that the uniformity of the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate is impaired.

【0013】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、膜特性及び膜厚分布が均一な薄膜を高
速で形成することができると共に、ターゲット材料の利
用効率が高くてその使用寿命が長いスパッタ装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to form a thin film having a uniform film characteristic and a uniform film thickness at a high speed and to use a target material with high efficiency. It is an object to provide a sputtering apparatus having a long life.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係るスパッタ装置によって解決される。即ち、請求
項1に係るスパッタ装置は、真空槽内に設置され、プラ
ズマ中のイオンの衝突により薄膜物質からなるスパッタ
粒子を放出する円筒状ターゲットと、この円筒状ターゲ
ットの周囲に配置され、円筒状ターゲット外周面に対向
する基板を搭載する基板ホールダと、円筒状ターゲット
の内部に同一の中心軸を有するように配置され、磁極面
が中心軸に対して傾斜している傾斜円筒状磁石と、この
傾斜円筒状磁石を中心軸の回りに回転させる回転機構と
を有することを特徴とする。
The above object is achieved by the following sputtering apparatus according to the present invention. That is, the sputtering apparatus according to claim 1 is provided in a vacuum chamber, and a cylindrical target that emits sputter particles made of a thin film material by collision of ions in plasma, and is disposed around the cylindrical target, A substrate holder for mounting a substrate facing the outer peripheral surface of a cylindrical target, and an inclined cylindrical magnet arranged inside the cylindrical target so as to have the same central axis, and a magnetic pole surface inclined with respect to the central axis, A rotating mechanism for rotating the inclined cylindrical magnet about a central axis.

【0015】このように、請求項1に係るスパッタ装置
においては、円筒状ターゲット内部に、その磁極面、即
ちN磁極面及びS磁極面が中心軸に対して傾斜している
傾斜円筒状磁石が同軸状に配置されていると共に、この
傾斜円筒状磁石がその中心軸の回りに回転することによ
り、傾斜円筒状磁石により生じる中心軸方向の磁界が円
筒状ターゲット外周面側に傾斜円環状に分布すると共
に、この傾斜円環状の磁界が円筒状ターゲットの外周方
向に回転する。即ち、基板と円筒状ターゲットとの間に
生じている電界に直交する磁界として、従来の固定磁界
に替えて、円筒状ターゲットの外周方向に回転する傾斜
円環状磁界を用いている。このため、磁界の強さは、円
筒状ターゲット外周全面にわたって一様になり、グロー
放電によつて生じるプラズマ密度が高密度化されると共
に、そのプラズマ密度の時間平均が円筒状ターゲット外
周全面にわたって一様になる。
As described above, in the sputtering apparatus according to the first aspect, the inclined cylindrical magnet whose magnetic pole faces, that is, the N magnetic pole face and the S magnetic pole face are inclined with respect to the central axis, is provided inside the cylindrical target. The magnetic field in the central axis direction generated by the inclined cylindrical magnet is distributed in an inclined annular shape on the outer peripheral surface side of the cylindrical target by being arranged coaxially and rotating the inclined cylindrical magnet around its central axis. At the same time, the inclined annular magnetic field rotates toward the outer periphery of the cylindrical target. That is, as the magnetic field orthogonal to the electric field generated between the substrate and the cylindrical target, an inclined annular magnetic field rotating in the outer peripheral direction of the cylindrical target is used instead of the conventional fixed magnetic field. For this reason, the intensity of the magnetic field becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target, the plasma density generated by the glow discharge is increased, and the time average of the plasma density is uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target. Looks like

【0016】従って、高速スパッタリングが円筒状ター
ゲット外周全面において満遍なく進行し、基板上に薄膜
を形成する際の成膜速度が高速化されると共に、円筒状
ターゲット外周面のスパッタリングされる領域が基板に
対して相対的に移動することになるため、薄膜の膜特性
及び膜厚分布の均一性も確保される。また、円筒状ター
ゲットの消耗がその外周全面において満遍なく進行する
ため、円筒状ターゲットの利用効率も高くなりその使用
寿命も長くなる。更に、円筒状ターゲット外周全面にお
いて絶縁物のクリーニングが行われるため、反応性DC
(直流)スパッタを行う際に、特定の領域に徐々に絶縁
物が堆積されてアーキング(異常放電)が起きることに
よる膜質の劣化や成膜速度の低下が防止され、安定した
成膜が可能となる。
Accordingly, high-speed sputtering proceeds uniformly over the entire surface of the outer periphery of the cylindrical target, thereby increasing the film forming speed when a thin film is formed on the substrate. Since the film moves relatively with respect to the film, the uniformity of the film characteristics and the film thickness distribution of the thin film is also ensured. In addition, since the consumption of the cylindrical target progresses uniformly over the entire outer periphery, the utilization efficiency of the cylindrical target is increased, and the service life of the cylindrical target is prolonged. Further, since cleaning of the insulator is performed on the entire outer periphery of the cylindrical target, the reactive DC
When (DC) sputtering is performed, it is possible to prevent the deterioration of the film quality and the reduction of the film forming speed due to the arcing (abnormal discharge) caused by the gradual deposition of an insulator in a specific region, thereby enabling stable film formation. Become.

【0017】また、請求項2に係るスパッタ装置は、上
記請求項1に係るスパッタ装置において、傾斜円筒状磁
石を中心軸の回りに回転させる回転機構の代わりに、円
筒状ターゲットを中心軸の回りに回転させる回転機構及
び基板ホールダを中心軸の回りに回転させる回転機構を
有する構成とすることにより、傾斜円筒状磁石が回転し
なくとも、円筒状ターゲット及び基板を搭載した円筒状
基板ホールダが回転するため、磁界の強度は円筒状ター
ゲット外周全面にわたって一様になり、上記第1の実施
形態に係るスパッタ装置の場合と同様に、グロー放電に
よつて生じるプラズマ密度が高密度化されると共に、そ
のプラズマ密度の時間平均が円筒状ターゲット外周全面
にわたって一様になる。従って、上記請求項1に係るス
パッタ装置の場合と同様の作用を奏する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the sputtering apparatus according to the first aspect, wherein a cylindrical target is rotated around the central axis instead of the rotating mechanism for rotating the inclined cylindrical magnet around the central axis. By having a rotation mechanism for rotating the substrate holder and a rotation mechanism for rotating the substrate holder around the central axis, the cylindrical substrate holder on which the cylindrical target and the substrate are mounted rotates even if the inclined cylindrical magnet does not rotate. Therefore, the intensity of the magnetic field becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target, and the plasma density generated by the glow discharge is increased, as in the case of the sputtering apparatus according to the first embodiment. The time average of the plasma density becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target. Therefore, the same operation as in the case of the sputtering apparatus according to the first aspect is obtained.

【0018】なお、この場合、円筒状ターゲット外周面
のスパッタリングされる領域を基板に対して相対的に移
動させるためには、円筒状ターゲット及び円筒状基板ホ
ールダは、互いに反対方向に回転するか、同一方向に異
なる回転角速度で回転することが望ましい。
In this case, in order to move the region to be sputtered on the outer peripheral surface of the cylindrical target relative to the substrate, the cylindrical target and the cylindrical substrate holder are rotated in opposite directions to each other. It is desirable to rotate at different rotational angular velocities in the same direction.

【0019】また、請求項3に係るスパッタ装置は、上
記請求項1又は2に係るスパッタ装置において、傾斜円
筒状磁石が中心軸の方向に複数個配列されている構成と
することにより、磁界の強度が高い領域が増加するた
め、上記請求項1又は2に係るスパッタ装置の場合以上
にグロー放電によつて生じるプラズマ密度が高密度化さ
れると共に、これら複数個の傾斜円筒状磁石が回転する
ため、上記請求項1又は2に係るスパッタ装置の場合と
同様にプラズマ密度の時間平均が円筒状ターゲット外周
全面にわたって一様になる。従って、上記請求項1又は
2に係るスパッタ装置の場合と同様の作用を奏すると共
に、高密度プラズマ領域の増加によって基板上に薄膜を
形成する際の成膜速度が更に高速化される。
Further, in the sputtering apparatus according to the third aspect of the present invention, a plurality of inclined cylindrical magnets are arranged in the direction of the central axis in the sputtering apparatus according to the first or second aspect, so that the magnetic field of the magnetic field can be reduced. Since the region with high strength increases, the plasma density generated by the glow discharge is increased more than in the case of the sputtering apparatus according to claim 1 or 2, and the plurality of inclined cylindrical magnets rotate. Therefore, as in the case of the sputtering apparatus according to claim 1 or 2, the time average of the plasma density becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target. Therefore, the same effect as in the case of the sputtering apparatus according to claim 1 or 2 can be obtained, and the film forming speed when forming a thin film on the substrate is further increased by increasing the high density plasma region.

【0020】また、請求項4に係るスパッタ装置は、上
記請求項1〜3のいずれかに係るスパッタ装置におい
て、円筒状ターゲットと基板ホールダとの間に、円筒状
ターゲットから放出されるスパッタ粒子の飛行範囲を限
定するシールド板が配置されている構成とすることによ
り、基板に向かうスパッタ粒子のうち、基板表面に対し
て垂直方向の成分が高くなるため、上記請求項1〜3の
いずれかに係るスパッタ装置の場合と同様の作用を奏す
ると共に、更に基板上に形成する薄膜の膜特性及び膜厚
分布の均一性が向上する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the sputtering apparatus according to any one of the first to third aspects, between the cylindrical target and the substrate holder, the sputter particles emitted from the cylindrical target are removed. By the configuration in which the shield plate that limits the flight range is arranged, of the sputter particles toward the substrate, the component in the direction perpendicular to the substrate surface increases, The same effect as in the case of such a sputtering apparatus is obtained, and the film characteristics and the uniformity of the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate are further improved.

【0021】また、請求項5に係るスパッタ装置は、上
記請求項1〜4のいずれかに係るスパッタ装置におい
て、基板を搭載する基板ホールダの代わりに、円筒状タ
ーゲットの周囲の略円周上に、円筒状ターゲット外周に
対向してフィルム基板を走行させるフィルム基板走行部
を有する構成とすることにより、成膜対象物が基板から
長尺のフィルム基板に代わっても、上記請求項1〜4の
いずれかに係るスパッタ装置の場合と同様の作用、即ち
フィルム基板上に薄膜を形成する際の成膜速度の高速
化、円筒状ターゲットの利用効率の向上による使用寿命
の伸長、及びアーキングの発生による膜質の劣化や成膜
速度の低下の防止が実現される。
According to a fifth aspect of the present invention, in the sputtering apparatus according to any one of the first to fourth aspects, instead of the substrate holder on which the substrate is mounted, the sputtering device is provided on substantially the circumference of the cylindrical target. By having a configuration having a film substrate traveling portion that travels the film substrate in opposition to the outer periphery of the cylindrical target, even if the film formation target is replaced with a long film substrate from the substrate, The same operation as in the case of the sputtering apparatus according to any of the above, that is, the use of a thin film formed on a film substrate at a high film formation rate, the use efficiency of the cylindrical target is improved, the service life is extended, and arcing occurs. The deterioration of the film quality and the reduction of the film forming speed can be prevented.

