JPS58199860A - Film forming method - Google Patents

Film forming method

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JPS58199860A
JPS58199860A JP8145782A JP8145782A JPS58199860A JP S58199860 A JPS58199860 A JP S58199860A JP 8145782 A JP8145782 A JP 8145782A JP 8145782 A JP8145782 A JP 8145782A JP S58199860 A JPS58199860 A JP S58199860A
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藤本 一之
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宣雄 中川
Katsuo Abe
勝男 阿部
Tsuneaki Kamei
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

PURPOSE:To form a synthetic film having good quality on the surface of a substrate by sputtering by generating plasma on a flat target plate disposed with materials of dissimilar kinds and moving the plasma position magnetically. CONSTITUTION:A flat target plate 21 constituted of materials of dissimilar kinds, for example, a target 21A consisting of a material A and a target 21B consisting of a material B is prepared. Magnetic lines 25 of force are generated by magnetic poles 23, 24 disposed to generate plasma 30a across the two materials A, B on the plate 21 by using a planar magnetron sputtering elactrode. The position of the generated plasma 30a is moved magnetically to form a thin alloy film consisting of the materials A, B, for example, a thin alloy film of (Mo+ Si) from the eroded part 28a of the plate 21 on the substrate 10 for forming film thereon.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、成膜対象基板に合成膜、例えば8皿合金膜を
スパッタリングによって形成する成績方法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a synthetic film, for example, an eight-plate alloy film, on a substrate to be film-formed by sputtering.

スパッタリング技術は、低圧の雰囲気ガスのグロー放電
を起こしてイオン化(プラズマ状)し、隘陽電極間に印
加された電圧により、そのプラズマ状イオンが加速され
て、陰極におかれたターゲット材料の平板に衝突させら
れる。
In sputtering technology, a low-pressure atmospheric gas is ionized (plasma-like) by causing a glow discharge, and the plasma-like ions are accelerated by a voltage applied between the positive and negative electrodes to form a flat plate of target material placed on the negative electrode. be caused to collide with

衝突させられたイオンによシ飛び呂されたターゲット材
料の構成原子又は5粒子は、陽極近傍に設けられた基板
上に付着堆積して、ターゲット材料の薄膜を形成する技
補である 上記スパッタリング技門“を用いたグレーナマグネトロ
ン方式スバノタリ/グ装置は、その堆積速度が従来の抵
抗加熱型真空蒸着装置に匹、敵する程度になるに及び、
近年薄膜集積回路や半導体デバイス用の薄膜形成装置と
して、その生産用成膜工程に多用されるに到った。
The constituent atoms or particles of the target material bombarded by the collided ions are deposited on a substrate provided near the anode to form a thin film of the target material. The Grainer magnetron type Subanotary/Gaming device using a "gate" has a deposition rate comparable to that of a conventional resistance heating type vacuum evaporation device.
In recent years, it has come to be widely used as a thin film forming apparatus for thin film integrated circuits and semiconductor devices in the production process.

第1図は上記従来技術であるスパッタ電極構造体を用い
、異種複数材料の混合物を成膜対象基板上に堆積せしめ
るだめの装置と、その成膜手法を説明するための概念説
明図である。図面および説明を簡略化するために、2つ
の物質A、Bを成膜材料を堆積する場合について述べる
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an apparatus for depositing a mixture of a plurality of different materials on a substrate to be film-formed using the sputter electrode structure according to the prior art, and a film-forming method thereof. In order to simplify the drawings and explanation, a case will be described in which two substances A and B are deposited as film forming materials.

即ちスパッタ源2人と2Bとは所定の間隔をあけそ配置
されている。このスパッタ源2人と2Bは谷々ターグン
ト材料平板1A、1Bの各々の裏面に配置された円柱状
磁極4A、4Bと、陰極7A、 7Bと陽極6A16i
3と、これら陰極7A、 713と陽極6A、6Bの間
に高゛ItEEを印加する高′鑞圧・電源VA 、 V
Bとによって構成されている。従ってこの磁極4A4B
によってターゲット平板1人11Bの表面間(D空間に
磁界分布を1発′生し、この部分にプラズマ状イオンを
高濃度に閉じ込める。このプラズマ状イオンは、更に陽
極6A、 6Bとターゲット平板111.1bの裏面に
設置された陰極7A、7Bとの間に、高電圧鑞源VA、
VBにより印加された高電圧により発生しているターゲ
ット平板IA、 1t3の表面にほぼ垂直な或界によっ
て加速され、タープ7)平板1人、1Bの表面に衝突し
、その結果、ターゲット平板1人、1Bの表面から順次
、その原子又は粒子がはじき出される。即ち、第1図は
、コ、スパンタリング(CCo−5putterin 
)と呼ばれる従来技術の概念を説明したものであり、ス
パッタ装置として必要な真空排気手段、スパッタガス導
入手段等については図示していない。また同様な理由に
よシスノくツタ電極の真空シール等の杆細な構造につい
ても図示しなかった。なお12は刀0iv1ヒータでら
る。図中2A、 2Bはそれぞれ物質A%物質F;をス
パンpするだめのブレーナマグイトロン型スパッタ電極
でiりそれぞれ、物質A、*實Bでできだターゲット平
板1N、1Bを備え、所定の間隔をあけて配置している
That is, the two sputtering sources and 2B are spaced apart from each other by a predetermined distance. These two sputtering sources and 2B have cylindrical magnetic poles 4A and 4B, cathodes 7A and 7B, and anodes 6A and 16i arranged on the back surfaces of the Tanitargund material flat plates 1A and 1B, respectively.
3, and a high voltage/power source VA, V that applies a high ItEE between these cathodes 7A, 713 and anodes 6A, 6B.
It is composed of B. Therefore, this magnetic pole 4A4B
One magnetic field distribution is generated between the surfaces of the target flat plate 11B (D space), and plasma ions are confined in this area at a high concentration.The plasma ions are further transmitted to the anodes 6A, 6B and the target flat plate 111. A high voltage brazing source VA,
The target flat plate IA generated by the high voltage applied by VB is accelerated by a field almost perpendicular to the surface of 1t3, and collides with the surface of the tarp 7) flat plate 1B, resulting in the target flat plate 1 , 1B are successively ejected from the surface. That is, FIG. 1 shows the CCo-5 putterin.
), and does not illustrate the evacuation means, sputtering gas introduction means, etc. necessary for the sputtering apparatus. Further, for the same reason, detailed structures such as the vacuum seal of the cylindrical ivy electrode were not illustrated. In addition, 12 is a sword 0iv1 heater. In the figure, 2A and 2B are brainamaguitron type sputtering electrodes for sputtering a material A% and a material F, respectively. They are placed at intervals.

よってグラ不タリ治其11A、11B上の成膜対象基板
20が均一に両スパッタ源2人、2Bから成膜をうけて
合成膜が出来るようにするためには基板10を固定し、
且スパッタ源2人、2Bの上方に設けられたプラネタリ
−治具11A、11Bを自公転をしなければならない。
Therefore, in order to uniformly form a composite film on the substrate 20 on which the film is to be formed on the non-gradient substrates 11A and 11B from both sputtering sources 2B, the substrate 10 must be fixed.
In addition, the planetary jigs 11A and 11B provided above the two sputter sources 2B must rotate around their axis.

また基板上に堆積させる合成膜の組成は、スパッタ源2
A、 2Bにスパッタ電源VA、VBよシ投入するス・
くツタ電力の比を制御することによって変えることが出
来る。しかしながら上記の如〈従来のコ、スノ(ツタリ
ングによれば、成膜対象基板20をプラネタリ治具11
A、11Bに取付ける作業が、l!l雑で自動化しにく
いことで、どうしても人手に頼らざるをえなくなると共
に、成膜対象基板とスノくツタ源と合成膜中に多数回運
動させる必要が生じ、真空装置内への運動導入、また成
膜を行う真空槽内での機械系の運動による新たな塵埃の
発生により、良質の合成膜を形成することができない欠
点がある。
Furthermore, the composition of the composite film deposited on the substrate is determined by the sputtering source 2.
Turn on the sputtering power supplies VA and VB to A and 2B.
This can be changed by controlling the ratio of the ivy power. However, as described above, according to the conventional method, the substrate 20 to be film-formed is held in the planetary jig 11.
The work to install A and 11B is l! Since it is cumbersome and difficult to automate, it is necessary to rely on manual labor, and it is also necessary to move the substrate to be deposited, the snow ivy source, and the synthetic film many times, and it is difficult to introduce movement into the vacuum equipment. There is a drawback that a high quality synthetic film cannot be formed due to the generation of new dust due to the movement of the mechanical system within the vacuum chamber in which the film is formed.

