JPH11241164A - Winding type sputtering device - Google Patents

Winding type sputtering device

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JPH11241164A
JPH11241164A JP6195498A JP6195498A JPH11241164A JP H11241164 A JPH11241164 A JP H11241164A JP 6195498 A JP6195498 A JP 6195498A JP 6195498 A JP6195498 A JP 6195498A JP H11241164 A JPH11241164 A JP H11241164A
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JP
Japan
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cylindrical
cylindrical target
target
film
substrate holder
Prior art date
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JP6195498A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Sato
佐藤達哉
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a structure in which the consumption of a cylindrical target material is made uniform as much as possible, a thin film uniform in the film characteristics and film thickness can be formed at a high speed, and furthermore, the utilizing efficiency of the target material can be improved as for a magnetron system winding type sputtering device. SOLUTION: In the above winding type sputtering device, annular magnets arranged in a concentric circular shape with a cylindrical target 21 on the outer circumference of the target are made an inclined cylindrical magnet ring 22 in which the upper and lower edge faces are inclined to the axial center of the cylindrical target 21, and the inclined cylindrical magnet ring 22 is rotated around the axial center in a direction opposite to the running direction of a film substrate 25, or the cylindrical target 21 is rotated in a direction opposite to the running direction of the film substrate wound round the cylindrical substrate holder 3.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、真空容器内にフィル
ム走行用の冷却キャンを取り囲んで薄膜物質からなる円
筒状ターゲットを同心状に配置し、冷却キャンの外周に
位置する円筒状基板板ホルダ(冷却キャンの外側表面が
この円筒状基板板ホルダとなっているのが一般的であ
る)と円筒状ターゲットとの間で半径方向に生じた電界
に対して直交する磁界を、円筒状ターゲットの半径方向
外方に配された磁界発生手段により発生させ、これによ
り円筒状ターゲットの半径方向内側に高密度プラズマを
生成し、このプラズマ中のイオンを前記電界の方向に加
速して円筒状ターゲットの内表面に衝突させることによ
りスパッタ粒子を発生せしめて前記円筒状基板ホルダに
巻き掛けられた基板フィルム表面に薄膜を形成する巻取
式スパッタ装置に関するものである。そして、本発明は
基板フィルム表面に膜特性および膜厚が均一な薄膜を高
速で形成できるので、長尺フィルム基板に薄膜層を形成
するのに特に有効であり、また、その場合の材料利用効
率を著しく向上させることができ、高価な材料を使う薄
膜形成に極めて有効である。さらに、円筒状ターゲット
表面を均一にスパッタできるので、反応性スパッタ時の
絶縁物の堆積を防ぐことが可能で、安定的に成膜できる
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical substrate plate holder which is arranged concentrically with a cylindrical target made of a thin film material surrounding a cooling can for running a film in a vacuum container. (The outer surface of the cooling can is generally a cylindrical substrate plate holder) and a magnetic field orthogonal to the electric field generated in the radial direction between the cylindrical target and the cylindrical target. The magnetic field is generated by magnetic field generating means arranged radially outward, thereby generating high-density plasma inside the cylindrical target in the radial direction, and accelerating ions in the plasma in the direction of the electric field to generate the high-density plasma. The present invention relates to a winding type sputtering apparatus that generates sputter particles by colliding with an inner surface to form a thin film on a surface of a substrate film wound around the cylindrical substrate holder. Is shall. The present invention is particularly effective for forming a thin film layer on a long film substrate because a thin film having uniform film properties and film thickness can be formed on a substrate film surface at a high speed. Can be remarkably improved, which is extremely effective for forming a thin film using an expensive material. Further, since the surface of the cylindrical target can be sputtered uniformly, it is possible to prevent the deposition of an insulator during the reactive sputtering and to form a stable film.

【0002】[0002]