【0022】また、請求項6に係るスパッタ装置は、上
記請求項1〜5のいずれかに係るスパッタ装置におい
て、円筒状ターゲットと基板ホールダとの間に、円筒状
ターゲットに対して正電位が印加される補助電極が配置
されている構成とすることにより、この補助電極と円筒
状ターゲットとの間の電界によって放電が維持されて、
円筒状ターゲット外周全面に発生するプラズマが安定し
て維持されるため、上記請求項1〜5のいずれかに係る
スパッタ装置の場合と同様の作用を奏すると共に、更に
薄膜の膜特性及び膜厚分布の均一性が向上する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the sputtering apparatus according to any one of the first to fifth aspects, a positive potential is applied to the cylindrical target between the cylindrical target and the substrate holder. With the configuration in which the auxiliary electrode is arranged, discharge is maintained by the electric field between the auxiliary electrode and the cylindrical target,
Since the plasma generated over the entire outer periphery of the cylindrical target is stably maintained, the same effect as in the case of the sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 5 is obtained, and further, the film characteristics and the film thickness distribution of the thin film Is improved.

【0023】なお、この場合、補助電極の形状として
は、スパッタ粒子が自由に通過することができる形状で
なければならない。従って、例えば網状やロッド状の補
助電極であることが望ましい。
In this case, the shape of the auxiliary electrode must be a shape through which sputtered particles can freely pass. Therefore, it is desirable that the auxiliary electrode is, for example, a net-like or rod-like auxiliary electrode.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施の形態を説明する。 (第1の実施形態)本発明の第1の実施形態に係る同軸
マグネトロンスパッタ装置について、図1〜図3を用い
て説明する。ここで、図1は本実施形態に係る同軸マグ
ネトロンスパッタ装置を示す概略断面図であり、図2は
図1に示す同軸マグネトロンスパッタ装置の要部拡大図
であり、図3は図2に示す同軸マグネトロンスパッタ装
置の要部の平面図である。なお、本実施形態に係る同軸
マグネトロンスパッタ装置は、請求項1に対応するもの
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. (First Embodiment) A coaxial magnetron sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a schematic sectional view showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. It is a top view of the principal part of a magnetron sputtering apparatus. The coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment corresponds to claim 1.

【0025】真空中に所定の放電用ガスが導入される真
空槽10は、グランドに接地されている。この真空槽1
0内の中央部には、薄膜物質からなる円筒状ターゲット
12が設置されている。また、この円筒状ターゲット1
2の周囲には、円筒状基板ホールダ14が、円筒状ター
ゲット12と同一の中心軸を有するように、即ち同軸状
に配置されている。そして、この円筒状基板ホールダ1
4上には、成膜対象物である基板16が円筒状ターゲッ
ト12外周面に対向して搭載されるようになっている。
また、円筒状ターゲット12及び円筒状基板ホールダ1
4は、両者の間に所定の電圧を印加するための電源18
に接続されている。
The vacuum chamber 10 into which a predetermined discharge gas is introduced into a vacuum is grounded. This vacuum tank 1
A cylindrical target 12 made of a thin film material is provided at a central portion in the area 0. In addition, this cylindrical target 1
2, a cylindrical substrate holder 14 is disposed so as to have the same central axis as the cylindrical target 12, that is, coaxially. And this cylindrical substrate holder 1
On the substrate 4, a substrate 16 as a film formation target is mounted so as to face the outer peripheral surface of the cylindrical target 12.
In addition, the cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 1
4 is a power supply 18 for applying a predetermined voltage between the two.
It is connected to the.

【0026】また、円筒状ターゲット12内部には、支
持筒20及びこの支持筒20外周に取り付けられた傾斜
円筒状磁石22が、共に円筒状ターゲット12と同一の
中心軸を有するように、即ち同軸状に配置されている。
そして、この傾斜円筒状磁石22は、そのN磁極面及び
S磁極面が中心軸に対して傾斜している点に特徴があ
る。また、傾斜円筒状磁石22のN磁極面及びS磁極面
には、ヨーク24が設けられている。更に、支持筒20
には回転機構(図示せず)が接続され、支持筒20を介
して傾斜円筒状磁石22をその中心軸の回りに回転させ
るようになっている点にも特徴がある。
Further, inside the cylindrical target 12, a support cylinder 20 and an inclined cylindrical magnet 22 attached to the outer periphery of the support cylinder 20 are arranged so that both have the same central axis as the cylindrical target 12, that is, coaxial. It is arranged in a shape.
The inclined cylindrical magnet 22 is characterized in that its N pole face and S pole face are inclined with respect to the central axis. Further, yokes 24 are provided on the N-pole surface and the S-pole surface of the inclined cylindrical magnet 22. Further, the support cylinder 20
Is connected to a rotating mechanism (not shown), and is characterized in that the inclined cylindrical magnet 22 is rotated around its central axis via the support cylinder 20.

【0027】次に、図1〜図3に示す同軸マグネトロン
スパッタ装置の動作について説明する。真空槽10内の
真空中に所定の放電用ガスが導入した後、電源18によ
り円筒状ターゲット12と円筒状基板ホールダ14との
間に所定の電圧を印加して、これらの円筒状ターゲット
12と円筒状基板ホールダ14との間の半径方向に生じ
る電界によりグロー放電を発生し、円筒状ターゲット1
2外周の放電用ガスをプラズマ化する。
Next, the operation of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIGS. 1 to 3 will be described. After a predetermined discharge gas is introduced into the vacuum in the vacuum chamber 10, a predetermined voltage is applied between the cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 by the power supply 18, and these cylindrical targets 12 and A glow discharge is generated by an electric field generated in a radial direction between the cylindrical target holder 14 and the cylindrical target 1.
(2) The discharge gas on the outer periphery is turned into plasma.

【0028】このとき、円筒状ターゲット12外周面側
には、図1及び図2中に矢印で示すように、ヨーク24
を介して傾斜円筒状磁石22のN磁極面から出てS磁極
面に入る磁力線により中心軸方向の磁界26が円環状に
生じる。しかも、この傾斜円筒状磁石22のN磁極面及
びS磁極面が中心軸に対して傾斜しているため、磁界2
6は傾斜円環状に分布する。
At this time, as shown by arrows in FIGS. 1 and 2, the yoke 24
A magnetic field line 26 in the center axis direction is generated in an annular shape by lines of magnetic force exiting from the N magnetic pole surface of the inclined cylindrical magnet 22 and entering the S magnetic pole surface via the magnetic field. Moreover, since the N-pole surface and the S-pole surface of the inclined cylindrical magnet 22 are inclined with respect to the central axis, the magnetic field 2
6 are distributed in an inclined annular shape.

【0029】更に、図2及び図3中に矢印で示すよう
に、傾斜円筒状磁石22が回転機構によってその中心軸
の回りに回転することにより、磁界26も円筒状ターゲ
ット12の外周方向に回転し、円筒状ターゲット12外
周全面にわたって一様な強度になる。このため、グロー
放電によつて生じたプラズマ中の電子は、この磁界26
の作用を受けてドリフト運動をすることにより飛行距離
が伸び、1個の電子によって多くの放電用ガス分子が電
離されて、放電用ガスが高密度にプラズマ化されると共
に、高密度化されたプラズマ密度の時間平均が円筒状タ
ーゲット12外周全面にわたって一様になる。
Further, as shown by arrows in FIGS. 2 and 3, the inclined cylindrical magnet 22 is rotated around its central axis by a rotating mechanism, so that the magnetic field 26 also rotates in the outer peripheral direction of the cylindrical target 12. Thus, the strength becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. Therefore, the electrons in the plasma generated by the glow discharge will
The flying distance is extended by the drift motion under the action of the gas, so that a large number of discharge gas molecules are ionized by one electron, so that the discharge gas is turned into a high-density plasma and the density is increased. The time average of the plasma density becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12.

【0030】この結果、円筒状ターゲット12外周面に
衝突するプラズマ中のイオン密度が満遍なく増大し、円
筒状ターゲット12外周面から放出されるスパッタ粒子
が満遍なく増大する。即ち、高速スパッタリングが円筒
状ターゲット12外周全面において満遍なく進行する。
従って、円筒状基板ホールダ14上に搭載された基板1
6上に薄膜を形成する際の成膜速度が大きくなると共
に、円筒状ターゲット12外周面のスパッタリングされ
る領域が基板16に対して相対的に移動することになる
ため、薄膜の膜特性及び膜厚分布の均一性も確保され
る。
As a result, the ion density in the plasma colliding with the outer peripheral surface of the cylindrical target 12 increases uniformly, and the sputter particles emitted from the outer peripheral surface of the cylindrical target 12 increase uniformly. That is, high-speed sputtering proceeds uniformly over the entire outer periphery of the cylindrical target 12.
Therefore, the substrate 1 mounted on the cylindrical substrate holder 14
The film forming speed when forming a thin film on the substrate 6 increases, and the region to be sputtered on the outer peripheral surface of the cylindrical target 12 moves relatively to the substrate 16. The uniformity of the thickness distribution is also ensured.

【0031】また、円筒状ターゲット12の消耗が局所
的に進行せず、その外周全面において満遍なく進行する
ため、円筒状ターゲット12の利用効率も高くなり、そ
の使用寿命が伸びる。
Further, the consumption of the cylindrical target 12 does not locally proceed, but proceeds uniformly over the entire outer periphery thereof, so that the utilization efficiency of the cylindrical target 12 is increased and the service life thereof is extended.

【0032】更に、従来の同軸マグネトロンスパッタ装
置の場合、円筒状ターゲット外周面のスパッタリングさ
れる領域が特定の場所に限定されるため、反応性DCス
パッタを行う際に、それ以外の領域に徐々に絶縁物が堆
積され、アーキングが起き、膜質の劣化や成膜速度の低
下を引き起こすが、本実施形態に係る同軸マグネトロン
スパッタ装置においては、円筒状ターゲット12外周全
面において絶縁物のクリーニングが行われるため、この
ような問題は回避される。
Further, in the case of the conventional coaxial magnetron sputtering apparatus, the region to be sputtered on the outer peripheral surface of the cylindrical target is limited to a specific place. The insulator is deposited and arcing occurs, causing deterioration of the film quality and a decrease in the deposition rate. However, in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, the insulator is cleaned over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. Such a problem is avoided.

【0033】以上のように、本実施形態に係る同軸マグ
ネトロンスパッタ装置によれば、円筒状ターゲット12
内部に、そのN磁極面及びS磁極面が中心軸に対して傾
斜している傾斜円筒状磁石22が同軸状に配置されてい
ると共に、この傾斜円筒状磁石22がその中心軸の回り
に回転することにより、傾斜円筒状磁石22による磁界
26が円筒状ターゲット12外周面側に傾斜円環状に分
布すると共に、円筒状ターゲット12の外周方向に回転
し、円筒状ターゲット12外周全面にわたって一様な強
度になるため、グロー放電によつて生じるプラズマ密度
が高密度化されると共に、そのプラズマ密度の時間平均
が円筒状ターゲット12外周全面にわたって一様にな
る。
As described above, according to the coaxial magnetron sputtering apparatus of the present embodiment, the cylindrical target 12
Inside, an inclined cylindrical magnet 22 whose N-pole surface and S-magnetic pole surface are inclined with respect to the central axis is coaxially arranged, and the inclined cylindrical magnet 22 rotates around its central axis. As a result, the magnetic field 26 generated by the inclined cylindrical magnet 22 is distributed in an inclined annular shape on the outer peripheral surface side of the cylindrical target 12, and rotates in the outer peripheral direction of the cylindrical target 12, and becomes uniform over the entire outer peripheral surface of the cylindrical target 12. Since the intensity is increased, the density of the plasma generated by the glow discharge is increased, and the time average of the plasma density is uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12.