また上記従来のコ、スノくツタリングでは、プラネタリ
治具11A、 1113に多数枚装着され九放膜対象基
板10が通常スパッタ源2A、 2Bから150〜50
0 am程度の距離にあるため、スパッタ粒子がスパッ
タ源2人、2Bから広い立体角に飛散し、1枚1枚につ
いて、膜の堆積速度は小さく、成膜速度が小さいと、成
膜中に、その膜中に真空排気手段で排気しきれない残留
ガスが、よシ多く取シ込まれ、所期の良質の合成膜質が
得られず、生産プロセス上、大きな隘路となる欠点を有
した。
In addition, in the above-mentioned conventional method, a large number of target substrates 10 are mounted on the planetary jigs 11A, 1113, and the target substrates 10 are usually exposed to 150 to 50 mL of sputtering from the sputtering sources 2A, 2B.
Because the distance is about 0 am, the sputtered particles are scattered over a wide solid angle from the two sputtering sources, 2B, and the deposition rate of each film is small. However, a large amount of residual gas that could not be exhausted by the vacuum evacuation means was incorporated into the membrane, making it impossible to obtain the desired high-quality synthetic membrane, which was a major bottleneck in the production process.

本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、スパッ
タリングによって試料基板表面上に良質の合成膜が形成
できるようにした成膜方法を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a film forming method that eliminates the drawbacks of the above-mentioned conventional techniques and allows a high quality synthetic film to be formed on the surface of a sample substrate by sputtering.

本発明は、上記目的を達成するために、異なった種類の
材料を配設したターゲット平板を準備し、プレーナマグ
ネトロンスパッタリング電極を用いて上記ターゲット平
板上にプラズマを発生させ、この発生されたプラズマの
位置を磁気的に移動させて成績対象基板上に所定の組成
比でもって合成膜を形成することを特徴とするものであ
る。即ちスパ/り罐極購造体のターゲ2)平板部分を2
種(例えば高融点金属Avio 、l’aWO%、)l
、Cr、 Nb、 VlZr、 ’l’c%Ru、 R
h、 Hf。
In order to achieve the above object, the present invention prepares a flat target plate on which different types of materials are disposed, generates plasma on the target flat plate using a planar magnetron sputtering electrode, and uses the generated plasma. This method is characterized by forming a synthetic film with a predetermined composition ratio on the substrate to be evaluated by magnetically moving the position. In other words, the target of the spa/recipe purchasing body 2) The flat plate part 2
species (e.g. refractory metal Avio, l'aWO%,) l
, Cr, Nb, VlZr, 'l'c%Ru, R
h, Hf.

Ir、Us、凡eと他の金属S鳳、または有機材料と金
等)またはそれ以上の物質領域を設け、スパッタリング
によシ合成膜(例えばMo +Si 、 ’I”a 十
Si、Zr+8i、Cr+8i 、 vVo +Si 
、 Pt +Si 、Pd+di、Rh+Si、Ir+
Si、ポリイミド+ポリ四フフ化エチレン士炭素)を形
成するようにした。
A synthetic film (e.g. Mo+Si, 'I'a+Si, Zr+8i, Cr+8i) is provided by sputtering. , vVo +Si
, Pt+Si, Pd+di, Rh+Si, Ir+
Si, polyimide + polytetrafluoroethylene carbon) was formed.

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体的に説明
する。
The present invention will be specifically described below based on embodiments shown in the drawings.

第2図は本発明のブレーナマグネトロン方式スパッタ成
膜装置を示す概念説明断面図である。複数の材料21a
 、 21bを配列したターゲット材料平板(以下ター
ゲット平板という。)21の裏面にヨーク22によシ磁
気結合されたリング状磁極25と、そのリング状磁極2
5の中心部に円柱状蝿極24とがミ・磁気回路を構成し
て配置されでいる。これらの磁極25.24によってタ
ーゲット平板21の表面側の空間に磁力縁の分布、換言
すれば円環体(’f’orus )の高さ方向に垂直な
平面で半裁し、その半裁面がターゲット平板21の表面
に平行におかれた半円環状磁界分布、通称トンネル状磁
界分布25が発生する。このトンネル状磁界分布25に
よって、その内部に上記環状プラズマ状イオン50が高
a度に閉じ込められる。このプラズマ状イオンは、さら
に陽極26とターゲット平板21の裏面に設置された陰
極27間に^t4.1fi−詠Vsによ)印加された高
−王によシ発生しているターゲット平板21の表面にほ
ぼ垂直な一界(図示せず)に・よって加速され、ターゲ
ント半&21の表面に衝災し、その結果、ターゲット平
板21の表面から順次、その原子又は粒子がはじき出さ
れ、侵食領域28が形成される。
FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view showing a Brener magnetron type sputtering film forming apparatus according to the present invention. multiple materials 21a
, 21b are arranged on the target material flat plate (hereinafter referred to as target flat plate) 21. A ring-shaped magnetic pole 25 is magnetically coupled to the yoke 22 on the back surface of the target material flat plate (hereinafter referred to as target flat plate) 21, and the ring-shaped magnetic pole 2
A cylindrical fly pole 24 is arranged at the center of the magnetic field 5 to form a magnetic circuit. These magnetic poles 25 and 24 create a distribution of magnetic force edges in the space on the surface side of the target flat plate 21, in other words, the torus ('f'orus) is cut in half by a plane perpendicular to the height direction, and the half-cut surface is the target. A semicircular annular magnetic field distribution parallel to the surface of the flat plate 21, commonly known as a tunnel-shaped magnetic field distribution 25, is generated. This tunnel-like magnetic field distribution 25 confines the annular plasma-like ions 50 therein at a high degree. These plasma-like ions are further generated in the target flat plate 21 due to the high voltage applied between the anode 26 and the cathode 27 installed on the back surface of the target flat plate 21. The atoms or particles are accelerated by a field (not shown) almost perpendicular to the surface and impact the surface of the target plate 21, and as a result, the atoms or particles are successively ejected from the surface of the target flat plate 21, and the eroded area 28 is formed.

この侵食頭載28−よ、以Fの説明から推足されるよう
に、スパッタリングエ柱の時間経過に伴って侵食度が進
むが、この侵食は通常第2図に示す構成のターゲット平
板購造体では、ターゲット平板21の特定の領域に限定
されて進行する。
As can be inferred from the explanation in F below, the degree of erosion of the sputtering pillar increases with the passage of time, and this erosion usually occurs when the target flat plate having the configuration shown in FIG. In the body, the progress is limited to a specific area of the target plate 21.

前記侵食領域は、磁力線がターゲラ)平板に平行になる
点あるいは領域に対応して発生する。
The erosion region occurs corresponding to a point or region where the magnetic field lines become parallel to the Targera plate.

なお、説明が遅れたが、図において29は絶縁板51は
ターゲット平板21を冷却する媒質(例えば水)の導入
出管である。32はシールするQ IJソングある。5
5は陽極26と陰極27とを磁気的に絶縁する絶縁ブツ
シュである。
Although the explanation is delayed, in the figure, the insulating plate 51 denoted by 29 is an inlet/outlet tube for a medium (for example, water) for cooling the target flat plate 21. 32 has a Q IJ song to seal. 5
5 is an insulating bushing that magnetically insulates the anode 26 and the cathode 27.

即ち本発明に係るスパッタ’4極構造体について説明す
る。物質Aからなるターゲラ) 2+A。
That is, the sputtered quadrupole structure according to the present invention will be explained. Targera consisting of substance A) 2+A.

及び物質Bからなるターゲット21Bによって構成され
るターゲット平板2102つの物質にまたがってプラズ
マ50aが発生するよう出力線25が発生するよう磁極
25.24を設ける。基板10には、このためターゲッ
ト平板21のエロージlン部28aより物質A、Bから
なる合成薄膜、例えば合金薄膜が成膜される。以−ヒ、
第2図は、ブレーナマグネトロンD(1’タイプのスパ
ッタ成膜装置であるが、マグネトロンを持たないコ/ベ
ンジlナルDCタイプのスパッタ成膜装置でも第4図に
示すように合成薄膜(例えば合金薄膜)を形成すること
ができる。またコンベンシ−ナルタイグL)Cスパッタ
成m装置では、第4図に示すようにターゲット平板とし
て物質Aの領域21a1物實Bの領域21b以外に物置
Cの領域21cを設け、6櫨頌の物置からなる合成薄膜
と基板10上に形成:することが容易であり、これ以上
の橿頑のwJ賃からなる1成4膜も形成が容易である。
The magnetic poles 25 and 24 are provided so that the output line 25 is generated so that the plasma 50a is generated across the target flat plate 210 and the target 21B made of the substance B. For this purpose, a synthetic thin film made of substances A and B, such as an alloy thin film, is formed on the substrate 10 from the erosion portion 28a of the target flat plate 21. I-hi,
Although Fig. 2 shows a Brehner magnetron D (1' type) sputtering film forming apparatus, a co/benzenial DC type sputtering film forming apparatus without a magnetron can also be used to form a synthetic thin film (e.g. In addition, in the Convenient TiG L)C sputter deposition apparatus, as shown in FIG. 21c is easily formed on the substrate 10 and a synthetic thin film consisting of 6 squares, and it is also easy to form 1 or 4 films consisting of 6 squares of wJ.