【従来技術】通常、長尺フィルム基板への薄膜形成は、
蒸着法あるいはスパッタ法で行われているが、スパッタ
法では以下に説明する如きマグネトロン方式が主流とな
っている。ターゲット表面からスパッタ粒子が発生する
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てグロー放電を発生させて
ガスをプラズマ化し、このプラズマ中のイオン粒子を前
記電界の方向に加速して、これを上記電界を形成する一
方の電極、すなわちターゲットに衝突させることによ
り、ターゲット内側面から構成原子が飛び出す現象であ
る。このスパッタリング現象を利用して、そのスパッタ
粒子をフィルム基板に付着させて薄膜を形成する成膜
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がある。他方、その成膜速度を
如何にして速くするかが重視され、この速度を速める方
法として、プラズマに磁界を作用させてプラズマ中の電
子を磁界中に閉じこめ、1個の電子の中性ガス分子への
衝突の機会を増すことによりイオン密度を高め、これに
よりイオン密度を増すマグネトロン方式が採用されてい
る。このマグネトロン方式による成膜装置の従来技術の
概略を図1を参照しつつ説明する。 図1に示す従来の
成膜装置においては、薄膜が形成される円筒状基板ホル
ダ3を取り囲んで薄膜物質からなる円筒状ターゲット1
が同心状に配され、この円筒状ターゲット1の半径方向
外方において、その上、下(図において上、下。以下同
じ)端がそれぞれN極、S極である環状の磁石2が上記
円筒状ターゲット1と同心円状に配されている。円筒状
基板ホルダ3と円筒状ターゲット1との間に電源4を接
続してグロー放電を生じさせると、円筒状ターゲット1
の内面の半径方内側には、磁極6から出て磁極5に入る
磁力線によりトンネル状の磁界7が形成されているか
ら、グロー放電によって生じたプラズマ中の電子は、こ
の磁界の作用を受けて矢印8のような軌跡と運動方向を
有するドリフト運動をする。これにより磁界中をドリフ
トする電子の飛行距離が伸び、1個の電子によって多く
のガス分子が電離され、ガスのイオン密度が高められ、
その結果プラズマ中のイオン化密度が増してスパッタ粒
子が増え、成膜速度が速くなる。ところが、このような
従来の磁極構成では、磁極5,6が円筒状ターゲット1
の半径方向内側にトンネル状の閉じた磁界を形成するた
め、トンネル状に湾曲する磁力線中、電界との直交成分
の大きいトンネル頂部位置すなわちトンネルの中央部ほ
どガスのプラズマ化が高密度で起こり、磁極側に近づく
ほどイオン密度は小さくなるから、プラズマは円筒状タ
ーゲット1の半径方向内側のトンネルの中央位置近傍に
限定された状態で生成する。従って成膜とともに進行す
るターゲットの消耗もトンネル中央及びその近傍に集中
して起こり、このためターゲット材料が偏って消耗され
るのでその利用効率が悪く、円筒状ターゲット1の使用
寿命が短くなるとともに、この偏った消耗に伴って円筒
状ターゲットの内表面が変形し、これによってフィルム
基板表面に形成される膜厚の分布が一様でなくなるとい
う問題がある(総合電子出版杜、「部品・デバイスのた
めの薄膜技術入門」p.74〜78)。特に長尺フィル
ム基板への成膜においては円筒状ターゲット1の消耗に
伴う成膜状態の経時変化により膜特性が大きく変動する
という問題もあった。この問題を解決するために、電気
的手段により磁界を矯正し一様なプラズマを形成させる
ことも知られている(特開昭63−171879)が、
これは新たに電源手段を必要とし、またターゲットサイ
ズが大きくなった場合、磁界の矯正のために投入すべき
電力が大きくなる。
2. Description of the Related Art Normally, thin films are formed on long film substrates by:
It is performed by a vapor deposition method or a sputtering method, and in the sputtering method, a magnetron method as described below is mainly used. In the sputtering phenomenon in which sputter particles are generated from the target surface, an electric field is applied to a low-pressure atmosphere gas introduced into a vacuum vessel to generate a glow discharge, and the gas is turned into plasma. This is a phenomenon in which constituent atoms are ejected from the inner surface of the target by accelerating in the direction and colliding this with one electrode forming the electric field, that is, the target. Film formation in which a thin film is formed by adhering the sputtered particles to a film substrate by utilizing this sputtering phenomenon has the advantages that the treated surface on which the thin film is formed has little thermal damage and good film quality. On the other hand, emphasis is placed on how to increase the film deposition rate. As a method of increasing the rate, a magnetic field is applied to the plasma to confine electrons in the plasma in the magnetic field, and one neutral gas molecule of the electron. A magnetron method is employed in which the ion density is increased by increasing the chance of collision with the magnet, thereby increasing the ion density. An outline of a conventional technique of a film forming apparatus using the magnetron method will be described with reference to FIG. In the conventional film forming apparatus shown in FIG. 1, a cylindrical target 1 made of a thin film material surrounds a cylindrical substrate holder 3 on which a thin film is formed.
Are arranged concentrically, and on the outside of the cylindrical target 1 in the radial direction, upper and lower (upper and lower in the figure; the same applies hereinafter) annular magnets 2 whose ends are an N pole and an S pole, respectively. It is arranged concentrically with the target 1. When a power supply 4 is connected between the cylindrical substrate holder 3 and the cylindrical target 1 to generate a glow discharge, the cylindrical target 1
A tunnel-shaped magnetic field 7 is formed radially inward of the inner surface by magnetic lines of force exiting from the magnetic pole 6 and entering the magnetic pole 5, so that the electrons in the plasma generated by the glow discharge are affected by this magnetic field. A drift motion having a trajectory and a motion direction as indicated by an arrow 8 is performed. As a result, the flight distance of electrons drifting in the magnetic field is extended, and many gas molecules are ionized by one electron, and the ion density of the gas is increased.
As a result, the ionization density in the plasma increases, the number of sputtered particles increases, and the film formation speed increases. However, in such a conventional magnetic pole configuration, the magnetic poles 5 and 6 have the cylindrical target 1.
In order to form a tunnel-like closed magnetic field on the radially inner side of the tunnel, in the magnetic field lines curved in a tunnel-like manner, the gas is turned into plasma at a higher density at the top of the tunnel where the component orthogonal to the electric field is larger, that is, at the center of the tunnel, Since the ion density decreases as it approaches the magnetic pole side, the plasma is generated in a state limited to the vicinity of the center position of the tunnel inside the cylindrical target 1 in the radial direction. Therefore, the consumption of the target, which proceeds with the film formation, also occurs concentratedly in the center of the tunnel and in the vicinity thereof, so that the target material is consumed unevenly, so that its use efficiency is poor and the service life of the cylindrical target 1 is shortened. Due to the uneven consumption, the inner surface of the cylindrical target is deformed, which causes a problem that the distribution of the film thickness formed on the surface of the film substrate becomes non-uniform. Introduction to Thin-Film Technology ”(pp. 74-78). In particular, when forming a film on a long film substrate, there is also a problem that the film characteristics greatly fluctuate due to a change with time of the film formation state accompanying consumption of the cylindrical target 1. In order to solve this problem, it has been known that a magnetic field is corrected by electric means to form a uniform plasma (Japanese Patent Laid-Open No. 63-171879).
This requires a new power supply means, and when the target size increases, the power to be input for correcting the magnetic field increases.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、薄膜物質か
らなる円筒状ターゲットが、薄膜が形成される円筒状基
板ホルダを取り囲んで同心に配され、この円筒状ターゲ
ットの半径方向外側に磁石が同心円状に配置されている
マグネトロン方式による巻取式スパッタ装置について、
円筒状ターゲット材料の消耗を可及的に均一にして、膜
特性および膜厚が均一な薄膜を高速で形成でき、さらに
ターゲット材料の利用効率を向上できるように、その機
構、構造を工夫することをその課題とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a cylindrical target made of a thin film material is arranged concentrically around a cylindrical substrate holder on which a thin film is formed, and a magnet is provided radially outside the cylindrical target. Regarding a magnetron type winding type sputtering device that is arranged concentrically,
Devise the mechanism and structure so that the consumption of the cylindrical target material is made as uniform as possible, a thin film with uniform film characteristics and thickness can be formed at high speed, and the utilization efficiency of the target material can be improved. Is the subject.

【0004】[0004]

【課題解決のために講じた手段】[Measures taken to solve the problem]

【解決手段1】上記課題解決のために講じた第1の手段
は、薄膜物質からなる円筒状ターゲットが円筒状基板ホ
ルダを取り囲んで同心円状に配され、この円筒状ターゲ
ットの半径方向外側に磁石が同心円状に配置されている
マグネトロン方式の巻取式スパッタ装置を前提として、
次の要素(イ)及び(ロ)によって構成されるものであ
る。 (イ)前記円筒状ターゲットの半径方向外側に同ターゲ
ットと同心円状に配置した環状の磁石が、その上下端面
が上記円筒状ターゲットの軸心に対して傾斜している傾
斜円筒状磁石環であること、(ロ)フィルム基板の走行
方向に対して反対方向に上記傾斜円筒状磁石環を上記軸
心の周りに回転させる手段を有すること。なお、通常は
冷却キャンの外側表面が上記の円筒状基板ホルダになる
が、これに限られるものではなく、冷却キャンの外周に
あってフィルム基板が巻き掛けられる円筒状表面を有す
るものは上記の円筒状基板ホルダに当たる。以下に言う
「円筒状基板ホルダ」もこのことを意味する。
A first means taken to solve the above problem is that a cylindrical target made of a thin film material is concentrically arranged around a cylindrical substrate holder, and a magnet is provided radially outside of the cylindrical target. Assuming a magnetron type winding type sputtering device where are arranged concentrically,
It is composed of the following elements (a) and (b). (B) An annular magnet arranged radially outside the cylindrical target concentrically with the target is an inclined cylindrical magnet ring whose upper and lower end surfaces are inclined with respect to the axis of the cylindrical target. (B) A means for rotating the inclined cylindrical magnet ring around the axis in a direction opposite to the running direction of the film substrate. The outer surface of the cooling can is usually the cylindrical substrate holder described above, but the present invention is not limited to this, and the outer peripheral surface of the cooling can having the cylindrical surface around which the film substrate is wound is described above. Hits the cylindrical substrate holder. The “cylindrical substrate holder” described below also means this.