【0034】従って、高速スパッタリングが円筒状ター
ゲット12外周全面において満遍なく進行し、基板16
上に薄膜を形成する際の成膜速度を高速化することがで
きると共に、円筒状ターゲット12外周面のスパッタリ
ングされる領域が基板16に対して相対的に移動するこ
とになるため、薄膜の膜特性及び膜厚分布の均一性も確
保することができる。
Therefore, the high-speed sputtering proceeds uniformly over the entire outer periphery of the cylindrical target 12 and the substrate 16
Since the film forming speed when forming a thin film thereon can be increased, and the region to be sputtered on the outer peripheral surface of the cylindrical target 12 moves relatively to the substrate 16, the thin film is formed. Uniformity of characteristics and film thickness distribution can also be ensured.

【0035】また、円筒状ターゲット12の消耗がその
外周全面において満遍なく進行するため、円筒状ターゲ
ット12の利用効率を向上させて、その使用寿命を伸長
させることができる。
Further, since the consumption of the cylindrical target 12 proceeds uniformly over the entire outer periphery thereof, the use efficiency of the cylindrical target 12 can be improved and the service life thereof can be extended.

【0036】更に、円筒状ターゲット12外周全面にお
いて絶縁物のクリーニングが行われるため、反応性DC
スパッタを行う際に、特定の領域に徐々に絶縁物が堆積
されてアーキングが起きることによる膜質の劣化や成膜
速度の低下を防止することができる。
Further, since the insulator is cleaned over the entire outer periphery of the cylindrical target 12, the reactive DC
When sputtering is performed, it is possible to prevent deterioration of film quality and a decrease in film formation speed due to arcing caused by gradually depositing an insulator in a specific region.

【0037】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置について、図4
及び図5を用いて説明する。ここで、図4は本実施形態
に係る同軸マグネトロンスパッタ装置を示す要部拡大図
であり、図5は図4に示す同軸マグネトロンスパッタ装
置の要部の平面図である。なお、上記図1〜図3に示す
同軸マグネトロンスパッタ装置の構成要素と同じ要素に
は同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形
態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置は、請求項2に
対応するものである。
(Second Embodiment) A coaxial magnetron sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, and FIG. 5 is a plan view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. The same components as those of the coaxial magnetron sputtering device shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment corresponds to claim 2.

【0038】本実施形態に係る同軸マグネトロンスパッ
タ装置の全体構成は、上記第1の実施形態に係る同軸マ
グネトロンスパッタ装置とほぼ同様である。即ち、真空
槽10内の中央部には円筒状ターゲット12が設置さ
れ、この円筒状ターゲット12の周囲には、円筒状ター
ゲット12外周面に対向して基板16を搭載する円筒状
基板ホールダ14が円筒状ターゲット12と同軸状に配
置されている。また、円筒状ターゲット12及び円筒状
基板ホールダ14は、両者の間に所定の電圧を印加する
ための電源18に接続されている。
The overall configuration of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to this embodiment is substantially the same as that of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment. That is, a cylindrical target 12 is provided at a central portion in the vacuum chamber 10, and a cylindrical substrate holder 14 for mounting a substrate 16 on the outer periphery of the cylindrical target 12 is provided around the cylindrical target 12. It is arranged coaxially with the cylindrical target 12. The cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 are connected to a power supply 18 for applying a predetermined voltage between the two.

【0039】また、円筒状ターゲット12内部には、支
持筒20及びこの支持筒20外周に取り付けられた傾斜
円筒状磁石22が、共に円筒状ターゲット12と同軸状
に配置され、この傾斜円筒状磁石22のN磁極面及びS
磁極面は中心軸に対して傾斜している。そして、傾斜円
筒状磁石22のN磁極面及びS磁極面には、ヨーク24
が設けられている。
Further, inside the cylindrical target 12, a support cylinder 20 and an inclined cylindrical magnet 22 attached to the outer periphery of the support cylinder 20 are both arranged coaxially with the cylindrical target 12, and the inclined cylindrical magnet 22 N pole face and S
The pole face is inclined with respect to the central axis. The yoke 24 is provided on the N-pole surface and the S-pole surface of the inclined cylindrical magnet 22.
Is provided.

【0040】但し、上記第1の実施形態の場合は支持筒
20を介して傾斜円筒状磁石22をその中心軸の回りに
回転させる回転機構が設置されているが、本実施形態に
係る同軸マグネトロンスパッタ装置においては、この回
転機構の代わりに、円筒状ターゲット12をその中心軸
の回りに回転させる回転機構(図示せず)及び基板16
を搭載した円筒状基板ホールダ14をその中心軸の回り
に回転させる回転機構(図示せず)がそれぞれ設置され
ている点に特徴がある。
However, in the case of the first embodiment, a rotation mechanism for rotating the inclined cylindrical magnet 22 around its central axis via the support cylinder 20 is provided. However, the coaxial magnetron according to the present embodiment is provided. In the sputtering apparatus, instead of this rotating mechanism, a rotating mechanism (not shown) for rotating the cylindrical target 12 around its central axis and a substrate 16 are provided.
It is characterized in that rotation mechanisms (not shown) for rotating the cylindrical substrate holder 14 on which the is mounted around its central axis are provided.

【0041】次に、図4及び図5に示す同軸マグネトロ
ンスパッタ装置の動作について説明する。上記第1の実
施形態の場合と同様にして、真空槽10内の真空中に所
定の放電用ガスが導入した後、電源18により円筒状タ
ーゲット12と円筒状基板ホールダ14との間に所定の
電圧を印加して、グロー放電を発生することにより、円
筒状ターゲット12外周の放電用ガスをプラズマ化す
る。このとき、円筒状ターゲット12外周面側には、図
4中に矢印で示すように、ヨーク24を介して傾斜円筒
状磁石22のN磁極面から出てS磁極面に入る磁力線に
より中心軸方向の磁界26が円環状に生じると共に、こ
の傾斜円筒状磁石22のN磁極面及びS磁極面が中心軸
に対して傾斜しているため、磁界26は傾斜円環状に分
布する。
Next, the operation of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIGS. 4 and 5 will be described. As in the case of the first embodiment, after a predetermined discharge gas is introduced into the vacuum in the vacuum chamber 10, a predetermined power is supplied between the cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 by the power supply 18. By applying a voltage to generate glow discharge, the discharge gas on the outer periphery of the cylindrical target 12 is turned into plasma. At this time, on the outer peripheral surface side of the cylindrical target 12, as shown by an arrow in FIG. 4, the magnetic force lines coming out of the N magnetic pole surface of the inclined cylindrical magnet 22 and entering the S magnetic pole surface via the yoke 24, in the direction of the central axis. Is generated in an annular shape, and the N magnetic pole surface and the S magnetic pole surface of the inclined cylindrical magnet 22 are inclined with respect to the central axis, so that the magnetic field 26 is distributed in an inclined annular shape.

【0042】但し、上記第1の実施形態の場合とは異な
り、図4及び図5中に矢印で示すように、円筒状ターゲ
ット12が回転機構によってその中心軸の回りに回転す
ると共に、基板16を搭載した円筒状基板ホールダ14
が回転機構によってその中心軸の回りに円筒状ターゲッ
ト12の回転方向と反対方向に回転することにより、磁
界26の強度の時間平均は、円筒状ターゲット12外周
全面にわたって一様になる。このため、グロー放電によ
つて生じたプラズマ中の電子は、この磁界26の作用を
受けてドリフト運動をすることにより飛行距離が伸び、
1個の電子によって多くの放電用ガス分子が電離され
て、放電用ガスが高密度にプラズマ化されると共に、高
密度化されたプラズマ密度の時間平均が円筒状ターゲッ
ト12外周全面にわたって一様になる。
However, unlike the case of the first embodiment, as shown by the arrows in FIGS. 4 and 5, the cylindrical target 12 is rotated around its central axis by a rotating mechanism and the substrate 16 is rotated. Cylindrical substrate holder 14 loaded with
Is rotated around its central axis by the rotation mechanism in a direction opposite to the rotation direction of the cylindrical target 12, so that the time average of the intensity of the magnetic field 26 becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. For this reason, the electrons in the plasma generated by the glow discharge perform a drift motion under the action of the magnetic field 26, thereby increasing the flight distance,
A large number of discharge gas molecules are ionized by one electron, and the discharge gas is converted into a high-density plasma. The time average of the high-density plasma density is uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. Become.

【0043】この結果、傾斜円筒状磁石22の回転によ
って磁界26が円筒状ターゲット12の外周方向に回転
しなくとも、上記第1の実施形態の場合と同様の作用を
奏して、高速スパッタリングが円筒状ターゲット12外
周全面において満遍なく進行する。従って、上記第1の
実施形態の場合と同様に、基板16上に薄膜を形成する
際の成膜速度の高速化、その薄膜の膜特性及び膜厚分布
の均一性の確保、円筒状ターゲット12の利用効率の向
上による使用寿命の伸長、並びにアーキングの発生によ
る膜質の劣化や成膜速度の低下の防止が実現される。
As a result, even if the magnetic field 26 does not rotate in the outer peripheral direction of the cylindrical target 12 due to the rotation of the inclined cylindrical magnet 22, the same operation as that of the first embodiment can be achieved, and Progresses uniformly over the entire outer periphery of the target 12. Therefore, as in the case of the first embodiment, the film formation speed when forming a thin film on the substrate 16 is increased, the film characteristics of the thin film and the uniformity of the film thickness distribution are ensured, and the cylindrical target 12 is formed. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the film quality and the reduction of the film forming speed due to the occurrence of arcing.

【0044】以上のように、本実施形態に係る同軸マグ
ネトロンスパッタ装置によれば、上記第1の実施形態の
ように傾斜円筒状磁石22を回転する代わりに、円筒状
ターゲット12をその中心軸の回りに回転すると共に、
基板16を搭載した円筒状基板ホールダ14をその中心
軸の回りに円筒状ターゲット12の回転方向と反対方向
に回転することにより、傾斜円筒状磁石22による磁界
26の強度の時間平均は、円筒状ターゲット12外周全
面にわたって一様になるため、上記第1の実施形態の場
合と同様に、グロー放電によつて生じるプラズマ密度が
高密度化されると共に、そのプラズマ密度の時間平均が
円筒状ターゲット12外周全面にわたって一様になる。
従って、上記第1の実施形態に係る同軸マグネトロンス
パッタ装置の場合と同様の効果を奏することができる。
As described above, according to the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, instead of rotating the inclined cylindrical magnet 22 as in the first embodiment, the cylindrical target 12 is moved to the center axis thereof. Rotate around,
By rotating the cylindrical substrate holder 14 on which the substrate 16 is mounted around its central axis in a direction opposite to the rotation direction of the cylindrical target 12, the time average of the intensity of the magnetic field 26 by the inclined cylindrical magnet 22 becomes cylindrical. Since the entire surface of the target 12 becomes uniform, the plasma density generated by the glow discharge is increased and the time average of the plasma density is reduced as in the case of the first embodiment. It becomes uniform over the entire outer circumference.
Therefore, the same effect as in the case of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment can be obtained.

【0045】なお、ここでは、円筒状ターゲット12と
基板16を搭載した円筒状基板ホールダ14とが反対方
向に回転しているが、同一方向に回転してもよい。但
し、円筒状ターゲット12外周面のスパッタリングされ
る領域を基板16に対して相対的に移動させるために
は、両者の回転角速度が異ならせることが望ましい。
Here, the cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 on which the substrate 16 is mounted are rotated in opposite directions, but may be rotated in the same direction. However, in order to relatively move the region to be sputtered on the outer peripheral surface of the cylindrical target 12 with respect to the substrate 16, it is desirable that the two have different rotational angular velocities.