第5図は、本兄明Vこ係わるスパノタイ甑嘴遺体の也の
一実施例を示した概略#面を示したものである。該スパ
ッタ電極の主たる構成要素としては、円形ターゲット平
板21aと、環状ターゲット平板21b 、 21cと
から構成されているターゲット平板21と、このターゲ
ット平板21が適当なろう付手段で固定されており、陰
極として働く銅製のバッキングプレート55と、りへゲ
ット平板21と平行に静止対向で置かれている成膜対象
基板10と、この成膜対1象基板1oとターゲット平板
21との間の中空々11:間にプレーナマグネトロンス
パッタ電極として適当な強度を発生させる磁極56.6
7.58と、これらの磁極56.5738を励磁するた
めの励磁コイルである内側励磁コイル59、外側励磁コ
イル4oと、これらのコイル59.40と磁極66.5
7.58とでもって一つの伍束発生源として構成される
ヨーク41と内外励磁コイルの配線用端子42、外側励
磁用コイル配線用端子45と、真空槽44に該スパッタ
電極を絶縁してと9つけるための絶縁部材45と、真空
/−ル用0リング46と、ターゲット平板21に電界を
印加するだめのバッキングプレート55と電気的に導通
している電極ボディ56カ為らの配線用引き出し端子3
7と、ターゲット平板21の前面以外で発生する不必要
な放電を防止するとともに該スパッタ電極の陽極として
働く接地された陽極58とがある。
FIG. 5 is a schematic side view showing an example of the body of Supanotai Koshiku, which is related to the main brother Akira V. The main components of the sputtering electrode include a target flat plate 21 composed of a circular target flat plate 21a and annular target flat plates 21b and 21c; this target flat plate 21 is fixed by suitable brazing means; A backing plate 55 made of copper that acts as a backing plate 55 , a substrate 10 to be film-formed which is placed stationary in parallel with the target flat plate 21 , and a hollow space 11 between the target substrate 1 o to be film-formed and the target flat plate 21 . : Magnetic pole 56.6 between which generates appropriate strength as a planar magnetron sputtering electrode.
7.58, the inner excitation coil 59, which is an excitation coil for exciting these magnetic poles 56.5738, the outer excitation coil 4o, and these coils 59.40 and magnetic poles 66.5.
7.58, the yoke 41 constituted as a single flux generation source, the wiring terminals 42 for the inner and outer excitation coils, the outer excitation coil wiring terminals 45, and the sputtering electrodes are insulated in the vacuum chamber 44. 9, an insulating member 45 for attaching the vacuum / - ring 46, and a wiring drawer for the electrode body 56 that is electrically connected to the backing plate 55 for applying an electric field to the target flat plate 21. terminal 3
7, and a grounded anode 58 that prevents unnecessary discharge from occurring outside the front surface of the target flat plate 21 and serves as an anode for the sputtering electrode.

ターゲット平板2jri前にも述べたように、円板状の
第1の部材21aと、21aを囲む環状の第2のターゲ
ット部材21bと、21bを更にと9囲む環状の第5の
タニグット部材21cから構成されている。本実施例で
は、第1のターゲット部材21af:8iとし、第2の
ターゲット部材21bを環状のCrとし、第5のタルゲ
ット部材21cを円環状のSlとした。これら5つのタ
ーゲット部材は、同心円状に配置されている。
Target flat plate 2jri As mentioned before, from the disk-shaped first member 21a, the annular second target member 21b surrounding 21a, and the annular fifth tanigut member 21c further surrounding 21b. It is configured. In this example, the first target member 21af is 8i, the second target member 21b is annular Cr, and the fifth target member 21c is annular Sl. These five target members are arranged concentrically.

第5図に示す実施例では、ターゲット平板21は円形で
あるが、これは本実施例で用いた成膜対象となる基板が
円形であるためで、矩形の基板を用いる時には矩形のタ
ーゲット平板を用いる時には矩形のターゲット平板を用
意することが適当であろう。即ち本実施例で述べる円形
の電極構造体電極部は一実施例であり、矩形等の電極部
の形についても本発明から外れるものではない。
In the embodiment shown in FIG. 5, the target flat plate 21 is circular, but this is because the substrate to be film-formed used in this embodiment is circular, and when a rectangular substrate is used, a rectangular target flat plate is used. When used, it may be appropriate to provide a rectangular target plate. That is, the circular electrode part of the electrode structure described in this embodiment is one example, and the shape of the electrode part, such as a rectangle, does not depart from the scope of the present invention.

またバッキングプレート65の裏側に水等の冷媒を通す
流路(図示せず)が形成され、この流路に外部から磁界
発生用ヨーク41等を介して上記葬媒を供給、排出する
パイプ51が設けられ、ターゲット平板21を冷却する
ように構成している。
Further, a flow path (not shown) for passing a refrigerant such as water is formed on the back side of the backing plate 65, and a pipe 51 for supplying and discharging the medium from the outside via a magnetic field generating yoke 41 is connected to this flow path. The target flat plate 21 is configured to be cooled.

g6図は、本電極構造体の励磁用電源の概略構成を示し
たものである。咳励磁電源部の主たる構成要素としては
、内側電磁石コイル59、外゛1t111t磁石コイル
40を全く別に制御するために、電流供給回路が、2つ
組み込まれている。該励磁電源部、該内側および外61
 ゛#tm石コイル69.40に印加する一流を全く任
意に、すなわち時間的に変化せぬ一定電流または一定の
周期をもった矩形波形、三角波状、交流波形等の一流波
形に設定することができるようにマイクロブロセツ+j
51とメモリ52を用いておシ、キーボード56、また
は適当な外部記憶装#50(例えば、磁気テープ、磁気
ディスク)から所定の電流波形に関する情報を与え、マ
イクログロセッ+j51の出力をデジタル−アナログ信
号変換器54a15<b(D−Aコンバータ)に刀口え
、これを更に電流増幅器55a 、 p5bにて核内、
外側鑞婢石コイル59.40を励磁できるだけの所定の
強度にまで増幅する。
Figure g6 shows the schematic configuration of the excitation power source for this electrode structure. As a main component of the cough excitation power supply unit, two current supply circuits are incorporated in order to control the inner electromagnetic coil 59 and the outer electromagnetic coil 40 completely separately. The excitation power supply section, the inside and outside 61
゛#tm The current applied to the stone coil 69.40 can be set completely arbitrarily, that is, to a constant current that does not change over time, or to a current waveform such as a rectangular waveform, a triangular waveform, or an alternating current waveform with a constant period. Microblossom +j to be able to do it
51 and memory 52 to provide information regarding a predetermined current waveform from the computer, keyboard 56, or suitable external storage device #50 (e.g., magnetic tape, magnetic disk), and convert the output of the microgross setter 51 into a digital-to-analog signal. The signal converter 54a15<b (D-A converter) is connected to the current amplifier 55a, p5b,
It is amplified to a predetermined intensity sufficient to excite the outer axenite coil 59,40.

第6図の該励4aItff、部は、制御対象としては核
内、外側電龜石コイル59.40を扱うので、定電流特
性をもつ電源であり、また出力電流検出部56a 、 
56b il′i:より、出力−流すなわち咳各電磁石
電流値を検出し、これを1)/A変換@54a、54b
より与えられる所定の電流値と比較し、補正を行うため
に、電流増幅器55a 、 55bに情報を帰還する手
段をもっているっ スパッタリングを行枦せしめる放電電力を供給するため
の高圧電源すなわちスパッタ電源には従来からよく知ら
れているように0〜800v程度の出力直圧と0〜15
A程度の出力電流をもつものを用いた。またよく知られ
ているようにグロー放電へ投入する電力を制御するため
に、この制圧電源は定電流出力特性をもつものである。
The excitation section 4aItff in FIG. 6 is a power source with constant current characteristics since it handles the inner and outer electromagnetic coils 59.40 as control objects, and the output current detection section 56a,
56b il'i: Detects the output current, that is, the current value of each electromagnet, and converts this into 1)/A conversion @54a, 54b
The high-voltage power supply, that is, the sputter power supply, for supplying the discharge power to carry out sputtering has means for feeding back information to the current amplifiers 55a and 55b in order to compare it with a predetermined current value given by the current amplifier and perform correction. As is well known from the past, the output direct pressure of about 0 to 800V and the 0 to 15
A device with an output current of about A was used. Furthermore, as is well known, in order to control the power input to the glow discharge, this pressure power source has constant current output characteristics.