【0005】[0005]

【作用】フィルム基板が円筒状基板ホルダに巻き掛けら
れた状態で一方向に走行する間にフィルム基板の表面に
スパッタ薄膜が形成されるが、円筒状基板ホルダの半径
方向外側に同心円状に配置された環状の磁石、すなわち
傾斜円筒状磁石環が上記フィルム基板の走行方向に対し
て反対方向に回転する。そして、上記傾斜円筒状磁石環
はその上下端面(N極、S極)が円筒状ターゲットの軸
心に対して傾斜しているので、そのトンネル状の磁界が
円筒状ターゲット及び円筒状基板ホルダの軸線に対して
傾斜したものになる。ある瞬間におけるプラズマ密度の
分布は従来技術におけるものと同様に不均一であるが、
トンネル状の磁界が回転中心に対して傾斜しているの
で、傾斜円筒状磁石環が円筒状ターゲットの回りを一回
転すると、プラズマ密度はターゲットの全周で均され、
単位時間当たりの平均プラズマ密度、すなわち時間平均
密度は全周について平均化される。したがって、円筒状
ターゲットの内面はプラズマが均一に照射されて、均一
に消耗される。また、プラズマの密度分布が不均一であ
ることによるスパッタ薄膜の膜質、膜厚の不均一性が、
円筒状ターゲットの内面に対して円筒状基板ホルダを相
対的に回転させることによって均されて均一化される
が、傾斜円筒状磁石環の回転方向をフィルム基板の走行
方向(基板ホルダの回転方向と同じ)に対して反対方向
にすることによって、薄膜形成面とターゲット面との相
対回転速度がさらに速くなるので、フィルム基板表面に
形成された薄膜の膜質の均一性、膜厚の均一性が一層向
上する。
The sputtered thin film is formed on the surface of the film substrate while traveling in one direction while the film substrate is wound around the cylindrical substrate holder, but is arranged concentrically outside the cylindrical substrate holder in the radial direction. The ring-shaped magnet, ie, the inclined cylindrical magnet ring, rotates in the direction opposite to the running direction of the film substrate. Since the upper and lower end surfaces (N-pole, S-pole) of the inclined cylindrical magnet ring are inclined with respect to the axis of the cylindrical target, the tunnel-shaped magnetic field causes the cylindrical target and the cylindrical substrate holder to rotate. It becomes inclined with respect to the axis. The distribution of the plasma density at a certain moment is not as uniform as in the prior art,
Since the tunnel-shaped magnetic field is inclined with respect to the center of rotation, when the inclined cylindrical magnet ring makes one rotation around the cylindrical target, the plasma density is equalized around the entire circumference of the target,
The average plasma density per unit time, that is, the time average density, is averaged over the entire circumference. Therefore, the inner surface of the cylindrical target is uniformly irradiated with the plasma and is uniformly consumed. In addition, the film quality of the sputtered thin film due to the non-uniform density distribution of the plasma, the non-uniformity of the film thickness,
By rotating the cylindrical substrate holder relative to the inner surface of the cylindrical target, the cylindrical substrate holder is leveled and uniformized. However, the rotation direction of the inclined cylindrical magnet ring is changed in the running direction of the film substrate (the rotation direction of the substrate holder). The same direction), the relative rotation speed between the thin film forming surface and the target surface is further increased, so that the uniformity of the film quality and thickness of the thin film formed on the film substrate surface is further improved. improves.

【0006】[0006]

【解決手段2】上記課題解決のために講じた第2の手段
は、薄膜物質からなる円筒状ターゲットが円筒状基板ホ
ルダを取り囲んで同心円状に配され、この円筒状ターゲ
ットの半径方向外側に磁石が円筒状ターゲットと同心円
状に配置されているマグネトロン方式の巻取式スパッタ
装置を前提として、次の要素(イ)及び(ロ)によって
構成されるものである。 (イ)前記円筒状ターゲットの半径方向外側に同ターゲ
ットと同心円状に配置した環状の磁石が、その上下端面
が上記円筒状ターゲットの軸心に対し傾斜している傾斜
円筒状磁石環であること、(ロ)円筒状基板ホルダに巻
き掛けられたフィルム基板の走行方向に対して反対方向
に上記円筒状ターゲットを回転させる手段を有するこ
と。
A second means taken for solving the above problem is that a cylindrical target made of a thin film material is concentrically arranged around a cylindrical substrate holder, and a magnet is provided radially outside of the cylindrical target. Is presumed to be a magnetron type winding type sputtering apparatus which is arranged concentrically with a cylindrical target, and is constituted by the following elements (a) and (b). (B) The annular magnet which is arranged concentrically with the cylindrical target radially outside the cylindrical target is an inclined cylindrical magnet ring whose upper and lower end surfaces are inclined with respect to the axis of the cylindrical target. (B) means for rotating the cylindrical target in a direction opposite to a running direction of the film substrate wound around the cylindrical substrate holder.

【0007】[0007]

【作用】フィルム基板が円筒状基板ホルダに巻き掛けら
れた状態で一方向に走行する間にその表面にスパッタ薄
膜が形成される。他方、円筒状基板ホルダの半径方向外
側に同心円状に配置された円筒状ターゲットが上記フィ
ルム基板の走行方向と反対方向に回転する。他方、円筒
状基板ホルダの外周面側に同心円状に配置された磁石の
輪、すなわち傾斜円筒状磁石環が上記フィルム基板の走
行方向に対して反対方向に回転する。 上記傾斜円筒状
磁石環の上下端面が円筒状ターゲットの軸心に対して傾
斜しているので、そのトンネル状の磁界が円筒状ターゲ
ット及び円筒状基板ホルダの軸線に対して傾斜したもの
になる。傾斜円筒状磁石環は固定されているのでプラズ
マ密度の分布は従来技術のそれと変わらず、ある瞬間に
ついて見れば、円筒状ターゲットの内表面はこのプラズ
マ密度の分布に応じて円周方向に不均一に消耗される
が、トンネル状の磁界が円筒状ターゲットの中心に対し
て傾斜しており、かつ円筒状ターゲットが回転するの
で、解決手段1の場合と同様にして、円筒状ターゲット
が一回転する間の同ターゲットの内表面の消耗、すなわ
ち時間平均消耗はその内面全体において均一化される。
また、プラズマ密度分布が不均一であることに因るスパ
ッタ薄膜の膜質、膜厚の不均一性が、円筒状ターゲット
の内面をフィルム基板に対して相対的に回転させること
によって均されて均一化されるが、円筒状ターゲットの
回転方向をフィルム基板の走行方向(円筒状基板ホルダ
の回転方向と同じ)と反対方向にすることによって、フ
ィルム基板の薄膜形成面と円筒状ターゲット面との相対
回転速度が一層速くなるので、フィルム基板表面の薄膜
の膜質、膜厚が一層向上する。
The sputtered thin film is formed on the surface of the film substrate while traveling in one direction while being wound around the cylindrical substrate holder. On the other hand, a cylindrical target concentrically arranged outside the cylindrical substrate holder in the radial direction rotates in the direction opposite to the running direction of the film substrate. On the other hand, a magnet ring concentrically arranged on the outer peripheral surface side of the cylindrical substrate holder, that is, an inclined cylindrical magnet ring rotates in a direction opposite to the running direction of the film substrate. Since the upper and lower end surfaces of the inclined cylindrical magnet ring are inclined with respect to the axis of the cylindrical target, the tunnel-shaped magnetic field is inclined with respect to the axes of the cylindrical target and the cylindrical substrate holder. Since the inclined cylindrical magnet ring is fixed, the distribution of plasma density is the same as that of the prior art. At a certain moment, the inner surface of the cylindrical target is uneven in the circumferential direction according to the distribution of plasma density. However, since the tunnel-shaped magnetic field is inclined with respect to the center of the cylindrical target and the cylindrical target rotates, the cylindrical target makes one rotation in the same manner as in Solution 1. The wear of the inner surface of the target during that time, that is, the time-average wear, is uniformed over the entire inner surface.
In addition, the non-uniformity of the film quality and thickness of the sputtered thin film due to the non-uniform plasma density distribution is made uniform by rotating the inner surface of the cylindrical target relative to the film substrate. However, by making the rotation direction of the cylindrical target opposite to the running direction of the film substrate (the same as the rotation direction of the cylindrical substrate holder), the relative rotation between the thin film forming surface of the film substrate and the cylindrical target surface is achieved. Since the speed is further increased, the quality and thickness of the thin film on the surface of the film substrate are further improved.