【0046】(第3の実施形態)本発明の第3の実施形
態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置について、図6
及び図7を用いて説明する。ここで、図6は本実施形態
に係る同軸マグネトロンスパッタ装置を示す要部拡大図
であり、図7は図6に示す同軸マグネトロンスパッタ装
置の要部の平面図である。なお、上記図1〜図3に示す
同軸マグネトロンスパッタ装置の構成要素と同じ要素に
は同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形
態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置は、請求項3に
対応するものである。
(Third Embodiment) A coaxial magnetron sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is an enlarged view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, and FIG. 7 is a plan view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. The same components as those of the coaxial magnetron sputtering device shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment corresponds to claim 3.

【0047】本実施形態に係る同軸マグネトロンスパッ
タ装置の全体構成は、上記第1の実施形態に係る同軸マ
グネトロンスパッタ装置とほぼ同様である。即ち、真空
槽10内の中央部には円筒状ターゲット12が設置さ
れ、この円筒状ターゲット12の周囲には、円筒状ター
ゲット12外周面に対向して基板16を搭載する円筒状
基板ホールダ14が円筒状ターゲット12と同軸状に配
置されている。また、円筒状ターゲット12及び円筒状
基板ホールダ14は、両者の間に所定の電圧を印加する
ための電源18に接続されている。
The overall configuration of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment is substantially the same as the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment. That is, a cylindrical target 12 is provided at a central portion in the vacuum chamber 10, and a cylindrical substrate holder 14 for mounting a substrate 16 on the outer periphery of the cylindrical target 12 is provided around the cylindrical target 12. It is arranged coaxially with the cylindrical target 12. The cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 are connected to a power supply 18 for applying a predetermined voltage between the two.

【0048】但し、上記第1の実施形態の場合は円筒状
ターゲット12内部に設置された支持筒20外周に1個
の傾斜円筒状磁石22が円筒状ターゲット12と同軸状
に取り付けられているが、本実施形態に係る同軸マグネ
トロンスパッタ装置においては、この支持筒20外周に
その中心軸の方向に配列された複数個の傾斜円筒状磁石
22a、22b、…、22fが円筒状ターゲット12と
同軸状に取り付けられている点に特徴がある。そして、
これら複数個の傾斜円筒状磁石22a、22b、…、2
2fのN磁極面及びS磁極面はそれぞれ中心軸に対して
傾斜している。また、傾斜円筒状磁石22aのS磁極面
と傾斜円筒状磁石22bのS磁極面、傾斜円筒状磁石2
2bのN磁極面と傾斜円筒状磁石22cのN磁極面とい
うように、互いに同じ磁極面が隣り合うように配列され
ている。
However, in the case of the first embodiment, one inclined cylindrical magnet 22 is mounted coaxially with the cylindrical target 12 on the outer periphery of the support cylinder 20 installed inside the cylindrical target 12. In the coaxial magnetron sputtering apparatus according to this embodiment, a plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22b,..., 22f arranged on the outer periphery of the support cylinder 20 in the direction of the central axis thereof are coaxial with the cylindrical target 12. The feature is that it is attached to. And
These plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22b,.
The N-pole surface and the S-pole surface of 2f are each inclined with respect to the central axis. Further, the S magnetic pole surface of the inclined cylindrical magnet 22a and the S magnetic pole surface of the inclined cylindrical magnet 22b,
The same magnetic pole faces are arranged adjacent to each other, such as the N magnetic pole face of 2b and the N magnetic pole face of the inclined cylindrical magnet 22c.

【0049】また、上記第1の実施形態の場合と同様
に、支持筒20を介して複数個の傾斜円筒状磁石22
a、22b、…、22fをその中心軸の回りに回転させ
る回転機構(図示せず)が設置されている。
As in the case of the first embodiment, a plurality of inclined cylindrical magnets 22 are
A rotating mechanism (not shown) for rotating a, 22b,..., 22f around its central axis is provided.

【0050】次に、図6及び図7に示す同軸マグネトロ
ンスパッタ装置の動作について説明する。上記第1の実
施形態の場合と同様にして、真空槽10内の真空中に所
定の放電用ガスが導入した後、電源18により円筒状タ
ーゲット12と円筒状基板ホールダ14との間に所定の
電圧を印加して、グロー放電を発生することにより、円
筒状ターゲット12外周の放電用ガスをプラズマ化す
る。このとき、上記第1の実施形態の場合とは異なり、
円筒状ターゲット12外周面側には、図6中に矢印で示
すように、複数個の傾斜円筒状磁石22a、22b、
…、22fのそれぞれのN磁極面から出てS磁極面に入
る磁力線により中心軸方向の磁界26a、26b、…、
26fが円環状に生じると共に、これらの傾斜円筒状磁
石22a、22b、…、22fのそれぞれのN磁極面及
びS磁極面が中心軸に対して傾斜しているため、磁界2
6a、26b、…、26fはそれぞれ傾斜円環状に分布
する。
Next, the operation of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIGS. 6 and 7 will be described. As in the case of the first embodiment, after a predetermined discharge gas is introduced into the vacuum in the vacuum chamber 10, a predetermined power is supplied between the cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 by the power supply 18. By applying a voltage to generate glow discharge, the discharge gas on the outer periphery of the cylindrical target 12 is turned into plasma. At this time, unlike the case of the first embodiment,
As shown by arrows in FIG. 6, a plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22b,
, 22f, the magnetic field lines 26a, 26b,.
26f are formed in an annular shape, and the N-pole surface and the S-pole surface of each of these inclined cylindrical magnets 22a, 22b,.
6a, 26b,..., 26f are distributed in an inclined annular shape, respectively.

【0051】また、上記第1の実施形態の場合と同様に
して、図6及び図7中に矢印で示すように、複数個の傾
斜円筒状磁石22a、22b、…、22fが回転機構に
よってその中心軸の回りに回転することにより、磁界2
6a、26b、…、26fもそれぞれ円筒状ターゲット
12の外周方向に回転し、円筒状ターゲット12外周全
面にわたって一様な強度になる。このため、グロー放電
によつて生じたプラズマ中の電子は、これらの磁界26
a、26b、…、26fの作用を受けてドリフト運動を
することにより飛行距離が伸び、1個の電子によって多
くの放電用ガス分子が電離されて、放電用ガスが高密度
にプラズマ化されると共に、高密度化されたプラズマ密
度の時間平均が円筒状ターゲット12外周全面にわたっ
て一様になる。
In the same manner as in the first embodiment, as shown by arrows in FIGS. 6 and 7, a plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22b,. By rotating around the central axis, the magnetic field 2
Each of 6a, 26b,..., 26f also rotates in the outer peripheral direction of the cylindrical target 12, and has uniform strength over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. For this reason, the electrons in the plasma generated by the glow discharge cause these magnetic fields 26
af, 26b,..., 26f, the flight distance is extended by performing a drift motion, so that a large number of discharge gas molecules are ionized by one electron, and the discharge gas is turned into a high-density plasma. At the same time, the time average of the densified plasma density becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12.

【0052】なお、複数個の傾斜円筒状磁石22a、2
2b、…、22fのN磁極面及びS磁極面近傍の磁界2
6a、26b、…、26fの磁力線の湾曲する部分にお
いては、ドリフト運動する電子にローレンツの力が作用
して、電子を磁界26a、26b、…、26fのそれぞ
れの中央部に押し戻すため、上記第1の実施形態の場合
よりも更に高密度プラズマ領域が増加する。この結果、
上記第1の実施形態の場合以上の高速スパッタリング
が、円筒状ターゲット12外周全面において満遍なく進
行する。
The plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22a,
2b,..., 22f, the magnetic field 2 near the N pole face and the S pole face
In the curved portions of the lines of magnetic force of 6a, 26b,..., 26f, Lorentz force acts on the drifting electrons to push the electrons back to the respective central portions of the magnetic fields 26a, 26b,. The high-density plasma region is further increased than in the case of the first embodiment. As a result,
Higher-speed sputtering than in the first embodiment proceeds uniformly over the entire outer periphery of the cylindrical target 12.

【0053】従って、上記第1の実施形態の場合以上に
基板16上に薄膜を形成する際の成膜速度が高速化する
と共に、上記第1の実施形態の場合と同様に、薄膜の膜
特性及び膜厚分布の均一性の確保、円筒状ターゲット1
2の利用効率の向上による使用寿命の伸長、並びにアー
キングの発生による膜質の劣化や成膜速度の低下の防止
が実現される。
Accordingly, the film forming speed when forming a thin film on the substrate 16 is higher than in the first embodiment, and the film characteristics of the thin film are similar to those in the first embodiment. And uniformity of film thickness distribution, cylindrical target 1
As a result, it is possible to prevent the deterioration of the film quality and the reduction of the film formation speed due to the occurrence of arcing.

【0054】以上のように、本実施形態に係る同軸マグ
ネトロンスパッタ装置によれば、上記第1の実施形態の
場合のように1個の傾斜円筒状磁石22を回転する代わ
りに、中心軸の方向に配列された複数個の傾斜円筒状磁
石22a、22b、…、22fを回転することにより、
複数個の傾斜円筒状磁石22a、22b、…、22fに
よる磁界26a、26b、…、26fからなる磁界強度
の高い領域が増加すると共に、その磁界の強度の時間平
均が円筒状ターゲット12外周全面にわたって一様にな
るため、上記第1の実施形態の場合以上にグロー放電に
よつて生じるプラズマ密度が高密度化されると共に、上
記第1の実施形態の場合と同様にプラズマ密度の時間平
均が円筒状ターゲット12外周全面にわたって一様にな
る。
As described above, according to the coaxial magnetron sputtering apparatus of the present embodiment, instead of rotating one inclined cylindrical magnet 22 as in the case of the first embodiment, the direction of the central axis is changed. By rotating a plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22b,.
The magnetic field 26a, 26b,..., 26f of the plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22b,. Since the plasma density becomes uniform, the density of the plasma generated by the glow discharge is increased more than in the case of the first embodiment, and the time average of the plasma density is reduced as in the case of the first embodiment. The target becomes uniform over the entire outer periphery.

【0055】従って、上記第1の実施形態に係る同軸マ
グネトロンスパッタ装置の場合と同様の効果を奏するこ
とができると共に、更に高密度プラズマ領域が増加する
ことにより、基板16上に薄膜を形成する際の成膜速度
を上記第1の実施形態に係る同軸マグネトロンスパッタ
装置の場合以上に高速化することができる。
Therefore, the same effects as those of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment can be obtained, and the thin film can be formed on the substrate 16 by further increasing the high-density plasma region. Can be made faster than in the case of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment.

【0056】なお、ここでは、上記第1の実施形態に係
る同軸マグネトロンスパッタ装置における1個の傾斜円
筒状磁石22が複数個の傾斜円筒状磁石22a、22
b、…、22fに置換された場合について説明したが、
上記第2の実施形態に係る同軸マグネトロンスパッタ装
置における1個の傾斜円筒状磁石22を複数個の傾斜円
筒状磁石22a、22b、…、22fに置換してもよ
い。この場合にも、同様の効果を奏することが可能であ
る。
Here, in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment, one inclined cylindrical magnet 22 is replaced with a plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22a.
b,..., 22f have been described,
One inclined cylindrical magnet 22 in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment may be replaced with a plurality of inclined cylindrical magnets 22a, 22b,..., 22f. In this case, the same effect can be obtained.