前述したとおり、ターゲット平板上でスパッタリングの
起る侵食領域はプラズマリングの発生する場所のほぼ直
下に位置する。またプラズマリングの発生は、通常のプ
レーナマーグネトロンで用いる1〜101ntOrr内
外のスパッタ圧力に於てはターゲット平板の第1の主面
上の中9空間の、ターゲット平板の第1の主面から10
〜20雫程度の距離における磁界ベクトルがターゲラ1
平板の第1の主面に平行となる領域に集束され起こる。
As mentioned above, the eroded region where sputtering occurs on the target flat plate is located almost directly below the location where the plasma ring is generated. Furthermore, at sputtering pressures of 1 to 101 ntOrr used in ordinary planar magnetrons, the generation of plasma rings occurs within 9 spaces on the first principal surface of the target flat plate.
The magnetic field vector at a distance of ~20 drops is Targera 1
The light is focused in a region parallel to the first main surface of the flat plate.

したがって、ターゲット平板上の侵食領域の発生位置を
知るにはターゲット平板の第1の主面側の中空空間に於
ける磁束分布を知ることが有力な手段となる。
Therefore, in order to know the occurrence position of the eroded region on the target flat plate, it is effective to know the magnetic flux distribution in the hollow space on the first main surface side of the target flat plate.

したがって、本実施例によ6スパツタ邂極構造体による
成膜膜厚分布等の緒特性を求める実験を行うまえにター
ゲット平板21の第1の主面上の中空空間に於ける磁束
分を測定した。磁束分布の測定には、ガウスメータを用
いた。
Therefore, before conducting an experiment to determine the characteristics such as the film thickness distribution of the film formed by the six sputtered pole structure according to this embodiment, the magnetic flux in the hollow space on the first main surface of the target flat plate 21 is measured. did. A Gauss meter was used to measure the magnetic flux distribution.

i7図及び48図は本実施例でおるスパッタ電極構造体
のターゲット平板21の第1の主[l1021の第1の
主面上の磁束分布を擬似的に求めるために、第5図の本
実施例とほぼ同一の大きさの。
Figures i7 and 48 are used to simulate the magnetic flux distribution on the first main surface of the target flat plate 21 of the sputtering electrode structure in this example. Almost the same size as the example.

ヨーク材を製作し、実測した一例でおる。第5図の実施
例と、この擬似的に製作したヨークとのちがいは、第5
図の内、外側電磁石コイル5940を埋め込んでいる溝
が浅−ことである。
This is an example of a yoke material manufactured and measured. The difference between the embodiment shown in Fig. 5 and this pseudo-manufactured yoke is that
In the figure, the groove in which the outer electromagnetic coil 5940 is embedded is shallow.

第7図、及び第8図の縦軸は、該磁極端56.67.5
8上の高さく1m)、横軸は第5図に示したスパッタ電
極構造体スパッタ電極部の中心軸、即ち#磁極端56の
中心軸から、外向き半径方向への距離(−)である。第
7図では、内g&1I11磁石コイル69と外側電磁石
コイル40の起磁力はそれぞれ40:1となるようにし
た。第8図では内側ta磁石コイル9と、外側を磁石コ
イル40の起磁力はL5 : 1となるようにした。第
7図及び第8図では、内側コイル39と外側コイル40
に流す電流の向きは、互いに逆向きにした。
The vertical axis in FIGS. 7 and 8 represents the magnetic pole tip 56.67.5.
8), and the horizontal axis is the distance (-) in the outward radial direction from the central axis of the sputter electrode part of the sputter electrode structure shown in FIG. 5, that is, the central axis of the # pole tip 56. . In FIG. 7, the magnetomotive force of the inner g&1I11 magnet coil 69 and the outer electromagnetic coil 40 is set to be 40:1, respectively. In FIG. 8, the magnetomotive force of the inner TA magnet coil 9 and the outer magnet coil 40 is set to be L5:1. In FIGS. 7 and 8, an inner coil 39 and an outer coil 40 are shown.
The directions of the current flowing through the two were reversed.

前述したように、磁界べ、クトルがターゲット平板12
の第1の主面と平行となる領域にプラズマリングが発生
するので、第7図及び第8図中それぞれ48.49で示
された領域にプラズマリングが発生する。
As mentioned above, the magnetic field vector is applied to the target flat plate 12.
Since a plasma ring is generated in a region parallel to the first principal surface of , a plasma ring is generated in a region indicated by 48.49 in FIGS. 7 and 8, respectively.

したがって、第7図及び第8図から明らかなように、核
内、外側磁石コイル49.50に付勢する起磁力を変化
させることによシ、プラズマリングの発生場所を移動さ
せることができる。
Therefore, as is clear from FIGS. 7 and 8, the location where the plasma ring is generated can be moved by changing the magnetomotive force that energizes the inner and outer magnet coils 49,50.

第7図及び第8図に示した例では、該内側電磁石コイル
59の起磁力を一定とし、該外側゛−磁石コイル40の
起磁力を内側電磁石コイル59の起磁力のネからよ、に
変化させたが、逆に該外側電磁石コイル40に与える起
磁力を一定として、該内側電磁石コイル59に与える起
磁力を変化させても、第7図及び第8図と同様に磁界ベ
クトルが該ターゲット平板12に対して平行となる領域
を移動させることができる。
In the example shown in FIGS. 7 and 8, the magnetomotive force of the inner electromagnetic coil 59 is kept constant, and the magnetomotive force of the outer magnet coil 40 is changed from the magnetomotive force of the inner electromagnetic coil 59. However, conversely, even if the magnetomotive force applied to the outer electromagnetic coil 40 is constant and the magnetomotive force applied to the inner electromagnet coil 59 is changed, the magnetic field vector changes to the target flat plate as in FIGS. 7 and 8. 12 can be moved.

本実施例の説明を始める前に、第5図に示した電極構造
体と、第6図の駆動電源系による成膜対象基板10上へ
の基本的な成膜膜厚分布特性について述べる。この場合
、まずターゲット平板21は、前述した如く、3重環状
構造ではなく単に一つの材料でで色ている場合から説明
を始、める。
Before starting the description of this embodiment, the basic film thickness distribution characteristics of the film formed on the substrate 10 to be formed by the electrode structure shown in FIG. 5 and the drive power supply system shown in FIG. 6 will be described. In this case, the explanation will begin with the case where the target flat plate 21 does not have a triple annular structure, as described above, but is simply made of one material.

′s9図はターゲット平板上に発生する円墳状。Figure 's9 shows a circular mound-like shape formed on the target plate.

侵食領域28の直径りに対して、ターゲット平板21の
第1主面上から85閣の距離にターゲット平板の第1の
主面と平行におかれた成膜対象基惚10上の成膜膜厚分
布特性がいかに変化するかをtix、で求めた例であり
、本@明の第1の基本的な技術思想を説明するものであ
る。縦軸には成膜対象基板の中心での成膜膜厚を100
%とした膜厚を示し、横軸には該成膜対象基板上、該成
膜対象基板中心からの外向き半径方向の距離(鴫)を示
した。
A deposited film on a deposition target substrate 10 placed parallel to the first principal surface of the target flat plate at a distance of 85 degrees from the first principal surface of the target flat plate 21 with respect to the diameter of the erosion area 28. This is an example of how the thickness distribution characteristics change in terms of tix, and explains the first basic technical idea of the book @ Ming. The vertical axis indicates the film thickness at the center of the substrate to be film-formed.
The film thickness is shown in %, and the horizontal axis shows the distance (dark) in the outward radial direction from the center of the substrate on which the film is to be formed.

第9図で明らかなように、咳円壌状の浸食領域28aの
直径りが大であると、練成膜対象基板上、牛後1001
11程度のところに成膜膜厚分布として屑を4つ云わば
、双峰の形をした成りlI編厚分布時性を得る。逆にD
−125’■以下では、この成膜膜厚分布時性上の肩は
消失し、該成膜対象基板上の中心に山をもつ、云わば雄
崎の成膜膜厚分布特性を得る。
As is clear from FIG. 9, when the diameter of the erosion region 28a in the form of a cone is large, the surface of the substrate 1001
There are four pieces of debris in the film thickness distribution at about 11 points, so to speak, the film thickness distribution has a bimodal shape. On the contrary, D
Below -125'■, this shoulder in the temporal characteristics of the film thickness distribution disappears, and a so-called Yuzaki film thickness distribution characteristic with a peak at the center on the substrate to be formed is obtained.

以上の一議は、円環状浸食領域28aの直径りについて
述べたが前にも述べたようにプラズマリングのほぼ直下
にこの浸食領域が発生することから内項状浸食領域の直
径をそのttプラズマリングの直径と考えて差しつかえ
ない。したかって第7図及び第8図に示した磁界分布特
性の制御性により、プラズマリングの直径を変化させ、
第9図に示す如く、様々な成膜膜厚分布特性を任意に得
ることができると予想できる。
The above discussion was about the diameter of the annular eroded region 28a, but as mentioned earlier, this eroded region occurs almost directly under the plasma ring, so the diameter of the inner annular eroded region 28a is determined by the diameter of the tt plasma ring. You can think of it as the diameter of the ring. Therefore, by controlling the magnetic field distribution characteristics shown in FIGS. 7 and 8, the diameter of the plasma ring can be changed,
As shown in FIG. 9, it can be expected that various film thickness distribution characteristics can be obtained arbitrarily.