【0008】[0008]

【解決手段1及び解決手段2の実施態様】Embodiments of Solution 1 and Solution 2

【実施態様1】解決手段1及び解決手段2における、傾
斜円筒状磁石環をその軸方向に複数個並べたこと。
Embodiment 1 A plurality of slanted cylindrical magnet rings are arranged in the axial direction in Solution 1 and Solution 2.

【作用】円筒状基板ホルダ及び円筒状ターゲットの軸心
に対し傾斜して配置された傾斜円筒状磁石環によって、
多数の傾斜したトンネル状の磁界が形成される。したが
って、この傾斜円筒状磁石環の数が多いほど高密度プラ
ズマ領域が多くなり、成膜速度が速くなる。
According to the present invention, an inclined cylindrical magnet ring which is arranged to be inclined with respect to the axis of the cylindrical substrate holder and the cylindrical target,
A number of inclined tunnel-like magnetic fields are formed. Therefore, as the number of the inclined cylindrical magnet rings increases, the high-density plasma region increases, and the film forming speed increases.

【0009】[0009]

【実施態様2】解決手段1、解決手段2または実施態様
1における上記円筒状ターゲットと円筒状基板ホルダと
の間の空間に一定間隔で平板状のシールド板を配置して
スパッタ粒子の飛行の円周方向範囲を規定したこと。
Second Embodiment A flat shield plate is arranged at a constant interval in the space between the cylindrical target and the cylindrical substrate holder according to the first or second embodiment or the first embodiment, and a flying circle of the sputtered particles is arranged. The circumferential range has been specified.

【作用】円筒状ターゲットと円筒状基板ホルダとの間の
環状空間が平板状のシールド板によって多数の扇型の空
間に区画されて、スパッタ粒子の飛行空間が隣り合う2
枚のシールド板によって規定されるので、スパッタ粒子
の円周方向への飛行範囲がこれによって制限され、その
結果その飛行方向はほとんど半径方向内方になる。した
がって、スパッタ粒子は円筒状基板ホルダの表面(フィ
ルム基板が巻き掛けられている面)に対する入射角度が
一定の範囲に規制される。それゆえ、膜組成や結晶成長
の方位が一定の範囲内に制御されて膜特性が均一化され
る。
The annular space between the cylindrical target and the cylindrical substrate holder is divided into a large number of fan-shaped spaces by a flat shield plate, and the flight spaces of the sputtered particles are adjacent to each other.
As defined by the single shield plate, the circumferential flight range of the sputtered particles is thereby limited, so that the flight direction is almost radially inward. Therefore, the incident angle of the sputtered particles with respect to the surface of the cylindrical substrate holder (the surface on which the film substrate is wound) is regulated within a certain range. Therefore, the film composition and the orientation of crystal growth are controlled within a certain range, and the film characteristics are made uniform.

【0010】[0010]

【実施態様3】解決手段1、解決手段2または実施態様
1における円筒状ターゲットと円筒状基板ホルダとの間
に、円筒状ターゲットに対し正電位であって、スパッタ
粒子に対する障害とならないような補助電極を設けたこ
と。
[Embodiment 3] Between the cylindrical target and the cylindrical substrate holder in Solution 1, Solution 2 or Embodiment 1, an auxiliary which has a positive potential with respect to the cylindrical target and does not hinder sputtered particles. Providing electrodes.

【作用】マグネトロン方式のスパッタリング装置におい
ては、基板の形状、その電気特性(絶縁性など)の違
い、変動等によって異常放電がおきやすくなったり、放
電が不安定になったり、あるいは放電の維持が困難にな
るなどの放電の不安定化を生じることがあり、この放電
の不安定かに対処するものとして補助電極を設ける場合
がある。上記のトンネル状磁界の磁力線の強さはSN両
極間で不均一であるために、傾斜円筒状磁石環が回転
し、これによってトンネル状の磁界が回転する場合は、
この磁界の回転に伴って、任意の点における磁力線の強
弱が激しく変化(振動)するために、その点における磁
界が安定しない。したがって、イオン密度が安定せず、
このために全体における平均イオン密度が低下すること
があり、このことは上記の放電の不安定かに敏感に影響
される。一方の電極である円筒状基板と他方の電極であ
る円筒状ターゲットとの間に該ターゲットに対して正の
補助電極を設けて、円筒状ターゲットと補助電極との間
でも放電させることによって、上記の放電の不安定化に
よる上記の影響を可及的に低減することができる。な
お、補助電極がスッパタ粒子に対する障害になると、薄
膜形成面に薄い影ができて薄膜の均質性や均厚性を損な
うことになるので、補助電極はスパッタ粒子に対して可
及的に障害にならないような形状、構造のものでなけれ
ばならない。傾斜円筒状磁石環を回転させずに円筒状タ
ーゲットを回転させる場合は、イオン密度が安定しない
ため平均イオン密度が低下するということは特にない
が、補助電極を設けることによって、上記の放電の不安
定化による一般的な影響を可及的に低減することができ
る。
In a magnetron type sputtering apparatus, abnormal discharge is likely to occur due to a difference in the shape of the substrate, its electrical characteristics (such as insulating properties), fluctuations, etc., the discharge becomes unstable, or the discharge is maintained. Discharge may become unstable, for example, it may become difficult, and auxiliary electrodes may be provided to deal with the unstable discharge. Since the strength of the magnetic field lines of the tunnel-shaped magnetic field is not uniform between the SN poles, the inclined cylindrical magnet ring rotates, thereby rotating the tunnel-shaped magnetic field.
With the rotation of the magnetic field, the intensity of the magnetic field lines at an arbitrary point changes (vibrates) drastically, so that the magnetic field at that point is not stable. Therefore, the ion density is not stable,
This can lead to a decrease in the overall average ion density, which is sensitively affected by the above-mentioned discharge instability. By providing a positive auxiliary electrode for the target between the cylindrical substrate as one electrode and the cylindrical target as the other electrode, and discharging between the cylindrical target and the auxiliary electrode, The above-mentioned effects due to the instability of the discharge can be reduced as much as possible. If the auxiliary electrode becomes an obstacle to the sputter particles, a thin shadow will be formed on the thin film forming surface and the uniformity and uniformity of the thin film will be impaired. It must be of such a shape and structure that it does not. When the cylindrical target is rotated without rotating the tilted cylindrical magnet ring, the ion density is not stable, so there is no particular drop in the average ion density. The general effect of stabilization can be reduced as much as possible.