【0057】(第4の実施形態)本発明の第4の実施形
態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置について、図8
を用いて説明する。ここで、図8は本実施形態に係る同
軸マグネトロンスパッタ装置の要部を示す平面図であ
る。なお、上記図1〜図3に示す同軸マグネトロンスパ
ッタ装置の構成要素と同じ要素には同一の符号を付して
説明を省略する。また、本実施形態に係る同軸マグネト
ロンスパッタ装置は、請求項4に対応するものである。
(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a coaxial magnetron sputtering apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. Here, FIG. 8 is a plan view showing a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment. The same components as those of the coaxial magnetron sputtering device shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Further, the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment corresponds to claim 4.

【0058】本実施形態に係る同軸マグネトロンスパッ
タ装置の全体構成は、上記第1の実施形態に係る同軸マ
グネトロンスパッタ装置とほぼ同様である。即ち、真空
槽10内の中央部には円筒状ターゲット12が設置さ
れ、この円筒状ターゲット12の周囲には、円筒状ター
ゲット12外周面に対向して基板16を搭載する円筒状
基板ホールダ14が円筒状ターゲット12と同軸状に配
置されている。
The overall configuration of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to this embodiment is substantially the same as that of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment. That is, a cylindrical target 12 is provided at a central portion in the vacuum chamber 10, and a cylindrical substrate holder 14 for mounting a substrate 16 on the outer periphery of the cylindrical target 12 is provided around the cylindrical target 12. It is arranged coaxially with the cylindrical target 12.

【0059】また、円筒状ターゲット12及び円筒状基
板ホールダ14は、両者の間に所定の電圧を印加するた
めの電源18に接続されている。また、円筒状ターゲッ
ト12内部には、支持筒20及び傾斜円筒状磁石22が
同軸状に配置されている。そして、回転機構(図示せ
ず)により、傾斜円筒状磁石22がその中心軸の回りに
回転するようになっている。
The cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 are connected to a power supply 18 for applying a predetermined voltage between the two. Further, inside the cylindrical target 12, a support cylinder 20 and an inclined cylindrical magnet 22 are coaxially arranged. Then, the inclined cylindrical magnet 22 is rotated around its central axis by a rotation mechanism (not shown).

【0060】但し、本実施形態に係る同軸マグネトロン
スパッタ装置においては、円筒状ターゲット12と円筒
状基板ホールダ14との間にシールド板28が配置さ
れ、円筒状ターゲット12から放出されたスパッタ粒子
の飛行範囲を限定するようになっている点に特徴があ
る。
However, in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, the shield plate 28 is disposed between the cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 so that the sputtered particles emitted from the cylindrical target 12 fly. The feature is that the range is limited.

【0061】次に、図8に示す同軸マグネトロンスパッ
タ装置の動作について説明する。上記第1の実施形態の
場合と同様にして、真空槽10内の真空中に所定の放電
用ガスが導入した後、電源18により円筒状ターゲット
12と円筒状基板ホールダ14との間に所定の電圧を印
加して、グロー放電を発生することにより、円筒状ター
ゲット12外周の放電用ガスをプラズマ化する。
Next, the operation of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 8 will be described. As in the case of the first embodiment, after a predetermined discharge gas is introduced into the vacuum in the vacuum chamber 10, a predetermined power is supplied between the cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 by the power supply 18. By applying a voltage to generate glow discharge, the discharge gas on the outer periphery of the cylindrical target 12 is turned into plasma.

【0062】そして、円筒状ターゲット12外周面側に
は、傾斜円筒状磁石22による中心軸方向の磁界26が
傾斜円環状に分布すると共に、この傾斜円筒状磁石22
の回転によって磁界26も円筒状ターゲット12の外周
方向に回転し、円筒状ターゲット12外周全面にわたっ
て一様な強度になる。このため、放電用ガスが高密度に
プラズマ化されると共に、高密度化されたプラズマ密度
の時間平均が円筒状ターゲット12外周全面にわたって
一様になる。その結果、高速スパッタリングが円筒状タ
ーゲット12外周全面において満遍なく進行する。
On the outer peripheral surface side of the cylindrical target 12, a magnetic field 26 in the central axis direction of the inclined cylindrical magnet 22 is distributed in an inclined annular shape, and the inclined cylindrical magnet 22
As a result, the magnetic field 26 also rotates in the outer peripheral direction of the cylindrical target 12, and has a uniform strength over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. For this reason, the discharge gas is converted into plasma at high density, and the time average of the plasma density at high density becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. As a result, high-speed sputtering proceeds uniformly over the entire outer periphery of the cylindrical target 12.

【0063】このとき、円筒状ターゲット12外周全面
から放出されたスパッタ粒子は、円筒状基板ホールダ1
4上に搭載された基板16に向かうが、その途中にシー
ルド板28が配置されていることにより、スパッタ粒子
の飛行範囲が限定される。即ち、円筒状ターゲット12
外周全面から放出されて基板16に向かうスパッタ粒子
のうち、基板16表面に対して垂直方向の成分が高くな
る。このため、例えば反応性スパッタリングや合金スパ
ッタリングを行う際に、反応後の膜組成や結晶成長方位
を制御することが可能となり、膜特性の均一性が向上す
る。
At this time, the sputtered particles emitted from the entire outer periphery of the cylindrical target 12 are deposited on the cylindrical substrate holder 1.
4, the flight range of the sputtered particles is limited because the shield plate 28 is arranged on the way to the substrate 16 mounted on the substrate 4. That is, the cylindrical target 12
Of the sputtered particles emitted from the entire outer periphery toward the substrate 16, the component in the direction perpendicular to the surface of the substrate 16 increases. For this reason, for example, when performing reactive sputtering or alloy sputtering, it is possible to control the film composition and the crystal growth direction after the reaction, and the uniformity of the film characteristics is improved.

【0064】従って、上記第1の実施形態の場合と同様
に、基板16上に薄膜を形成する際の成膜速度の高速
化、円筒状ターゲット12の利用効率の向上による使用
寿命の伸長、及びアーキングの発生による膜質の劣化や
成膜速度の低下の防止が実現されると共に、上記第1の
実施形態の場合以上に、その薄膜の膜特性及び膜厚分布
の均一性が向上する。
Accordingly, as in the case of the first embodiment, when the thin film is formed on the substrate 16, the film forming speed is increased, the use efficiency of the cylindrical target 12 is improved, and the service life is extended. It is possible to prevent the deterioration of the film quality and the reduction of the film forming rate due to the occurrence of arcing, and to improve the film characteristics and the uniformity of the film thickness distribution of the thin film more than in the first embodiment.

【0065】以上のように、本実施形態に係る同軸マグ
ネトロンスパッタ装置によれば、上記第1の実施形態に
係る同軸マグネトロンスパッタ装置における円筒状ター
ゲット12と円筒状基板ホールダ14との間にシールド
板28が配置され、円筒状ターゲット12から放出され
るスパッタ粒子の飛行範囲を限定することにより、上記
第1の実施形態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置の
場合と同様の効果を奏することができると共に、基板1
6に向かうスパッタ粒子のうち、基板16表面に対して
垂直方向の成分が高くなることにより、上記第1の実施
形態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置の場合以上
に、基板16上に形成する薄膜の膜特性及び膜厚分布の
均一性を向上させることができる。
As described above, according to the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, the shield plate is provided between the cylindrical target 12 and the cylindrical substrate holder 14 in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment. 28 are arranged to limit the flight range of the sputtered particles emitted from the cylindrical target 12, so that the same effect as in the case of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment can be obtained, and 1
Since the component in the direction perpendicular to the surface of the substrate 16 in the sputtered particles toward the substrate 6 is increased, the film thickness of the thin film formed on the substrate 16 is greater than in the case of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment. The uniformity of characteristics and film thickness distribution can be improved.

【0066】なお、ここでは、上記第1の実施形態に係
る同軸マグネトロンスパッタ装置にシールド板28が配
置された場合について説明したが、上記第2又は第3の
実施形態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置にシール
ド板28を配置してもよい。この場合にも、同様の効果
を奏することが可能である。
Here, the case where the shield plate 28 is disposed in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment has been described. However, in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the second or third embodiment, A shield plate 28 may be provided. In this case, the same effect can be obtained.

【0067】(第5の実施形態)本発明の第5の実施形
態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置について、図9
及び図10を用いて説明する。ここで、図9は本実施形
態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置を示す平面図で
あり、図10は図9に示す同軸マグネトロンスパッタ装
置の要部断面図である。なお、上記図1〜図3に示す同
軸マグネトロンスパッタ装置の構成要素と同じ要素には
同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態
に係る同軸マグネトロンスパッタ装置は、請求項5に対
応するものである。
(Fifth Embodiment) A coaxial magnetron sputtering apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. Here, FIG. 9 is a plan view showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, and FIG. 10 is a sectional view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. The same components as those of the coaxial magnetron sputtering device shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment corresponds to claim 5.

【0068】真空槽10内は、スパッタリング処理室3
0と試料収容室32とに区画されている。そして、上記
第1の実施形態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置と
ほぼ同様に、スパッタリング処理室30の中央部には円
筒状ターゲット12が設置されており、この円筒状ター
ゲット12内部には、支持筒20外周に取り付けられた
傾斜円筒状磁石22が円筒状ターゲット12と同軸状に
配置され、この傾斜円筒状磁石22のN磁極面及びS磁
極面は中心軸に対して傾斜している。また、傾斜円筒状
磁石22のN磁極面及びS磁極面には、ヨーク24が設
けられている。更に、支持筒20を介して傾斜円筒状磁
石22をその中心軸の回りに回転させる回転機構が設置
されている。
The inside of the vacuum chamber 10 is
0 and a sample storage chamber 32. In substantially the same manner as in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment, a cylindrical target 12 is provided at the center of the sputtering chamber 30, and a support cylinder 20 is provided inside the cylindrical target 12. An inclined cylindrical magnet 22 attached to the outer periphery is arranged coaxially with the cylindrical target 12, and the N-pole surface and the S-pole surface of the inclined cylindrical magnet 22 are inclined with respect to the central axis. Further, yokes 24 are provided on the N-pole surface and the S-pole surface of the inclined cylindrical magnet 22. Further, a rotation mechanism for rotating the inclined cylindrical magnet 22 around its central axis via the support cylinder 20 is provided.

【0069】但し、上記第1の実施形態の場合は円筒状
ターゲット12外周面に対向して基板16を搭載する円
筒状基板ホールダ14が円筒状ターゲット12の周囲に
同軸状に配置されているが、本実施形態に係る同軸マグ
ネトロンスパッタ装置においては、この基板16を搭載
する円筒状基板ホールダ14の代わりに、長尺のフィル
ム基板34を円筒状ターゲット12外周面に対向しつつ
円筒状ターゲット12の周囲の略円周上に走行させるフ
ィルム基板走行機構が配備されている点に特徴がある。
However, in the case of the first embodiment, the cylindrical substrate holder 14 for mounting the substrate 16 is disposed coaxially around the cylindrical target 12 so as to face the outer peripheral surface of the cylindrical target 12. In the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, instead of the cylindrical substrate holder 14 on which the substrate 16 is mounted, a long film substrate 34 is attached to the cylindrical target 12 while facing the outer peripheral surface of the cylindrical target 12. It is characterized in that a film substrate traveling mechanism for traveling around a substantially circumference is provided.