第10図に示した曲線61は例えば第5図に示した内a
m磁石コイル59の電流と外側電磁石コイル40の電流
をお互いに逆極性に通じ、且電磁石の起磁力を外側電磁
石コイル40、内側電磁石コイル50との起磁力の比を
1:40とした時に得られると予想される成膜膜厚分布
特性の概念図でめシ、また第10図に示した曲#!62
は例えば内側電磁石コイル59と外側電磁石コイル40
との起磁力の比を1.5:1としてプラズマリングの径
を小さくした時に得られる成膜膜厚分布特性の概念図で
ある。
For example, the curve 61 shown in FIG.
m The current of the magnet coil 59 and the current of the outer electromagnet coil 40 are passed with opposite polarity to each other, and the magnetomotive force of the electromagnet is obtained when the ratio of the magnetomotive force of the outer electromagnet coil 40 and the inner electromagnet coil 50 is 1:40. This is a conceptual diagram of the expected film thickness distribution characteristics, and the song #! shown in Figure 10. 62
For example, the inner electromagnetic coil 59 and the outer electromagnetic coil 40
FIG. 3 is a conceptual diagram of the film thickness distribution characteristics obtained when the diameter of the plasma ring is reduced by setting the ratio of magnetomotive force to 1.5:1.

1つの成膜対象基板への成膜工程中に、該内外@電磁石
の起磁力を変化させ、第10図に示す61.62の如き
成膜膜厚分布を与える操作を適当に行えば、結局は該成
膜対象基板上では曲線61と曲l562がたし合わされ
た合成膜厚分布とじて第10図に示す曲線65の如き咳
成膜対象基板上の広い範囲にわたって、均一な成膜膜厚
を得ることができる。
If the magnetomotive force of the inner and outer electromagnets is changed during the film formation process on one film-forming target substrate, and the operation to give the film thickness distribution as shown in 61 and 62 in Fig. 10 is performed appropriately, the result will be as follows. On the substrate to be film-formed, the composite film thickness distribution obtained by adding curve 61 and curve 1562 is a uniform film thickness over a wide range on the substrate to be film-formed, as shown by curve 65 shown in FIG. can be obtained.

第11図、第12図、第16図、第14図は、本実施例
の基本特性、即ちターゲット平板が一種の材料で構成さ
れている場合の成膜量の成膜対象基板10上の成膜分布
を示したものである。
11, 12, 16, and 14 show the basic characteristics of this embodiment, that is, the amount of film deposited on the substrate 10 to be deposited when the target flat plate is made of one kind of material. This shows the film distribution.

第11図乃至第14図は、いづれもターゲット平板21
の第1の主面と、成膜対象基板10との距離を76厘と
した時の実際の成膜量分布であり、ターゲット材料とし
てはAI −2チSi  (純度99.9999&、)
を用い、スパッタガスとしてAr (純tL99,99
9%) 5.4mTorrの条件で得たものである。
11 to 14 show the target flat plate 21
This is the actual deposition amount distribution when the distance between the first main surface of the substrate 10 and the substrate 10 to be deposited is 76 cm, and the target material is AI-2-Si (purity 99.9999&,).
Ar (pure tL99,99
9%) was obtained under conditions of 5.4 mTorr.

励磁コイル59.40の励磁条件は、外側励磁コイル電
流−0とし、ターゲット平板21の第1の主面上15鴫
に約200Gaussの磁束密度が得られるように、内
側励磁コイル電流を印加し、その後外側励磁コイルに内
側励磁コイルとは逆極性に実験条件にしたがって所定の
電流を印加した。
The excitation conditions for the excitation coils 59 and 40 are that the outer excitation coil current is -0, and the inner excitation coil current is applied so that a magnetic flux density of about 200 Gauss is obtained at 15 points on the first main surface of the target flat plate 21. Thereafter, a predetermined current was applied to the outer excitation coil with a polarity opposite to that of the inner excitation coil according to the experimental conditions.

第11図はプラズマリングの直径が約94−となるよう
に、外側励磁コイルに電流を印加した時に得られた成膜
量分布である。プラズマリングの半径は、成膜実験後の
エロージエン領域28aを表thihらさ計により求め
、定めた。
FIG. 11 shows the distribution of the amount of film formed when a current was applied to the outer excitation coil so that the diameter of the plasma ring was approximately 94 mm. The radius of the plasma ring was determined by determining the erosion area 28a after the film forming experiment using a surface roughness meter.

5g12図は、同様にプラズマリング直径が1501の
と龜得られた成膜量分布特性である第15図は、同様に
プラズマリング直径が122閣のときに得られた成膜量
分布特性である。
Figure 5g12 shows the film deposition amount distribution characteristic similarly obtained when the plasma ring diameter is 1501. Figure 15 shows the film formation amount distribution characteristic similarly obtained when the plasma ring diameter is 122 mm. .

菖11図〜第1s図かられかるようにターゲット基板距
離が7)閣の場合、プラズマリング直径が122閣楊度
であると、最も広い範囲に平担な成膜が行えることがわ
かる。
As can be seen from Figures 11 to 1S, when the target substrate distance is 7 mm, it can be seen that when the plasma ring diameter is 122 mm, a flat film can be formed over the widest range.

第14図はグツズリング直径が94111である時間を
、8秒間とし、次にプラズマリング直径が150回であ
るときを11秒間として、このサイクルを5回くりかえ
し、約1amの成膜を行った時の成膜膜厚分布特性であ
る。プラズマリング直径が122編であるときの第15
図の特性にほぼ近い成膜分布特性を有す。即ちプラズマ
リング122 mの成膜量分布特性とtlぼ同様のもの
を、プラズマリング直径94■と150■において得ら
れる成膜分布特性を合成することKよ)、模擬的に得る
ことが云える。
Figure 14 shows the time when the diameter of the gutz ring is 94111 for 8 seconds, then the time when the diameter of the plasma ring is 150 times is set for 11 seconds, and this cycle is repeated 5 times to form a film of approximately 1 am. This is a film thickness distribution characteristic. 15th when the plasma ring diameter is 122 knits
It has film formation distribution characteristics almost similar to those shown in the figure. In other words, it can be said that a film deposition amount distribution characteristic similar to that of a plasma ring of 122 m can be obtained in a simulated manner by synthesizing the film deposition distribution characteristics obtained for plasma rings with diameters of 94 mm and 150 mm. .

ここで第5図に示した5重積状ターゲットの場合につい
て説明を進める。第15図は同紀5重積状ターゲットと
、プラズマリング直径が94m。
Here, the case of the quintuple stacked target shown in FIG. 5 will be explained. Figure 15 shows a quintuple stacked target of the same period and a plasma ring with a diameter of 94 m.

と、150mのときのお互いの位置関係を模式的に示し
たものである・。同図中に示したようにプラズマリング
50a%50aは実際には幅をもっており、エロージ曹
ン領域28a、28Mが発生すると考えられる。
This is a schematic diagram of their positional relationship when the distance is 150m. As shown in the figure, the plasma ring 50a%50a actually has a width, and it is considered that erosion regions 28a and 28M occur.

次に本発明の最も着しい効果について述べる。Next, the most important effects of the present invention will be described.

第15図に示した寸法のsx壊メタ−ゲット平板21M
o21 b 、  8i21a’、21C′で作成し、
実際に成膜した結果を第16図に示す。第16図のプラ
ズマリングの条件は第14図と同一で、グラズムリング
直径が94■である時間をa jp間、プラズマリング
直径が1501である時間を11秒間としてこのサイク
ルを5回縁シ返し九。
sx broken metal get flat plate 21M with dimensions shown in Fig. 15
Created with o21 b, 8i21a', 21C',
The results of actual film formation are shown in FIG. The conditions for the plasma ring in Figure 16 are the same as in Figure 14, with the time when the diameter of the plasma ring is 94 cm for a jp and the time when the diameter of the plasma ring is 1501 for 11 seconds, and this cycle is repeated 5 times. .

第16図の縦軸は8iの成膜対象基板中央での量を10
0−とじてあり、 Moは8iに対するアトイックパー
セントで示しである。この組成分布はエネルギ分散mX
線分析装置によシ調べた。基板上約140  ■にわた
シ%Mo:8i−1+2の組成が±5%以内に守られて
いる。
The vertical axis in Figure 16 represents the amount of 8i at the center of the substrate to be deposited.
0- is closed, and Mo is expressed as an atomic percentage with respect to 8i. This composition distribution is the energy dispersion mX
It was investigated using a line analyzer. The composition of Mo:8i-1+2 was maintained within ±5% over about 140% of the substrate.

次に本発明のもう一つの著しい効果を示そう。Next, let us show another remarkable effect of the present invention.