【0011】[0011]

【その他の実施態様】解決手段1、解決手段2または実
施態様1における円筒状ターゲットと円筒状基板ホルダ
との間の空間に一定間隔で平板状のシールド板を配置し
てスパッタ粒子の飛行の円周方向範囲を規定するととも
に、円筒状ターゲットに対し正電位であって、スパッタ
粒子に対する障害とならないような補助電極を上記空間
に設けたこと。
[Other Embodiments] A flat shield plate is arranged at a constant interval in a space between a cylindrical target and a cylindrical substrate holder according to the first, second, or first embodiment, so that a flying circle of sputtered particles is formed. Auxiliary electrodes that define a circumferential range and have a positive potential with respect to the cylindrical target and do not hinder sputtered particles are provided in the space.

【0012】[0012]

【作用】実施態様2の上記作用、実施態様3の上記作用
の相乗効果によって成膜速度、薄膜の膜質、膜厚の均一
性が一層向上する。
The synergistic effect of the above-mentioned operation of the second embodiment and the above-mentioned operation of the third embodiment further improves the film forming speed, the quality of the thin film, and the uniformity of the film thickness.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

【実施例1】図2(a)、図2(b)に示す実施例1
は、円筒状ターゲツト21の半径方向外側に、その軸心
に対して傾斜させて円筒状ターゲット21を囲むように
して一つの傾斜円筒状磁石環22が配置されているもの
である。円筒状基板ホルダ3(または、冷却キャン27
の円筒状外側面。実施例の説明においては以下同じ)に
フィルム基板25が巻き掛けられており、このフィルム
基板25は一方から繰り出されて他方に引き取られなが
ら図示の矢印の方向に走行する。繰出ロール、巻取ロー
ル及びこれらのロールと円筒状基板ホルダ3との間の空
間は防着板28によって囲われていて、この間でスパッ
タ粒子に晒されることを防止している。外周に多数の棒
状磁石22aを、N極、S極をそれぞれ上、下にして密
に並べて一つの傾斜円筒状磁石環22を構成している。
この傾斜円筒状磁石環22の上下端面が円筒状ターゲッ
ト21の軸心に対して傾斜しているものであり、円筒状
ターゲット21と同心円状に配置されている。円筒状タ
ーゲット21の半径方向内側に、傾斜円筒状磁石環22
を構成する個々の棒状の磁石22aにより、そのヨーク
23を介してトンネル状の磁界24を生じる。トンネル
状の磁界24は円筒状ターゲット21の軸心に対してそ
の上縁、下縁が傾斜した傾斜トンネル状の磁界である。
傾斜円筒状磁石環22がフィルム基板25の上記走行方
向に対して反対の矢印方向に、電動モータによる適宜の
駆動機構で駆動され、これに伴って上記トンネル状の磁
界24が回転する。ある瞬間をとらえれば、プラズマ密
度は傾斜したトンネル状の磁界24に沿って不均一に分
布するが、この傾斜したトンネル状の磁界24が一回転
する間に均される。したがって、円筒状ターゲット21
の半径方向内側に形成されるプラズマ密度の時間平均は
一様になる。これによりプラズマが円筒状ターゲット2
1の内側表面にまんべんなく照射されることになり、円
筒状ターゲット21の内側表面が均一に消耗されるの
で、その使用寿命が伸ばされる。また、円筒状ターゲッ
ト21の内側表面のスパッタされる領域はフィルム基板
25に対して相対的に回転して相対に移動し、かつまた
磁界をフイルム基板の走行方向と逆方向に回転させるの
で、傾斜円筒状磁石環22の回転速度を速くすることな
くトンネル状の磁界24とフィルム基板25間の相対回
転速度を速くすることができる。したがって、傾斜円筒
状磁石環22の回転速度を較的低速に抑えつつ、膜特
性、膜厚分布の均一性を確保することができる。これに
より長尺フィルム基板に高速で均一な薄膜が形成され
る。さらに、円筒状ターゲット21上のスパッタされる
領域(イオン粒子が照射される領域)が特定の場所に限
定される通常のマグネトロンスパッタの場合、反応性D
Cスパッタを行う場合は、イオン粒子が照射される領域
が偏在するために、照射されない領域に徐々に絶縁物が
堆積し、アーキングが起きて膜質の劣化や成膜速度の低
下を引き起こすが、磁界が円筒状ターゲットの周りで回
転するので、円筒状ターゲット内面全面にむらなくイオ
ン粒子が照射されてスパッタ粒子を発生させる。したが
って、前記の問題が生じることはない。
Embodiment 1 Embodiment 1 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b)
In the figure, one inclined cylindrical magnet ring 22 is arranged radially outward of the cylindrical target 21 so as to surround the cylindrical target 21 so as to be inclined with respect to its axis. The cylindrical substrate holder 3 (or the cooling can 27
Cylindrical outer surface. A film substrate 25 is wound around the film substrate 25 in the description of the embodiment, and the film substrate 25 runs in the direction of the arrow shown while being drawn out from one side and taken up by the other. The pay-out roll, the take-up roll, and the space between these rolls and the cylindrical substrate holder 3 are surrounded by an anti-adhesion plate 28 to prevent them from being exposed to sputter particles therebetween. A large number of rod-shaped magnets 22a are densely arranged on the outer periphery, with the north and south poles being placed above and below, respectively, to form one inclined cylindrical magnet ring 22.
The upper and lower end surfaces of the inclined cylindrical magnet ring 22 are inclined with respect to the axis of the cylindrical target 21, and are arranged concentrically with the cylindrical target 21. An inclined cylindrical magnet ring 22 is provided radially inward of the cylindrical target 21.
, A tunnel-shaped magnetic field 24 is generated via the yoke 23. The tunnel-shaped magnetic field 24 is an inclined tunnel-shaped magnetic field whose upper edge and lower edge are inclined with respect to the axis of the cylindrical target 21.
The inclined cylindrical magnet ring 22 is driven by an appropriate driving mechanism by an electric motor in the direction of the arrow opposite to the running direction of the film substrate 25, and the tunnel-shaped magnetic field 24 rotates accordingly. At a certain moment, the plasma density is unevenly distributed along the inclined tunnel-shaped magnetic field 24, but is equalized during one rotation of the inclined tunnel-shaped magnetic field 24. Therefore, the cylindrical target 21
The time average of the density of the plasma formed inside in the radial direction becomes uniform. As a result, the plasma is transferred to the cylindrical target 2.
The inner surface of the cylindrical target 21 is evenly irradiated, and the inner surface of the cylindrical target 21 is uniformly consumed, so that the service life of the cylindrical target 21 is extended. Further, the sputtered region on the inner surface of the cylindrical target 21 rotates relative to the film substrate 25 and moves relative thereto, and also rotates the magnetic field in the direction opposite to the running direction of the film substrate. The relative rotation speed between the tunnel-shaped magnetic field 24 and the film substrate 25 can be increased without increasing the rotation speed of the cylindrical magnet ring 22. Therefore, it is possible to secure uniformity of film characteristics and film thickness distribution while keeping the rotation speed of the inclined cylindrical magnet ring 22 relatively low. Thereby, a uniform thin film is formed on the long film substrate at high speed. Further, in the case of ordinary magnetron sputtering in which the region to be sputtered (the region to be irradiated with ion particles) on the cylindrical target 21 is limited to a specific place, the reactivity D
When performing C sputtering, the region irradiated with the ion particles is unevenly distributed, so that the insulator is gradually deposited in the region not irradiated, and arcing occurs to cause deterioration of the film quality and a reduction in the film forming speed. Rotates around the cylindrical target, so that the entire inner surface of the cylindrical target is evenly irradiated with ion particles to generate sputter particles. Therefore, the above problem does not occur.