【0070】そして、このフィルム基板走行機構は、試
料収容室32に設置され、フィルム基板34を送り出す
送出しローラ36と、スパッタリング処理室30に設置
され、送出しローラ36から送り出されたフィルム基板
34を円筒状ターゲット12の周囲の略円周上に案内す
る複数のガイドローラ38と、試料収容室32に設置さ
れ、円筒状ターゲット12の周囲を走行してきたフィル
ム基板34を巻き取る巻取りローラ40とから構成され
ている。また、複数のガイドローラ38の内側には、円
筒状ターゲット12からのスパッタ粒子が複数のガイド
ローラ38に付着することを防止するための防着板42
が配置されている。
The film substrate traveling mechanism is provided in the sample accommodating chamber 32 and has a delivery roller 36 for delivering the film substrate 34, and a film substrate 34 provided in the sputtering chamber 30 and delivered from the delivery roller 36. And a take-up roller 40 installed in the sample storage chamber 32 and winding up the film substrate 34 traveling around the cylindrical target 12. It is composed of Further, inside the plurality of guide rollers 38, a deposition preventing plate 42 for preventing sputter particles from the cylindrical target 12 from adhering to the plurality of guide rollers 38.
Is arranged.

【0071】次に、図9及び図10に示す同軸マグネト
ロンスパッタ装置の動作について説明する。真空槽10
内のスパッタリング処理室30の真空中に所定の放電用
ガスが導入した後、グロー放電を発生することにより、
円筒状ターゲット12外周の放電用ガスをプラズマ化す
る。
Next, the operation of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIGS. 9 and 10 will be described. Vacuum chamber 10
After a predetermined discharge gas is introduced into the vacuum of the sputtering processing chamber 30 inside, a glow discharge is generated,
The discharge gas on the outer periphery of the cylindrical target 12 is turned into plasma.

【0072】そして、上記第1の実施形態の場合と同様
にして、円筒状ターゲット12外周面側には、図10中
に矢印で示すように、傾斜円筒状磁石22による中心軸
方向の磁界26が傾斜円環状に分布すると共に、この傾
斜円筒状磁石22の回転によって磁界26も円筒状ター
ゲット12の外周方向に回転し、円筒状ターゲット12
外周全面にわたって一様な強度になる。このため、放電
用ガスが高密度にプラズマ化されると共に、高密度化さ
れたプラズマ密度の時間平均が円筒状ターゲット12外
周全面にわたって一様になる。その結果、高速スパッタ
リングが円筒状ターゲット12外周全面において満遍な
く進行する。
In the same manner as in the first embodiment, the magnetic field 26 in the central axis direction of the inclined cylindrical magnet 22 is provided on the outer peripheral surface side of the cylindrical target 12 as shown by an arrow in FIG. Are distributed in an inclined annular shape, and the rotation of the inclined cylindrical magnet 22 causes the magnetic field 26 to also rotate in the outer peripheral direction of the cylindrical target 12.
The strength becomes uniform over the entire outer periphery. For this reason, the discharge gas is converted into plasma at high density, and the time average of the plasma density at high density becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. As a result, high-speed sputtering proceeds uniformly over the entire outer periphery of the cylindrical target 12.

【0073】従って、送出しローラ36から送り出さ
れ、複数のガイドローラ38によって案内されつつ円筒
状ターゲット12の周囲の略円周上を走行するフィルム
基板34上に薄膜が高速度で成膜されると共に、その薄
膜の膜特性及び膜厚分布の均一性が確保される。また、
円筒状ターゲット12の利用効率が向上させて、その使
用寿命が伸長する。更に、反応性DCスパッタを行う際
のアーキングの発生による膜質の劣化や成膜速度の低下
が防止される。
Accordingly, a thin film is formed at a high speed on the film substrate 34 which is sent out from the sending roller 36 and travels substantially on the circumference of the cylindrical target 12 while being guided by the plurality of guide rollers 38. At the same time, uniformity of the film characteristics and the film thickness distribution of the thin film is ensured. Also,
The utilization efficiency of the cylindrical target 12 is improved, and the service life thereof is extended. Further, the deterioration of the film quality and the reduction of the film forming speed due to the occurrence of arcing during the reactive DC sputtering are prevented.

【0074】以上のように、本実施形態に係る同軸マグ
ネトロンスパッタ装置によれば、上記第1の実施形態の
場合のように円筒状基板ホールダ14に搭載した基板1
6上に成膜する代わりに、円筒状ターゲット12の周囲
の略円周上に走行するフィルム基板34上に成膜する場
合にも、上記第1の実施形態に係る同軸マグネトロンス
パッタ装置の場合と同様の効果、即ちフィルム基板34
上に薄膜を形成する際の成膜速度の高速化、円筒状ター
ゲット12の利用効率の向上による使用寿命の伸長、及
びアーキングの発生による膜質の劣化や成膜速度の低下
の防止を実現することができる。
As described above, according to the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, the substrate 1 mounted on the cylindrical substrate holder 14 as in the first embodiment described above.
Instead of forming on the film 6, the film is formed on the film substrate 34 running on a substantially circumference around the cylindrical target 12, the same as the case of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment. A similar effect, namely the film substrate 34
To increase the deposition rate when forming a thin film thereon, to extend the service life by improving the utilization efficiency of the cylindrical target 12, and to prevent the degradation of the film quality and the deposition rate due to the occurrence of arcing. Can be.

【0075】なお、ここでは、上記第1の実施形態に係
る同軸マグネトロンスパッタ装置における基板16を搭
載する円筒状基板ホールダ14がフィルム基板34を走
行させるフィルム基板走行機構に置換された場合につい
て説明したが、上記第2〜第4の実施形態に係る同軸マ
グネトロンスパッタ装置における円筒状基板ホールダ1
4をフィルム基板走行機構に置換してもよい。この場合
にも、同様の効果を奏することが可能である。
Here, the case where the cylindrical substrate holder 14 on which the substrate 16 is mounted in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment has been replaced with a film substrate traveling mechanism for traveling the film substrate 34 has been described. Is the cylindrical substrate holder 1 in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the second to fourth embodiments.
4 may be replaced with a film substrate traveling mechanism. In this case, the same effect can be obtained.

【0076】(第6の実施形態)本発明の第6の実施形
態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置について、図1
1を用いて説明する。ここで、図11は本実施形態に係
る同軸マグネトロンスパッタ装置を示す平面図である。
なお、上記図10に示す同軸マグネトロンスパッタ装置
の構成要素と同じ要素には同一の符号を付して説明を省
略する。また、本実施形態に係る同軸マグネトロンスパ
ッタ装置は、請求項6に対応するものである。
(Sixth Embodiment) A coaxial magnetron sputtering apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
1 will be described. Here, FIG. 11 is a plan view showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment.
The same components as those of the coaxial magnetron sputtering device shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment corresponds to claim 6.

【0077】本実施形態に係る同軸マグネトロンスパッ
タ装置の全体構成は、上記第5の実施形態に係る同軸マ
グネトロンスパッタ装置とほぼ同様である。即ち、真空
槽10内のスパッタリング処理室30の中央部には円筒
状ターゲット12が設置されており、この円筒状ターゲ
ット12内部には、支持筒20外周に取り付けられた傾
斜円筒状磁石22が円筒状ターゲット12と同軸状に配
置され、この傾斜円筒状磁石22のN磁極面及びS磁極
面は中心軸に対して傾斜している。そして、支持筒20
を介して傾斜円筒状磁石22をその中心軸の回りに回転
させる回転機構が設置されている。
The overall configuration of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment is substantially the same as the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the fifth embodiment. That is, the cylindrical target 12 is installed at the center of the sputtering chamber 30 in the vacuum chamber 10, and inside the cylindrical target 12, an inclined cylindrical magnet 22 attached to the outer periphery of the support cylinder 20 is provided. The N-pole surface and the S-pole surface of the inclined cylindrical magnet 22 are inclined with respect to the central axis. And the support cylinder 20
And a rotation mechanism for rotating the inclined cylindrical magnet 22 around its central axis via a rotary shaft.

【0078】また、長尺のフィルム基板34を円筒状タ
ーゲット12外周面に対向しつつ円筒状ターゲット12
の周囲の略円周上に走行させるフィルム基板走行機構、
即ち、フィルム基板34を送り出す送出しローラ36、
フィルム基板34を円筒状ターゲット12の周囲の略円
周上に案内する複数のガイドローラ38、フィルム基板
34を巻き取る巻取りローラ40等が設置されている。
但し、本実施形態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置
においては、円筒状ターゲット12とそのの周囲の略円
周上を走行するフィルム基板34との間に、円筒状ター
ゲット12に対して正の電圧が印加される網状の補助電
極44が配置されている点に特徴がある。
Further, the long film substrate 34 faces the outer peripheral surface of the cylindrical target 12 while
A film substrate traveling mechanism that travels on a substantially circumference around the
That is, a delivery roller 36 for delivering the film substrate 34,
A plurality of guide rollers 38 for guiding the film substrate 34 on substantially the circumference of the cylindrical target 12 and a winding roller 40 for winding the film substrate 34 are provided.
However, in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, a positive voltage is applied to the cylindrical target 12 between the cylindrical target 12 and the film substrate 34 running on substantially the circumference of the target. It is characterized in that a mesh-shaped auxiliary electrode 44 is disposed.

【0079】次に、図11に示す同軸マグネトロンスパ
ッタ装置の動作について説明する。上記第5の実施形態
の場合と同様にして、真空槽10内のスパッタリング処
理室30の真空中に所定の放電用ガスが導入した後、グ
ロー放電を発生することにより、円筒状ターゲット12
外周の放電用ガスをプラズマ化する。そして、円筒状タ
ーゲット12外周面側には、傾斜円筒状磁石22による
中心軸方向の磁界26が傾斜円環状に分布すると共に、
この傾斜円筒状磁石22の回転によって磁界26も円筒
状ターゲット12の外周方向に回転し、円筒状ターゲッ
ト12外周全面にわたって一様な強度になる。このた
め、放電用ガスが高密度にプラズマ化されると共に、高
密度化されたプラズマ密度の時間平均が円筒状ターゲッ
ト12外周全面にわたって一様になる。その結果、高速
スパッタリングが円筒状ターゲット12外周全面におい
て満遍なく進行する。
Next, the operation of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 11 will be described. As in the case of the fifth embodiment, after a predetermined discharge gas is introduced into the vacuum of the sputtering chamber 30 in the vacuum chamber 10, a glow discharge is generated, whereby the cylindrical target 12 is formed.
The discharge gas on the outer periphery is turned into plasma. On the outer peripheral surface side of the cylindrical target 12, a magnetic field 26 in the central axis direction by the inclined cylindrical magnet 22 is distributed in an inclined annular shape.
Due to the rotation of the inclined cylindrical magnet 22, the magnetic field 26 also rotates in the outer peripheral direction of the cylindrical target 12, and has a uniform strength over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. For this reason, the discharge gas is converted into plasma at high density, and the time average of the plasma density at high density becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target 12. As a result, high-speed sputtering proceeds uniformly over the entire outer periphery of the cylindrical target 12.