第17図はプラズマリング直径を80■と、1645m
+とに変化さぞながら成膜した時のMoと81の組惑分
布特性である。このときまずプラズマリング直径が80
閣である時間を4秒とし、その後にプラズマリング直径
が164■である時間6.5秒とし、このサイクルを4
回繰返えし、成膜対象基板10上に成膜した。その結果
8i :Mo −10o : 9.6(アトイックパー
セント)の組成が成膜対象基板上15♂■にわたり実現
している。ここで十分に注意ヲ引く点は、グツズ、マリ
ングの径の大話さを制御することで、得、られ九議成を
組成分布を十分に広い範囲にわたり一定に保ちながら、
自由に定めることかで龜るということである。即ち、本
実施例についていえば、外側励磁コイルには加する電流
波形を定めることで、組成が制御できるということであ
り、これは今までのスパッタ電極では全く考えられなか
った全く新しい非常に有効な自由度であると云うことが
できる。
Figure 17 shows a plasma ring diameter of 80mm and 1645m.
These are the compositional distribution characteristics of Mo and 81 when the film is formed. At this time, first the plasma ring diameter is 80
The time when the plasma ring is 164 cm is 4 seconds, and the time when the plasma ring diameter is 164 cm is 6.5 seconds, and this cycle is repeated 4 seconds.
The process was repeated several times to form a film on the substrate 10 to be formed. As a result, a composition of 8i:Mo-10o:9.6 (atomic percentage) was achieved over 15♂■ on the substrate to be film-formed. The point that deserves careful attention here is that by controlling the diameter of the guts and rings, the composition distribution can be kept constant over a sufficiently wide range, while keeping the composition distribution constant over a sufficiently wide range.
It depends on whether it is freely defined. In other words, in this example, the composition can be controlled by determining the current waveform applied to the outer excitation coil, and this is a completely new and extremely effective method that has never been considered with conventional sputter electrodes. It can be said that this is a degree of freedom.

第18図は、第16図及び第17図に示した成膜量分布
を得たときの外側励磁コイル40に印加した電流波形の
例である。図中′rはプラズマリングの直径変化の一周
期であり、第16図ではTm19秒、第17図では10
.5秒である。プラズマリング直径が大である時間をT
o 、プラズマリング直径が小である時間をTiとすれ
ば、’rasTo+Tiであり、第16図についていえ
ば、TiwB樵′rO=11秒であり、第17図につい
ていえば、Ti、。
FIG. 18 shows an example of the current waveform applied to the outer excitation coil 40 when the film deposition amount distribution shown in FIGS. 16 and 17 is obtained. In the figure, 'r is one period of change in the diameter of the plasma ring, Tm is 19 seconds in Figure 16 and 10 seconds in Figure 17.
.. It is 5 seconds. T is the time when the plasma ring diameter is large.
o, if Ti is the time during which the plasma ring diameter is small, then 'rasTo+Ti, and for FIG. 16, TiwB'rO=11 seconds, and for FIG. 17, Ti.

4秒、Iroコロ、5秒である。4 seconds, Iro Coro, 5 seconds.

第18図においては外側励磁コイル40の電流は矩形波
状であるが、もちろん三角波状や、正弦波状の波形であ
っても、その振幅、位相等を考慮すれば、第16図、及
び第17図の如き成膜分布特性が得られる。
In FIG. 18, the current in the outer excitation coil 40 has a rectangular waveform, but of course, even if the current is a triangular waveform or a sinusoidal waveform, if the amplitude, phase, etc. are taken into account, the current in FIGS. The following film formation distribution characteristics can be obtained.

第19図は階段波状の電流を外側励磁コイル40に流し
、成膜を行ったときの波形である。このIn’<Ii)
の値をとり、Toの関工0の値をとる。
FIG. 19 shows waveforms when a step-wave current is passed through the outer excitation coil 40 to form a film. This In'<Ii)
Takes the value of , and takes the value of To's Kanko 0.

Tm +’I’rn m Tmとして、この間はプラズ
マリングは、11で与えられるプラズマリング径よりも
大きく、Ioで与えられるプラズマリング径よりも小さ
い中位の大きさの径をとる。r、、: −T’m テな
くとも、また電流値もlm−1mである会費はない。
As Tm +'I'rn m Tm, during this time the plasma ring assumes a medium-sized diameter larger than the plasma ring diameter given by 11 and smaller than the plasma ring diameter given by Io. r,,: -T'm Even if there is no such thing, there is no membership fee for which the current value is lm-1m.

第19図の如き階段状波形での成膜を、Ti = 4s
ec%Tm (aTm+’rm ) =2 sec %
To=6.5sec。
Film formation with a stepped waveform as shown in Fig. 19 was performed at Ti = 4s.
ec%Tm (aTm+'rm) = 2 sec%
To=6.5sec.

Im = Imで、Io<1m<Iiの条件で行った。The test was carried out under the conditions of Im = Im and Io < 1m < Ii.

この条件はTm = OSecとすれば、第17図の成
膜条件と同じであるように、第19図中のh、Ioを定
めた。tたIrnは丁度プラズマリングが第5図または
第16図に示しであるMOの第2のターゲット “部材
21b、 2Ib上に来る値に調整した。この時得られ
た成膜量分布特性を第20図に示す。第20図の成膜量
分布特性は、第17図の特性の84の曲線をそのままに
MOのアトミックパーセントのみ増加させた形となって
いる。即ちこのことは、第19図に示す如き、プラズマ
リングが、その成膜中の一サイクル中の径の最大値でも
、最小値でもない中間の値をとらせることで、組成制御
が行えることを示している。この第2の組成制御方法は
、第11図に示した最も広く平坦な膜をつけうるプラズ
マリング直径を、あるプラズマリングの制御サイクルの
なかに導入しても、膜厚分布を大きくは乱さぬという知
見から導き出されたものである。
If this condition is Tm=OSec, h and Io in FIG. 19 were determined so that they were the same as the film forming conditions in FIG. 17. Irn was adjusted to a value such that the plasma ring was exactly on the second MO target member 21b, 2Ib shown in FIG. 5 or 16. It is shown in Figure 20. The film deposition amount distribution characteristic in Figure 20 is the same as the curve 84 of the characteristic in Figure 17, with only the atomic percentage of MO increased. As shown in Figure 2, it is shown that the composition can be controlled by making the plasma ring take an intermediate value that is neither the maximum value nor the minimum value of the diameter during one cycle during film formation. The composition control method was derived from the knowledge that even if the plasma ring diameter that allows the widest and flattest film shown in Figure 11 to be introduced into a certain plasma ring control cycle, the film thickness distribution will not be significantly disturbed. It is something that was given.

更にこの考え方を発展させれば、この中位のプラズマリ
ング直径の前後のプラズマリング径を組み合せても、第
14図にそくして述べたように、あたかも最も広く平坦
な成膜量分布を与えるプラズマリング径での成膜量分布
と同様な成膜量分布を得ることができ′るので、必ずし
も第19図に示す如く、階段状の波形でなくとも、例え
ば、三角波や正弦波状の連続した波形であっても、この
組成制御を行うことができる。
If we develop this idea further, even if we combine the plasma ring diameters before and after this medium plasma ring diameter, we can obtain a plasma that gives the widest and flattest distribution of film deposition amount, as described in conjunction with Figure 14. Since it is possible to obtain a film formation amount distribution similar to that of the ring diameter, it is not necessary to have a stepped waveform as shown in Fig. 19, but a continuous waveform such as a triangular wave or a sine wave. This compositional control can be performed even if

以上、組成制御法について、外側励磁コーイル40の電
流波形について述べてきたが、逆に外側励磁コイル電流
を一定として、内側励磁コイル59の電流に同様な制御
を行う、ことができるのは前にも述べた。また内側及び
外側励磁電流の両方に対して制御を行う時でも、以上述
べた組成制御に関する技術思想から外れるものではない
The composition control method has been described above regarding the current waveform of the outer excitation coil 40, but conversely, it is possible to perform similar control on the current of the inner excitation coil 59 while keeping the outer excitation coil current constant. also mentioned. Furthermore, even when controlling both the inner and outer excitation currents, this does not deviate from the technical idea regarding composition control described above.

ところで、ターゲット平板21として物質Aと物質Bと
を所定の組成でもって合成材が出来れば、このように基
板1oを静止対向させた状態で基板10上に合成膜を形
成することができるが、高融点金属(Mo、 ’I’a
%VVO、Si 、 Cr %Nb、 VZr、Tc、
几u%R+h%)(f、 Ir、 Os、kLe )と
他の金属と(例えばMo +8i 、 Ta+Si 、
Zr+8i % Cr+Si%vvo+8i % Pt
 +Si 、Pd+Si。
By the way, if a composite material is made of substance A and substance B with a predetermined composition as the target flat plate 21, a synthetic film can be formed on the substrate 10 with the substrate 1o stationary and facing each other in this way. High melting point metal (Mo, 'I'a
%VVO, Si, Cr %Nb, VZr, Tc,
几u%R+h%) (f, Ir, Os, kLe) and other metals (e.g. Mo+8i, Ta+Si,
Zr+8i% Cr+Si%vvo+8i% Pt
+Si, Pd+Si.