【0014】[0014]

【実施例2】図3(a),図3(b)に示す実施例2
は、基本構造は実施例1と違いはないが、多数の傾斜円
筒磁石環22を上下に重ねて密に配置した点が相違す
る。各傾斜筒状磁石環22毎のトンネル状の磁界24が
多数重なっている。トンネル状の磁界24が多いほど高
密度プラズマ領域が多くなるから成膜速度が向上する。
このものにおいては、上記のトンネル状の磁界が、基板
ホルダ3を中心にして円筒状ターゲット21の内側周面
に沿って回転するので、実施例1と同様に、円筒状ター
ゲット21の半径方向内側に形成されるプラズマ密度の
時間平均はその全周にわたり一層一様になる。以上の実
施例1、実施例2は適宜の駆動機構によって傾斜円筒状
磁石環22を回転させてトンネル状の磁界を回転させる
もの(解決手段1)の例であるが、多数の傾斜円筒状磁
石環22を固定し、電動モータによる適宜の駆動機構で
円筒状ターゲット21を回転させることによりスパッタ
発生面を回転させて、円筒状ターゲット内表面の消耗を
均一化することができるから、実施例1、実施例2の機
構構造をそのままにして、これを、傾斜円筒状磁石環2
2を固定し円筒状ターゲット21を回転させる他の実施
例とすることができる。
Embodiment 2 Embodiment 2 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b)
Although the basic structure is the same as that of the first embodiment, the difference is that a large number of inclined cylindrical magnet rings 22 are densely arranged one above the other. A large number of tunnel-shaped magnetic fields 24 for each inclined cylindrical magnet ring 22 overlap. As the number of the tunnel-shaped magnetic fields 24 increases, the number of high-density plasma regions increases, so that the film formation speed improves.
In this case, the above-mentioned tunnel-shaped magnetic field rotates around the substrate holder 3 along the inner peripheral surface of the cylindrical target 21. The time average of the density of the plasma formed at the time is more uniform over the entire circumference. The above-described first and second embodiments are examples in which the inclined cylindrical magnet ring 22 is rotated by an appropriate driving mechanism to rotate a tunnel-shaped magnetic field (solution 1). Since the ring 22 is fixed and the cylindrical target 21 is rotated by an appropriate driving mechanism by an electric motor to rotate the sputter generation surface, the consumption of the inner surface of the cylindrical target can be made uniform. While maintaining the mechanical structure of the second embodiment as it is,
Another embodiment may be used in which the cylindrical target 21 is rotated while the cylindrical target 21 is fixed.

【0015】[0015]

【実施例3】図4及び図5に示す実施例3は平板状のシ
ールド板によってスパッタ粒子の飛行範囲を規定した実
施例であり、実施例1または実施例2のものについて、
その円筒状基板ホルダ3と円筒状ターゲット21との間
の空間に5枚の平板状で上下に細長いシールド板30を
半径方向に向けて一定の間隔で配置したものである。ス
パッタ粒子の飛行空間は2枚のシールド板30によって
規定されるので、スパッタ粒子の円周方向への飛行が制
限され、その飛行方向はほとんど半径方向内方になる。
したがって、スパッタ粒子は円筒状基板ホルダ3の表面
(フィルム基板25が巻き掛けられている面)に対する
入射角度が一定の範囲に規制されることになる。それゆ
え、薄膜組成や結晶成長の方位がこれによって制御され
て薄膜の特性のばらつきが小さくなる。シールド板30
の配置間隔が小さいほどその効果は高くなるが、この間
隔が余り小さくなるとシールド板の数が多くなるのでプ
ラズマ発生効率が低下し、成膜速度が遅くなる。中心角
度45度の間隔で設ければ、シールド板を設けることの
効果が十分に確保される。シールド板30の厚さは、そ
れ自体の強度を考慮して必要な限度に止めるのがよい。
Embodiment 3 Embodiment 3 shown in FIG. 4 and FIG. 5 is an embodiment in which the flight range of sputtered particles is defined by a flat shield plate.
In the space between the cylindrical substrate holder 3 and the cylindrical target 21, five flat plate-like elongated shield plates 30 are arranged at regular intervals in the radial direction. Since the flight space of the sputter particles is defined by the two shield plates 30, the flight of the sputter particles in the circumferential direction is restricted, and the flight direction is almost radially inward.
Therefore, the incident angle of the sputtered particles with respect to the surface of the cylindrical substrate holder 3 (the surface around which the film substrate 25 is wound) is restricted to a certain range. Therefore, the composition of the thin film and the orientation of the crystal growth are controlled thereby, and the variation in the characteristics of the thin film is reduced. Shield plate 30
The effect becomes higher as the interval between them is smaller, but if the interval is too small, the number of shield plates increases, so that the plasma generation efficiency is reduced and the film forming speed is reduced. If provided at intervals of the central angle of 45 degrees, the effect of providing the shield plate is sufficiently ensured. The thickness of the shield plate 30 is preferably limited to a necessary limit in consideration of its own strength.

【0016】[0016]

【実施例4】図6に示す実施例4は、円筒状基板ホルダ
3と円筒状ターゲット21との間の円筒状空間に補助電
極を介在させた実施例である。実施例4における補助電
極31はメッシュ状電極である。メッシュの素材は導電
性で耐蝕性に優れたものが望ましく、例えばステンレス
鋼が望ましい。このメッシュの線材の太さは0.5〜1
mm,線材の上下、横の間隔は数mm程度である。メッ
シュ線材の材質や太さは電流値、電気抵抗、耐久性、剛
性を勘案して適宜選択すればよい。また、補助電極によ
る放電の均一性を勘案すればメッシュの網目の間隔は小
さい方が望ましく、スパッタ粒子に対する障害を分散さ
せて均一にするためにも、小さい方が望ましい。しか
し、メッシュが小さ過ぎるとスパッタの通過抵抗が大き
くなって薄膜成型性、殊に膜厚の均一性に影響するの
で、実施に際してはこれらのことを総合的に勘案してメ
ッシュ線材の太さ、メッシュ線材の間隔を選択する他は
ない。補助電極は円筒状基板ホルダ3と円筒状ターゲッ
ト21とのほぼ中間に配置されていて、これはターゲッ
トに対して正の電位、一般的には円筒状基板ホルダ3
(冷却キャンの外側側面)の電圧とほぼ同程度の電位に
保たれる。
Embodiment 4 Embodiment 4 shown in FIG. 6 is an embodiment in which an auxiliary electrode is interposed in a cylindrical space between the cylindrical substrate holder 3 and the cylindrical target 21. The auxiliary electrode 31 in the fourth embodiment is a mesh electrode. It is desirable that the material of the mesh be conductive and have excellent corrosion resistance, for example, stainless steel. The thickness of this mesh wire is 0.5-1
mm, the vertical and horizontal spacing of the wire is about several mm. The material and thickness of the mesh wire may be appropriately selected in consideration of the current value, electric resistance, durability, and rigidity. Further, in consideration of the uniformity of the discharge by the auxiliary electrode, it is desirable that the mesh interval is small, and it is desirable that the mesh is small in order to disperse and uniform the obstacles to the sputtered particles. However, if the mesh is too small, the passage resistance of the sputter increases, which affects the thin film moldability, especially the uniformity of the film thickness. There is no choice but to select the spacing between mesh wires. The auxiliary electrode is disposed almost at the center between the cylindrical substrate holder 3 and the cylindrical target 21, and has a positive potential with respect to the target, generally the cylindrical substrate holder 3.
The potential is maintained at substantially the same level as the voltage of the outer side surface of the cooling can.