【0080】このとき、円筒状ターゲット12外周全面
から放出されたスパッタ粒子は、円筒状ターゲット12
の周囲の略円周上を走行するフィルム基板34に向かう
が、その途中に、円筒状ターゲット12に対して正の電
圧が印加された網状の補助電極44が配置されているこ
とにより、この網状の補助電極44と円筒状ターゲット
12との間の電界によって放電が維持される。このた
め、傾斜円筒状磁石22の回転に伴って磁界26が円筒
状ターゲット12の外周方向に回転しても、フィルム基
板34が円筒状ターゲット12の周囲の略円周上を走行
しても、プラズマを安定して発生、維持することが可能
となる。そして、円筒状ターゲット12外周全面から放
出された正電位のスパッタ粒子は、網状の補助電極44
を通過し、安定的にフィルム基板34に向かう。
At this time, sputter particles emitted from the entire outer periphery of the cylindrical target 12
The film-like auxiliary electrode 44 to which a positive voltage is applied with respect to the cylindrical target 12 is disposed in the middle of the film substrate 34 traveling substantially on the circumference of the circle. The discharge is maintained by the electric field between the auxiliary electrode 44 and the cylindrical target 12. For this reason, even if the magnetic field 26 rotates in the outer peripheral direction of the cylindrical target 12 with the rotation of the inclined cylindrical magnet 22, even if the film substrate 34 runs on substantially the circumference of the cylindrical target 12, Plasma can be stably generated and maintained. The positive potential sputtered particles emitted from the entire outer periphery of the cylindrical target 12 are supplied to the mesh-like auxiliary electrode 44.
And stably goes to the film substrate 34.

【0081】従って、上記第5の実施形態の場合と同様
に、フィルム基板34上に薄膜を形成する際の成膜速度
の高速化、円筒状ターゲット12の利用効率の向上によ
る使用寿命の伸長、及びアーキングの発生による膜質の
劣化や成膜速度の低下の防止が実現されると共に、上記
第5の実施形態の場合以上に、その薄膜の膜特性及び膜
厚分布の均一性が向上する。
Therefore, as in the case of the fifth embodiment, the film forming speed for forming a thin film on the film substrate 34 is increased, the service life is extended by improving the use efficiency of the cylindrical target 12, and the like. In addition, the deterioration of the film quality and the reduction of the film formation speed due to the occurrence of arcing can be prevented, and the film characteristics and the uniformity of the film thickness distribution of the thin film are improved more than in the fifth embodiment.

【0082】以上のように、本実施形態に係る同軸マグ
ネトロンスパッタ装置によれば、上記第5の実施形態に
係る同軸マグネトロンスパッタ装置における円筒状ター
ゲット12とフィルム基板34との間に網状の補助電極
44が配置され、この網状の補助電極44と円筒状ター
ゲット12との間の電界によって放電を維持することに
より、円筒状ターゲット12外周全面に発生するプラズ
マが安定して維持されるため、上記第5の実施形態に係
る同軸マグネトロンスパッタ装置の場合と同様の効果を
奏することができると共に、上記第5の実施形態に係る
同軸マグネトロンスパッタ装置の場合以上に、フィルム
基板34上に形成する薄膜の膜特性及び膜厚分布の均一
性を向上させることができる。
As described above, according to the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the present embodiment, a mesh-like auxiliary electrode is provided between the cylindrical target 12 and the film substrate 34 in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the fifth embodiment. The plasma generated on the entire outer periphery of the cylindrical target 12 is stably maintained by maintaining the discharge by the electric field between the mesh-like auxiliary electrode 44 and the cylindrical target 12. The same effect as that of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the fifth embodiment can be obtained, and a thin film formed on the film substrate 34 can be obtained more than the case of the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the fifth embodiment. The uniformity of characteristics and film thickness distribution can be improved.

【0083】なお、ここでは、円筒状ターゲット12と
フィルム基板34との間に網状の補助電極44が配置さ
れているが、補助電極の形状としてはスパッタ粒子を通
過させるのに適した形状であればよい。例えば、図12
に示されるように、一定の間隔をおいて配置された複数
本のロッド状の補助電極46であってもよい。この場合
にも、同様の効果を奏することが可能である。
Here, the net-like auxiliary electrode 44 is arranged between the cylindrical target 12 and the film substrate 34, but the auxiliary electrode may have any shape suitable for passing sputtered particles. I just need. For example, FIG.
As shown in (2), a plurality of rod-shaped auxiliary electrodes 46 may be arranged at regular intervals. In this case, the same effect can be obtained.

【0084】また、ここでは、上記第5の実施形態に係
る同軸マグネトロンスパッタ装置に網状の補助電極44
が配置された場合について説明したが、上記第2〜第4
の実施形態に係る同軸マグネトロンスパッタ装置に網状
の補助電極44又はロッド状の補助電極46を配置して
もよい。この場合にも、同様の効果を奏することが可能
である。
Here, the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the fifth embodiment is connected to a net-like auxiliary electrode 44.
Has been described, but the above-described second to fourth
A net-like auxiliary electrode 44 or a rod-like auxiliary electrode 46 may be arranged in the coaxial magnetron sputtering apparatus according to the embodiment. In this case, the same effect can be obtained.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
るスパッタ装置によれば、次のような効果を奏すること
ができる。即ち、請求項1に係るスパッタ装置によれ
ば、磁極面が中心軸に対して傾斜している傾斜円筒状磁
石が円筒状ターゲット内部に同軸状に配置され、中心軸
の回りに回転することにより、即ち、基板と円筒状ター
ゲットとの間に生じている電界に直交する磁界として、
従来の固定磁界に替えて円筒状ターゲットの外周方向に
回転する傾斜円環状磁界を用いていることにより、磁界
の強さが円筒状ターゲット外周全面に渡って一様になる
ため、グロー放電によつて生じるプラズマ密度が高密度
化されると共に、そのプラズマ密度の時間平均が円筒状
ターゲット外周全面に渡って一様になる。
As described above, according to the sputtering apparatus of the present invention, the following effects can be obtained. That is, according to the sputtering apparatus of the first aspect, the inclined cylindrical magnet whose magnetic pole surface is inclined with respect to the central axis is coaxially arranged inside the cylindrical target, and rotates around the central axis. That is, as a magnetic field orthogonal to the electric field generated between the substrate and the cylindrical target,
By using an inclined toroidal magnetic field that rotates in the outer peripheral direction of the cylindrical target instead of the conventional fixed magnetic field, the intensity of the magnetic field becomes uniform over the entire outer surface of the cylindrical target. The resulting plasma density is increased, and the time average of the plasma density becomes uniform over the entire outer surface of the cylindrical target.

【0086】従って、高速スパッタリングが円筒状ター
ゲット外周全面において満遍なく進行し、基板上に薄膜
を形成する際の成膜速度を高速化することができると共
に、円筒状ターゲット外周面のスパッタリングされる領
域が基板に対して相対的に移動することになるため、薄
膜の膜特性及び膜厚分布の均一性も確保することができ
る。また、円筒状ターゲットの消耗がその外周全面にお
いて満遍なく進行するため、円筒状ターゲットの利用効
率を向上させてその使用寿命を長くすることができる。
更に、円筒状ターゲット外周全面において絶縁物のクリ
ーニングが行われるため、反応性DCスパッタを行う際
に、特定の領域への絶縁物の堆積に起因するアーキング
の発生による膜質の劣化や成膜速度の低下を防止し、安
定した成膜を可能とする。
Accordingly, the high-speed sputtering proceeds uniformly over the entire outer periphery of the cylindrical target, so that the film forming speed when forming a thin film on the substrate can be increased, and the region to be sputtered on the outer peripheral surface of the cylindrical target is reduced. Since the film moves relatively to the substrate, uniformity of film characteristics and film thickness distribution of the thin film can be secured. In addition, since the consumption of the cylindrical target progresses uniformly over the entire outer periphery, the use efficiency of the cylindrical target can be improved and the service life thereof can be extended.
Furthermore, since the insulator is cleaned over the entire outer periphery of the cylindrical target, when performing reactive DC sputtering, deterioration of the film quality due to the occurrence of arcing due to the deposition of the insulator in a specific region and the reduction of the film formation rate are performed. This prevents a decrease and enables a stable film formation.

【0087】また、請求項2に係るスパッタ装置によれ
ば、上記請求項1に係るスパッタ装置において、傾斜円
筒状磁石を該中心軸の回りに回転させる回転機構の代わ
りに、円筒状ターゲットを該中心軸の回りに回転させる
回転機構及び基板ホールダを該中心軸の回りに回転させ
る回転機構を有することにより、傾斜円筒状磁石が回転
しなくとも、円筒状ターゲット及び基板を搭載した円筒
状基板ホールダが回転するため、磁界の強さが円筒状タ
ーゲット外周全面に渡って一様になり、グロー放電によ
つて生じるプラズマ密度が高密度化されると共に、その
プラズマ密度の時間平均が円筒状ターゲット外周全面に
渡って一様になる。従って、上記請求項1に係るスパッ
タ装置の場合と同様の効果を奏することができる。
According to the sputtering apparatus of the second aspect, in the sputtering apparatus of the first aspect, the cylindrical target is replaced with a cylindrical target instead of the rotating mechanism for rotating the inclined cylindrical magnet around the central axis. By having a rotation mechanism for rotating around the central axis and a rotation mechanism for rotating the substrate holder around the central axis, the cylindrical substrate holder on which the cylindrical target and the substrate are mounted can be mounted even if the inclined cylindrical magnet does not rotate. Rotates, the intensity of the magnetic field becomes uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target, the density of the plasma generated by the glow discharge is increased, and the time average of the plasma density is reduced. Become uniform over the entire surface. Therefore, the same effect as in the case of the sputtering apparatus according to claim 1 can be obtained.

【0088】また、請求項3に係るスパッタ装置によれ
ば、上記請求項1又は2に係るスパッタ装置において、
傾斜円筒状磁石が中心軸の方向に複数個配列されている
ことにより、磁界の強度が高い領域が増加するため、グ
ロー放電によつて生じるプラズマ密度が更に高密度化さ
れると共に、これら複数個の傾斜円筒状磁石の回転によ
ってそのプラズマ密度の時間平均が円筒状ターゲット外
周全面に渡って一様になる。従って、上記請求項1又は
2に係るスパッタ装置の場合と同様の効果を奏すると共
に、更に基板上に薄膜を形成する際の成膜速度を高速化
することができる。
According to the sputtering apparatus of claim 3, in the sputtering apparatus of claim 1 or 2,
By arranging a plurality of inclined cylindrical magnets in the direction of the central axis, the region where the magnetic field strength is high increases, so that the plasma density generated by the glow discharge is further increased, and The rotation of the inclined cylindrical magnet makes the time average of the plasma density uniform over the entire outer periphery of the cylindrical target. Therefore, the same effect as in the case of the sputtering apparatus according to claim 1 or 2 can be obtained, and the film formation speed when forming a thin film on the substrate can be further increased.

【0089】また、請求項4に係るスパッタ装置によれ
ば、上記請求項1〜3のいずれかに係るスパッタ装置に
おいて、円筒状ターゲットと基板ホールダとの間に、円
筒状ターゲットから放出されるスパッタ粒子の飛行範囲
を限定するシールド板が配置されていることにより、基
板に向かうスパッタ粒子のうち、基板表面に対して垂直
方向の成分が高くなるため、上記請求項1〜3のいずれ
かに係るスパッタ装置の場合と同様の効果を奏すること
ができると共に、更に基板上に形成する薄膜の膜特性及
び膜厚分布の均一性を向上することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the sputtering apparatus according to any one of the first to third aspects, the sputter emitted from the cylindrical target is provided between the cylindrical target and the substrate holder. According to any one of claims 1 to 3, since the shield plate that limits the flight range of the particles is arranged, among the sputter particles toward the substrate, a component in a direction perpendicular to the substrate surface increases. The same effect as in the case of the sputtering apparatus can be obtained, and the uniformity of the film characteristics and the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate can be further improved.