Rh+8i、 Ir+8i )、有機材料と金等尋(例
えばポリイミド+ポリ四フッ化ニレチン+炭素)とかの
合成材を得ることができない。然るにターゲット平板2
1として物質A 21aと物質B21bとを、第21図
、または$22図、または第23図、または第24図に
示す如く配列することによって前記に説明したようなス
パッタ装置を用いてスパッタを行えば、基板10上に所
定の組成をもった合成膜が形成される。
Rh+8i, Ir+8i), organic materials and synthetic materials such as gold (for example, polyimide + polytetrafluoride nyletine + carbon) cannot be obtained. However, target plate 2
By arranging the substance A 21a and the substance B 21b as shown in FIG. 21, FIG. 22, FIG. 23, or FIG. For example, a synthetic film having a predetermined composition is formed on the substrate 10.

特に第5図に示すような2重マグネトロン電極を備えた
スパッタ装置でグロー放電を起こさせる位置を磁気的に
移動させて停止する時間を制御することによって任意の
組成をもった合成膜(合金膜)を形成することができる
。例えば第21図、または第22図に示す21aとして
5i121bとしてMo 、 Ta、 Zr、 Cr%
Wo%Rt%Pt。
In particular, a synthetic film (alloy film) having an arbitrary composition can be created by magnetically moving the position where glow discharge is caused and controlling the stopping time using a sputtering device equipped with a double magnetron electrode as shown in Figure 5. ) can be formed. For example, as 21a shown in FIG. 21 or FIG. 22, as 5i121b, Mo, Ta, Zr, Cr%
Wo%Rt%Pt.

Pd%Ph、 Ir等で形成すればよいことは明らかで
ある。
It is clear that it can be formed using Pd%Ph, Ir, or the like.

以上述べた実施例にもとづく作用効果について以下に述
べる。対象成膜基板10として120X90麿のアルミ
ナセラミックグレーズド基板を用いた。この基板10に
第2図に示すグレーナーマグネトロンDCタイプのスパ
ッタ装置を用いてCr−Si合金薄膜二1000λを形
成し、更にA11ll(2atn)をブレーナ−マグネ
トミッタイブのDCスパッタ装置にて形成した。また用
いたターゲット平板の大きさは、10tnchである。
The effects based on the embodiments described above will be described below. A 120×90 mm alumina ceramic glazed substrate was used as the target film-forming substrate 10. On this substrate 10, a Cr-Si alloy thin film 21000λ was formed using a Brehner magnetron DC type sputtering device as shown in FIG. . Further, the size of the target flat plate used was 10 tnch.

この基板を、ホト、リソグラフィ一工程によシ、第25
図、第26図に示すように、抵抗体部70、及び電極2
1部71を形成した。第25図中破線71は抵抗体70
の共通電@側を表わし、他の基板の両端72には、個々
の抵抗体のブロービング電極パッドを形成し丸。抵抗体
70は第26図に示す間隔で10個、これを1つの単位
として20mおきに形成し、1基板当り、120個の抵
抗体を形成した。
This substrate is subjected to one step of photolithography, and then the 25th
As shown in FIG. 26, the resistor section 70 and the electrode 2
One part 71 was formed. The broken line 71 in FIG. 25 indicates the resistor 70.
The common electrode side of the board is represented by a circle, and the blobbing electrode pads of the individual resistors are formed at both ends 72 of the other substrate. Ten resistors 70 were formed at intervals of 20 m as one unit as shown in FIG. 26, so that 120 resistors were formed per substrate.

1基板当シの抵抗値を測定し、ばらつ色を計算した。そ
の結果、第27図に示す一、dXI図に示す従来の方法
による結果を75で示し、本発明による結果を74で示
し、これらを比較すると、共に成膜温度の上昇(イの減
少)に従って、ばらつきは増加しているものの、本発明
による方法の方が、同一の成膜温度では、ばらつ龜が少
ないことが判る。また、このばらつきは、抵抗体を発熱
抵抗体として用いる時、必要印加電力を標準の値から増
加させなければ、感熱記録紙に均−な印字がなされず、
そのため、抵抗体の寿命を短かくする要因となる。32
8図、第29図は、上記寿命を確認したもので、印加パ
ルス数で寿命を表わしている。第28図は第1図に示す
従来方法によるものを示し、第29図は本発明による方
法を示したものである。また必要印加電力は第28図の
場合、0.68W/個、1@29図の場合0 、66W
/ 1@でらり、破断Cと記した所が寿命を表わしてい
る。これらの現象は、従来技術による方法では、基板加
熱が均一におこなわれていないためと考えられる。以上
のように本発明によれば、発熱抵抗体の寿命が著しく向
上する。
The resistance value per substrate was measured and the variation in color was calculated. As a result, as shown in FIG. 27, the result obtained by the conventional method shown in the dXI diagram is indicated by 75, and the result obtained by the present invention is indicated by 74. Comparing these results, it can be seen that both increase as the film forming temperature increases (decreases in A). It can be seen that although the variation increases, the method according to the present invention has less variation at the same film forming temperature. This variation also means that when using a resistor as a heating resistor, unless the required applied power is increased from the standard value, it will not be possible to print uniformly on thermal recording paper.
Therefore, this becomes a factor that shortens the life of the resistor. 32
8 and 29 confirm the above-mentioned lifespan, and the lifespan is expressed by the number of applied pulses. FIG. 28 shows the conventional method shown in FIG. 1, and FIG. 29 shows the method according to the present invention. In addition, the required applied power is 0.68W/piece in the case of Fig. 28, and 0.66W in the case of 1 @ Fig. 29.
/1@Derari, the part marked as rupture C represents the life span. These phenomena are considered to be due to the fact that the substrate is not heated uniformly in the conventional method. As described above, according to the present invention, the life of the heating resistor is significantly improved.

以上説明したように本発明によれば、グレーナマグネト
ロンスパッタリ/グ電極と成膜対象基板とを静止対向さ
せた状態で複数の種類の材料の合成膜を所定の組成比で
もって形成できるので、従来得ることのできなかった良
好なコスノ(ツタリングによる膜を得ることがで龜る効
果を奏する。
As explained above, according to the present invention, a composite film of multiple types of materials can be formed with a predetermined composition ratio while the grainer magnetron sputtering electrode and the substrate to be film-formed are statically opposed to each other. , it is possible to obtain a film with a good quality that could not be obtained in the past, resulting in a faster effect.

第16図に示した組成分布を得る条件で125−(Df
+板に対し420vX4A〕i件テ1oooA/分。
125-(Df
+ 420vX4A for board] i case 1oooA/min.

成膜速度が得られた。この値は従来技術のコ。The film deposition rate was obtained. This value is the same as that of the conventional technology.

スパッタリング、例えば第1図の装置で得られていた値
の約10倍である。IOAによる測定では、酸素のピー
クが検出されるが従来装置によって成膜した膜と本発明
に係わる=コ、スパッタリング電極によシ、第16図の
条件で成膜したMo81g膜を比較するとピーク高さは
約/、に低下した。このことは、前述した残留不純ガス
の抱き込みが、成膜速度が大となシ減少したことを物飴
っている。即ちこのように曳好なプロセス条件を実現で
きるのは、本発明に係るスパッタ電極、及び成膜方法が
、単一電極でのコ、スパッタリングを可能にしたからで
ある。
This is about 10 times the value obtained by sputtering, for example, with the apparatus shown in FIG. In the measurement by IOA, an oxygen peak is detected, but when comparing the Mo81g film formed using the conventional device and the sputtering electrode according to the present invention under the conditions shown in Figure 16, the peak height is The temperature decreased to about /. This indicates that the film formation rate was greatly reduced due to the entrapment of the residual impurity gas mentioned above. That is, the reason why such favorable process conditions can be achieved is that the sputtering electrode and film forming method according to the present invention enable sputtering with a single electrode.

まえ本発明によれば、成膜対象基板10を静止サセた状
態でコ、スパッタリングが出来るので第2図乃至第5図
に示すようにヒータ64を成膜対象基板10に接触″□
ま゛たは著しく接近させることができ、この基板10を
500℃以上に容易に加熱することができ、しかも真空
槽、1i1Al11部品等、本来加熱する必要のない部
分が加熱されるのが防止され、ガス放出も防止され、成
膜中のArガス以外の真空槽の残留ガス分圧の上昇が防
止され成膜速度が向上されると共に所期の嵐好な膜質が
得られる効果を有する。
According to the present invention, since sputtering can be performed with the substrate 10 to be film-formed stationary, the heater 64 is brought into contact with the substrate 10 to be film-formed as shown in FIGS. 2 to 5.
The substrate 10 can be easily heated to 500° C. or higher, and parts that do not need to be heated, such as the vacuum chamber and 1i1Al11 parts, can be prevented from being heated. This has the effect of preventing gas release, preventing an increase in the partial pressure of residual gases other than Ar gas in the vacuum chamber during film formation, improving the film formation rate, and obtaining the desired smooth film quality.