【0017】[0017]

【実施例5】図7に示す実施例5は補助電極を介在させ
た他の実施例であり、その補助電極は縦の棒状電極31
aによるものである。棒状電極31aの素材はステンレ
ス鋼であり、その線の太さは1mm,間隔は中心角度4
5度である。棒状電極31aの材質や太さは電流値、電
気抵抗、耐久性、剛性を勘案して適宜選択すればよい
が、間隔は補助電極による放電の均一性を勘案すれば小
さい方が望ましく、また、スパッタ粒子に対する障害を
分散させて均一にする上でも小さい方が望ましい。他方
線材が太すぎるとスパッタ粒子に対する障害となって薄
膜形成面に棒状電極の薄い影ができ、膜質、膜厚の均一
性を損なう可能性があるので、実施に際して以上のこと
を総合的に勘案して選択する他はない。この実施例5で
は実施例4に比して補助電極31aによる放電間隔が粗
になるので、補助電極を幾分円筒状ターゲット寄りに配
置している。この補助電極の電位は実施例4のそれと同
じである。
Fifth Embodiment A fifth embodiment shown in FIG. 7 is another embodiment in which an auxiliary electrode is interposed.
a. The material of the rod-shaped electrode 31a is stainless steel, the thickness of the line is 1 mm, and the interval is a center angle of 4 mm.
5 degrees. The material and thickness of the rod-shaped electrode 31a may be appropriately selected in consideration of the current value, electric resistance, durability, and rigidity, but the interval is preferably smaller if the uniformity of discharge by the auxiliary electrode is considered, In order to disperse the obstacles to the sputtered particles and make them uniform, it is desirable that they are small. On the other hand, if the wire is too thick, it will be an obstacle to the sputtered particles and a thin shadow of the rod-shaped electrode will be formed on the thin film formation surface, which may impair the uniformity of the film quality and thickness. There is no other choice. In the fifth embodiment, since the discharge interval by the auxiliary electrode 31a is coarser than in the fourth embodiment, the auxiliary electrode is arranged somewhat closer to the cylindrical target. The potential of this auxiliary electrode is the same as that of the fourth embodiment.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、円筒状
基板ホルダ(一般的には冷却キャンの円筒状外側側面)
と円筒状ターゲットとの間に生じる電界に対して直交す
る磁界を円筒状ターゲットの軸心に対して傾斜したトン
ネル状の磁界とし、この傾斜したトンネル状の磁界を円
筒状ターゲットの軸心を中心にして回転させることによ
って、磁界の強さの不均一に因るイオン密度の不均一性
を単位時間において均して均一化したものであるから、
高密度プラズマが円筒状ターゲットの半径方向内側で均
一に生成され、これにより円筒状ターゲット内表面が均
一に消耗されることになり、円筒状ターゲットの使用寿
命が著しく伸ばされる。他方、円筒状ターゲットの内表
面のスパッタされる領域(プラズマ粒子が照射される領
域)を円筒状基板ホルダに対して相対的に回転させるこ
とにより、スパッタ薄膜が均一に生成され、その薄膜の
膜特性、膜厚が均一化される。また、円筒状ターゲット
内表面におけるスパッタされる領域が円筒状ターゲット
内表面に偏在する従来のマグネトロンスパッタリング装
置においては、反応性DCスパッタを行う場合、スパッ
タされない領域において徐々に絶縁物が堆積し、アーキ
ングが起きて膜質の劣化が生じ、また成膜速度が遅くな
るという問題があるが、本発明では円筒状ターゲットの
内表面がまんべんなくスパッタされるので上記のように
絶縁物が堆積するということはなく、したがって、絶縁
物の堆積に伴う上記の問題が生じることはない。さら
に、補助電極を介在させることによって薄膜形成速度を
一層向上させ、かつまた膜質、膜厚の均一性を一層向上
させることができる。電気的手段により磁界を矯正し一
様なプラズマを形成させる公知の手段(特開昭63−1
71879)による場合は、新たに電源手段を必要と
し、またターゲットサイズが大きくなった場合、磁界の
矯正のために投入すべき電力が大きくなるといった問題
が残されるが、本発明の解決手段による機構、構造は極
めて単純であるから、スパッタ装置の機構、構造を複雑
にすることはなく、また、大きな負荷電力を必要とする
こともないので、当該装置の製造コストは低廉であり、
かつ特段の運転コストの増加もない。この点は本発明の
極めて大きな利点である。さらに、シールド板を介在さ
せ、かつ補助電極を介在させることによって、高速成膜
により高品質(結晶方位等の膜質、膜厚の均一性)の薄
膜をフィルム基板上に生成できるので、高品質の長尺フ
ィルムを極めて低コストで製造することができる。
As described above, in the present invention, the cylindrical substrate holder (generally, the cylindrical outer side surface of the cooling can) is used.
A magnetic field perpendicular to the electric field generated between the cylindrical target and the cylindrical target is defined as a tunnel-shaped magnetic field tilted with respect to the axis of the cylindrical target, and this tilted magnetic field is centered on the axis of the cylindrical target. By rotating, the non-uniformity of the ion density due to the non-uniformity of the magnetic field strength is equalized in a unit time, so that
The high-density plasma is uniformly generated on the radially inner side of the cylindrical target, thereby uniformly depleting the inner surface of the cylindrical target and significantly extending the service life of the cylindrical target. On the other hand, a sputtered thin film is formed uniformly by rotating a region to be sputtered (a region irradiated with plasma particles) on the inner surface of the cylindrical target relative to the cylindrical substrate holder. Characteristics and film thickness are made uniform. In a conventional magnetron sputtering apparatus in which the sputtered region on the inner surface of the cylindrical target is unevenly distributed on the inner surface of the cylindrical target, when performing reactive DC sputtering, an insulator is gradually deposited in an unsputtered region, and arcing occurs. However, there is a problem that the film quality is deteriorated due to the occurrence, and the film forming rate is slowed down.However, in the present invention, since the inner surface of the cylindrical target is uniformly sputtered, the insulator is not deposited as described above. Therefore, the above problems associated with the deposition of the insulator do not occur. Further, the speed of forming a thin film can be further improved by interposing an auxiliary electrode, and the uniformity of film quality and film thickness can be further improved. A known means for correcting a magnetic field by electric means to form a uniform plasma (JP-A-63-1)
In the case of 71879), a new power source is required, and when the target size becomes large, there remains a problem that the power to be input for correcting the magnetic field becomes large. Since the structure is extremely simple, the mechanism and structure of the sputtering apparatus are not complicated, and a large load power is not required. Therefore, the manufacturing cost of the apparatus is low,
There is no particular increase in operating costs. This is a very great advantage of the present invention. Furthermore, by interposing a shield plate and an auxiliary electrode, a high-quality thin film of high quality (film quality such as crystal orientation, uniformity of film thickness) can be formed on a film substrate by high-speed film formation. A long film can be manufactured at extremely low cost.