【0090】また、請求項5に係るスパッタ装置によれ
ば、上記請求項1〜4のいずれかに係るスパッタ装置に
おいて、基板を搭載する基板ホールダの代わりに、円筒
状ターゲットの周囲の略円周上に、円筒状ターゲット外
周に対向してフィルム基板を走行させるフィルム基板走
行部を有することにより、成膜対象物が基板から長尺の
フィルム基板に代わっても、上記請求項1〜4のいずれ
かに係るスパッタ装置の場合と同様の効果、即ちフィル
ム基板上に薄膜を形成する際の成膜速度の高速化、円筒
状ターゲットの利用効率の向上による使用寿命の伸長、
及びアーキングの発生による膜質の劣化や成膜速度の低
下の防止を実現することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the sputtering apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a substantially circumferential area around the cylindrical target is used instead of the substrate holder for mounting the substrate. 5. The method according to claim 1, further comprising a film substrate traveling unit configured to move the film substrate in opposition to the outer periphery of the cylindrical target, so that the film formation target is replaced with a long film substrate from the substrate. The same effect as in the case of the sputtering apparatus according to the above, that is, an increase in the deposition rate when forming a thin film on a film substrate, an increase in the service life by improving the utilization efficiency of the cylindrical target,
Further, it is possible to prevent the film quality from being deteriorated and the film forming speed from being lowered due to the occurrence of arcing.

【0091】また、請求項6に係るスパッタ装置によれ
ば、上記請求項1〜5のいずれかに係るスパッタ装置に
おいて、円筒状ターゲットと基板ホールダとの間に、円
筒状ターゲットに対して正電位のスパッタ粒子を通過さ
せうる補助電極が配置されていることにより、この補助
電極と円筒状ターゲットとの間の電界によって放電が維
持されて、円筒状ターゲット外周全面に発生するプラズ
マが安定して維持されるため、上記請求項1〜5のいず
れかに係るスパッタ装置の場合と同様の効果を奏するこ
とができると共に、更に薄膜の膜特性及び膜厚分布の均
一性を向上することができる。
According to the sputtering apparatus of claim 6, in the sputtering apparatus of any one of claims 1 to 5, a positive potential is provided between the cylindrical target and the substrate holder with respect to the cylindrical target. The discharge is maintained by the electric field between the auxiliary electrode and the cylindrical target, and the plasma generated on the entire outer periphery of the cylindrical target is stably maintained by disposing the auxiliary electrode capable of passing the sputtered particles. Therefore, the same effects as in the case of the sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 5 can be obtained, and the film characteristics and uniformity of the film thickness distribution of the thin film can be further improved.

【0092】そして、上記請求項1〜6のいずれかに係
るスパッタ装置は、膜特性及び膜厚が均一な薄膜を高速
で形成することができるため、大面積基板への薄膜作製
や大量の基板への薄膜作製が必要な場合に特に有効であ
る。また、材料利用効率の高い成膜が可能なため、高価
な材料の薄膜化に極めて有効である。
The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 6 can form a thin film having uniform film characteristics and film thickness at a high speed. This is particularly effective when a thin film needs to be formed. In addition, since a film can be formed with high material utilization efficiency, it is extremely effective for thinning an expensive material.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る同軸マグネトロ
ンスパッタ装置を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す同軸マグネトロンスパッタ装置の要
部拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【図3】図2に示す同軸マグネトロンスパッタ装置の要
部の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【図4】本発明の第2の実施形態に係る同軸マグネトロ
ンスパッタ装置を示す要部拡大図である。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4に示す同軸マグネトロンスパッタ装置の要
部の平面図である。
5 is a plan view of a main part of the coaxial magnetron sputtering device shown in FIG.

【図6】本発明の第3の実施形態に係る同軸マグネトロ
ンスパッタ装置を示す要部拡大図である。
FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図7】図6に示す同軸マグネトロンスパッタ装置の要
部の平面図である。
7 is a plan view of a main part of the coaxial magnetron sputtering device shown in FIG.

【図8】本発明の第4の実施形態に係る同軸マグネトロ
ンスパッタ装置の要部を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view illustrating a main part of a coaxial magnetron sputtering apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施形態に係る同軸マグネトロ
ンスパッタ装置を示す平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】図9に示す同軸マグネトロンスパッタ装置の
要部断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【図11】本発明の第5の実施形態に係る同軸マグネト
ロンスパッタ装置を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施形態の変形例に係る同軸
マグネトロンスパッタ装置を示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a coaxial magnetron sputtering apparatus according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.

【図13】従来の同軸マグネトロンスパッタ装置を示す
概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view showing a conventional coaxial magnetron sputtering apparatus.

【図14】図13に示す同軸マグネトロンスパッタ装置
の要部拡大図である。
14 is an enlarged view of a main part of the coaxial magnetron sputtering device shown in FIG.

【図15】図14に示す同軸マグネトロンスパッタ装置
の要部の動作を説明するための図である。
FIG. 15 is a view for explaining the operation of the main part of the coaxial magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 真空槽 12 円筒状ターゲット 14 円筒状基板ホールダ 16 基板 18 電源 20 支持筒 22、22a、22b、…、22f 傾斜円筒状磁石 24 ヨーク 26、26a、26b、…、26f 磁界 28 シールド板 30 スパッタリング処理室 32 試料収容室 34 フィルム基板 36 送出しローラ 38 ガイドローラ 40 巻取りローラ 42 防着板 44 網状の補助電極 46 ロッド状の補助電極 50 真空槽 52 円筒状ターゲット 54 円筒状基板ホールダ 56 電源 58 支持筒 60 円筒状の永久磁石 62 冷却水導入口 64 冷却水排出口 66 磁界 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum tank 12 Cylindrical target 14 Cylindrical substrate holder 16 Substrate 18 Power supply 20 Support cylinder 22, 22a, 22b, ..., 22f Inclined cylindrical magnet 24 Yoke 26, 26a, 26b, ..., 26f Magnetic field 28 Shield plate 30 Sputtering process Chamber 32 Sample storage chamber 34 Film substrate 36 Delivery roller 38 Guide roller 40 Winding roller 42 Deposition plate 44 Mesh-shaped auxiliary electrode 46 Rod-shaped auxiliary electrode 50 Vacuum tank 52 Cylindrical target 54 Cylindrical substrate holder 56 Power supply 58 Support Cylinder 60 Cylindrical permanent magnet 62 Cooling water inlet 64 Cooling water outlet 66 Magnetic field

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空槽内に設置され、プラズマ中のイオ
ンの衝突により薄膜物質からなるスパッタ粒子を放出す
る円筒状ターゲットと、 前記円筒状ターゲット周囲に配置され、前記円筒状ター
ゲット外周面に対向して基板を搭載する基板ホールダ
と、 前記円筒状ターゲットの内部に同一の中心軸を有するよ
うに配置され、磁極面が該中心軸に対して傾斜している
傾斜円筒状磁石と、 前記傾斜円筒状磁石を該中心軸の回りに回転させる回転
機構とを有することを特徴とするスパッタ装置。
1. A cylindrical target which is installed in a vacuum chamber and emits sputtered particles made of a thin film material by collision of ions in plasma, and is disposed around the cylindrical target and faces an outer peripheral surface of the cylindrical target. A substrate holder for mounting a substrate thereon, an inclined cylindrical magnet arranged inside the cylindrical target so as to have the same central axis, and a magnetic pole surface inclined with respect to the central axis; A rotating mechanism for rotating the spherical magnet about the central axis.
【請求項2】 請求項1記載のスパッタ装置において、 前記傾斜円筒状磁石を該中心軸の回りに回転させる回転
機構の代わりに、 前記円筒状ターゲットを該中心軸の回りに回転させる回
転機構及び前記基板ホールダを該中心軸の回りに回転さ
せる回転機構を有することを特徴とするスパッタ装置。
2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a rotating mechanism for rotating the cylindrical target about the central axis is used instead of a rotating mechanism for rotating the inclined cylindrical magnet about the central axis. A sputter apparatus comprising a rotating mechanism for rotating the substrate holder around the central axis.
【請求項3】 請求項1又は2に記載のスパッタ装置に
おいて、 前記傾斜円筒状磁石が該中心軸の方向に複数個配列され
ていることを特徴とするスパッタ装置。
3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a plurality of said inclined cylindrical magnets are arranged in a direction of said central axis.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のスパ
ッタ装置において、 前記円筒状ターゲットと前記基板ホールダとの間に、前
記円筒状ターゲットから放出されるスパッタ粒子の飛行
範囲を限定するシールド板が配置されていることを特徴
とするスパッタ装置。
4. The shield according to claim 1, wherein a flight range of sputter particles emitted from the cylindrical target is limited between the cylindrical target and the substrate holder. A sputtering apparatus, wherein a plate is arranged.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のスパ
ッタ装置において、 前記基板を搭載する前記基板ホールダの代わりに、 前記円筒状ターゲットの周囲の略円周上に、前記円筒状
ターゲット外周に対向してフィルム基板を走行させるフ
ィルム基板走行部を有することを特徴とするスパッタ装
置。
5. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the outer periphery of the cylindrical target is provided on substantially the circumference of the cylindrical target instead of the substrate holder on which the substrate is mounted. A sputter device having a film substrate traveling portion for traveling the film substrate in opposition to the film substrate.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のスパ
ッタ装置において、 前記円筒状ターゲットと前記基板ホールダとの間に、前
記円筒状ターゲットに対して正電位が印加される補助電
極が配置されていることを特徴とするスパッタ装置。
6. The sputtering device according to claim 1, wherein an auxiliary electrode to which a positive potential is applied to the cylindrical target is disposed between the cylindrical target and the substrate holder. A sputtering apparatus characterized in that the sputtering is performed.
JP11196497A 1997-04-14 1997-04-14 Sputtering device Pending JPH10287977A (en)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005098898A1 (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Bekaert Advanced Coatings A tubular magnet assembly
WO2007043476A1 (en) * 2005-10-07 2007-04-19 Tohoku University Magnetron sputtering apparatus
WO2009142224A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 キヤノンアネルバ株式会社 Magnetron sputtering device, manufacturing method of thin film, and manufacturing method of display device
CN102108488A (en) * 2009-12-29 2011-06-29 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Film coating device
JP2011184733A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Sanyo Shinku Kogyo Kk Film deposition device
CN108893721A (en) * 2018-09-26 2018-11-27 光驰科技(上海)有限公司 A kind of general polyhedron Sputting film-plating apparatus and its design method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005098898A1 (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Bekaert Advanced Coatings A tubular magnet assembly
WO2007043476A1 (en) * 2005-10-07 2007-04-19 Tohoku University Magnetron sputtering apparatus
JP5147000B2 (en) * 2005-10-07 2013-02-20 国立大学法人東北大学 Magnetron sputtering equipment
WO2009142224A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 キヤノンアネルバ株式会社 Magnetron sputtering device, manufacturing method of thin film, and manufacturing method of display device
CN102108488A (en) * 2009-12-29 2011-06-29 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Film coating device
JP2011184733A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Sanyo Shinku Kogyo Kk Film deposition device
CN108893721A (en) * 2018-09-26 2018-11-27 光驰科技(上海)有限公司 A kind of general polyhedron Sputting film-plating apparatus and its design method

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