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

【図1】は従来例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a conventional example.

【図2】(a)は本発明の第1実施例の平面図、FIG. 2A is a plan view of a first embodiment of the present invention,

【図2】(b)は同実施例の側断面図である。FIG. 2B is a side sectional view of the same embodiment.

【図3】(a)は第2実施例の平面図、FIG. 3A is a plan view of a second embodiment,

【図3】(b)は同実施例の側断面図である。FIG. 3B is a side sectional view of the same embodiment.

【図4】は第3実施例の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a third embodiment.

【図5】は第3実施例の側断面図である。FIG. 5 is a side sectional view of a third embodiment.

【図6】は第4実施例の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a fourth embodiment.

【図7】は第5実施例の平面図である。 符号の説明 1:円筒状ターゲット 2:永久磁石環 3:円筒状基板ホルダ 4:電源 5:磁極 6:磁極 7:トンネル状の磁界 8:電子の運動方向 21:円筒状ターゲット 22:傾斜円筒状磁石環 22a:磁石 23:ヨーク 24:トンネル状の磁界 25:フィルム基板 27:冷却キャン 28:防着板 30:シールド板 31,31a:補助電極FIG. 7 is a plan view of a fifth embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Cylindrical target 2: Permanent magnet ring 3: Cylindrical substrate holder 4: Power supply 5: Magnetic pole 6: Magnetic pole 7: Tunnel-shaped magnetic field 8: Electron motion direction 21: Cylindrical target 22: Inclined cylindrical Magnet ring 22a: Magnet 23: Yoke 24: Tunnel-shaped magnetic field 25: Film substrate 27: Cooling can 28: Shielding plate 30: Shield plate 31, 31a: Auxiliary electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】薄膜物質からなる円筒状ターゲットが円筒
状基板ホルダを取り囲んで同心円状に配され、この円筒
状ターゲットの半径方向外方に環状の磁石が上記円筒状
ターゲットと同心円状に配置されているマグネトロン方
式の巻取式スパッタ装置において、 上記円の環状の磁石が、その上下端面が上記円筒状ター
ゲットの軸心に対して傾斜している傾斜円筒状磁石環で
あり、 上記円筒状基板ホルダに巻き掛けられたフィルム基板の
走行方向に対して反対方向に上記傾斜円筒状磁石環を上
記軸心の周りに回転させる手段を有する上記巻取式スパ
ッタ装置。
1. A cylindrical target made of a thin film material is arranged concentrically around a cylindrical substrate holder, and an annular magnet is arranged concentrically with the cylindrical target radially outward of the cylindrical target. Wherein the circular annular magnet is an inclined cylindrical magnet ring whose upper and lower end surfaces are inclined with respect to the axis of the cylindrical target. The winding type sputtering apparatus having means for rotating the inclined cylindrical magnet ring around the axis in a direction opposite to a running direction of the film substrate wound around the holder.
【請求項2】薄膜物質からなる円筒状ターゲットが円筒
状基板ホルダを取り囲んで同心円状に配され、この円筒
状ターゲットの半径方向外方に環状の磁石が上記円筒状
ターゲットと同心円状に配置されているマグネトロン方
式の巻取式スパッタ装置において、 上記の環状の磁石が、その上下端面が上記円筒状ターゲ
ットの軸心に対し傾斜している傾斜円筒状磁石環であ
り、 上記円筒状基板ホルダに巻き掛けられた上記フィルム基
板の走行方向に対して反対方向に上記円筒状ターゲット
を回転させる手段を有する上記巻取式スパッタ装置。
2. A cylindrical target made of a thin-film material is arranged concentrically around a cylindrical substrate holder, and an annular magnet is arranged concentrically with the cylindrical target radially outward of the cylindrical target. In the magnetron winding take-up sputtering apparatus, the annular magnet is an inclined cylindrical magnet ring whose upper and lower end surfaces are inclined with respect to the axis of the cylindrical target, and the cylindrical substrate holder The above-mentioned winding type sputtering apparatus comprising means for rotating the above-mentioned cylindrical target in a direction opposite to a running direction of the wound film substrate.
【請求項3】傾斜円筒状磁石環をその軸方向に複数個並
べた請求項1、請求項2または請求項3の巻取式スパッ
タ装置。
3. The roll-to-roll sputtering apparatus according to claim 1, wherein a plurality of inclined cylindrical magnet rings are arranged in the axial direction.
【請求項4】円筒状ターゲットと円筒状基板ホルダとの
間の空間に一定間隔で平板状のシールド板を配置してス
パッタ粒子の飛行の円周方向範囲を規定した請求項1、
請求項2または請求項3の巻取式スパッタ装置。
4. The method according to claim 1, wherein a flat shield plate is arranged at a predetermined interval in a space between the cylindrical target and the cylindrical substrate holder to define a circumferential range of the flight of the sputtered particles.
The winding type sputtering apparatus according to claim 2 or 3.
【請求項5】円筒状ターゲットと円筒状基板ホルダとの
間に、円筒状ターゲットに対し正電位であって、スパッ
タ粒子に対する障害とならないような補助電極を設けた
請求項1、請求項2または請求項3の巻取式スパッタ装
置。
5. An auxiliary electrode between the cylindrical target and the cylindrical substrate holder, the auxiliary electrode having a positive potential with respect to the cylindrical target and not interfering with sputtered particles. The rewind type sputtering apparatus according to claim 3.
【請求項6】円筒状ターゲットと円筒状基板ホルダとの
間の空間に一定間隔で平板状のシールド板を配置してス
パッタ粒子の飛行の円周方向範囲を規定するとともに、
円筒状ターゲットに対し正電位であって、スパッタ粒子
に対する障害とならないような補助電極を上記空間に設
けた請求項1、請求項2または請求項3の巻取式スパッ
タ装置。
6. A flat shield plate is arranged at regular intervals in a space between a cylindrical target and a cylindrical substrate holder to define a circumferential range of flight of sputter particles,
4. The winding type sputtering apparatus according to claim 1, wherein an auxiliary electrode which has a positive potential with respect to the cylindrical target and does not interfere with sputter particles is provided in the space.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040017106A (en) * 2002-08-20 2004-02-26 한국생산기술연구원 Cylinderical magnetron for sputtering
KR100988148B1 (en) 2008-08-07 2010-10-18 주식회사 동부하이텍 Physical vapor deposition apparatus

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