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

第1図は従来のコ、スパッタリング装置を示す概略構成
図、第2図は本発明による成膜方法を実施するための一
実施例であるコ、スパッタリング用プレーナマグネトロ
ンスパッタ電極を示す概略構成断面図、第5図は第2図
と異なる他の一実施例を示す断面図、第4図は更に異な
る他の一実施例を示す断面図、第5図は2重磁極とコイ
ルを備えたコ、スパッタリング用グレーナマグネトロン
スバッタ電極を示す概略構成断面図、第6図は第5図に
示す電極に用いられる電源部分を示し九図、第7図は第
5図に示すコ、スパッタリング用グレーナマグネトロン
の磁界分布を示す図、第8図は第7図と同様な磁界分布
を示す図、第9図はプラズマリング直径と成膜量分布特
性との相関を説明する図、第10図は本発明に係るコ、
スパッタリング用グレーナマグネトロンスバッタ電極に
よる膜厚分布の合成を説明する概念図、#111図は本
発明に係るコ、スパッタリング用グレーナマグネトロン
スパツタ゛蝋極の基礎成膜特性を示す図、第12図、$
15図、第14図も第11図と同様に1礎成膜峙性を示
す図、!s15図は本発明に係るターゲット平板とプラ
ズマリング径の位置関係を示す模式図、llN16図、
及び第17図は本発明に係るモリブデンシリティドの合
金膜成膜の組成分布特性の例を示す図、第18図、及び
第19図は励磁電流の制御方法を示す図、第20図は第
19図に示された制御方法によシ得られたモリブデンク
リティド膜9組成分布特性を示す図、第21図、第22
図、第25図、第24図は種類の異なった物質を配列さ
せたターゲット平板を示す図、第25図は本発明の方法
によって成膜される感熱ヘッドの概略構成を示す図、第
26図は第25図を部分的に拡大して示した図、#I2
7図は本発明と従来との方法における成膜温度の逆数と
基板内抵抗値のばらつきとの関係を示した図、第28図
は従来の方法の寿命特性を示した図、第29図は本発明
の方法による寿命特性を示した図である。 21・・ターゲット平板 21a、 21M・・物質人からなるターゲット21b
、 21b−吻fiBからなるターゲット2IC,21
C・・・物質AまたはBまたはCからなるターゲット 25.24・・・磁極 56.57.58・・・磁極 39・・・内側励磁コイル 40・・外側励磁コイル 4トヨーク 44・・真空槽 55・・パラキンクグレート 代理人弁理士 薄 1)部自艷赫 ヤ11フ 中21勿 ■5 ;1l)31釦 5 才I II 抛 オフ1釦 栄?叩 不織R該島の中tc4に;外向き柑λ匈へ53I會オフ
1コ 少用い 朱1ztい 暮#役中l(灯り暮木L11曇〔−一〕セ13!y ■極中l(6つ島籾と亨1沓〔−−j 才1+口 中 1り(目 オ161卯 ’t’ /’71鴎 1”1と1q ↑7Alp 4ネ&φべ一1゛i−乃I嚢牢りゴー轡〕中λ11顎 ン2−2口 (A、              (B l才131
! (A)                 (%)+2
91町 ”             (FI)干)−91勿 りり 士2−60 手続補正書(方式) 、□、1.579,29゜ 特許庁長官殿 発明の名(ブJ、 成膜方法 捕市をする什 l・・・ン□・」−特許出願人 〒・コ・〕東京都千代[11区丸の内−丁目)番15シ
3 I4.−二・″  El   立  製  作  
所・・  ′I    :、   1)  11イ) 
  1°(代   理   人 丈なし。入
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a conventional sputtering apparatus, and FIG. 2 is a schematic configuration sectional view showing a planar magnetron sputtering electrode for sputtering, which is an embodiment of the film forming method according to the present invention. , FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment different from FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment still different, FIG. A schematic cross-sectional view showing the grainer magnetron scattering electrode for sputtering, Figure 6 shows the power supply part used for the electrode shown in Figure 5, and Figure 7 shows the grainer for sputtering shown in Figure 5. Figure 8 is a diagram showing the magnetic field distribution of the magnetron, Figure 8 is a diagram showing the same magnetic field distribution as Figure 7, Figure 9 is a diagram explaining the correlation between the plasma ring diameter and the film-forming amount distribution characteristics, and Figure 10 is the same as in the book. Cos related to the invention,
A conceptual diagram illustrating the synthesis of film thickness distribution using a grainer magnetron sputter electrode for sputtering, Figure #111 is a diagram showing the basic film formation characteristics of a grainer magnetron sputter wax electrode according to the present invention, Figure 12 Figure, $
Figures 15 and 14 also show the uniformity of one-base film formation, similar to Figure 11! Figure s15 is a schematic diagram showing the positional relationship between the target flat plate and the plasma ring diameter according to the present invention, Figure llN16,
and FIG. 17 are diagrams showing examples of composition distribution characteristics of molybdenum silicide alloy film formation according to the present invention, FIGS. 18 and 19 are diagrams showing a method of controlling excitation current, and FIG. Figures 21 and 22 show the composition distribution characteristics of the molybdenum critide film 9 obtained by the control method shown in Figure 19.
25 and 24 are diagrams showing a target flat plate on which different types of substances are arranged, FIG. 25 is a diagram showing a schematic structure of a thermal head formed by the method of the present invention, and FIG. 26 is a partially enlarged view of Figure 25, #I2
Figure 7 is a diagram showing the relationship between the reciprocal of the film forming temperature and the variation in resistance value within the substrate in the present invention and the conventional method, Figure 28 is a diagram showing the life characteristics of the conventional method, and Figure 29 is FIG. 3 is a diagram showing the life characteristics according to the method of the present invention. 21...Target flat plate 21a, 21M...Target 21b consisting of a material person
, 21b - Target 2IC, 21 consisting of proboscis fiB
C... Target made of substance A, B or C 25.24... Magnetic pole 56.57.58... Magnetic pole 39... Inner excitation coil 40... Outer excitation coil 4 Toyoke 44... Vacuum chamber 55 ...Para Kink Great Agent Patent Attorney Usui 1) Part Self-Trial 11 Fu Middle 21 Mu ■ 5; 1l) 31 Button 5 Sai I II 抛 Off 1 Button Sakae? In the middle of the island tc4; outward facing Kan λ 匈 53I off 1 small use vermilion 1zt igure # role middle l (lit night tree L11 cloud [-1] se13!y ■ extremely middle l (6 Island Rice and Toru 1 Kutsu [--j Sai 1 + Mouth 1 Ri (Eye O 161 Rabbit 't' / '71 Seagull 1" 1 and 1q ↑7 Alp 4 Ne & φBe 1゛i-no I Capacity [Rego 轡] Medium λ11 jaws 2-2 mouths (A, (B l year old 131
! (A) (%)+2
91 town” (FI) - 91 Naririshi 2-60 Procedural amendment (method), □, 1.579, 29゜ Name of the invention by the Commissioner of the Japan Patent Office (BJ, Film forming method arresting city) l...n□・” - Patent applicant: Chiyo, Tokyo [11-ku Marunouchi-chome) No. 15 C3 I4. -2・″El standing production
Place...'I:, 1) 11i)
1° (No proxy length. Enter

Claims (1)

【特許請求の範囲】 t 異った種類の材料を配設したターゲット平板を準備
し、プレーナマグネトロンスパッタリング電極を用いて
上記ターゲット平板上にプラズマを発生させ、この発生
されたプラズマの位置を磁気的に移動させて成膜対象基
板上に所定の組成比でもって合成膜を形成することを特
徴とする成膜方法。 2 上記材料を金属材料で形成し、合成膜として合金膜
を形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の成膜方法。 3、 異った種類の材料を環状に配設したターゲット平
板を準備し、プレーナマグネトロンスパッタリング電極
を用いて上記ターゲット平板上に環状のプラズマを発生
させ、この発生された環状のプラズマの位置を磁気的に
移動させて成膜対象基板上に所定の組成比でもって合成
膜を形成することを特徴とする成膜方法。 4、 上記材料を金属材料で形成し、合成膜とし、て合
金膜を形成することを特徴とする特許請求の範囲第3項
記載の成膜方法。 5、 異った種類の材料を環状に配設したターゲット平
板を準備し、陰極電極と陽極mc極との間でもってター
ゲット平板上に磁界分布を発生させる電界発生手段と、
磁気的に結合された少くとも6つの磁極体、および少く
とも1つは電磁石コイルで構成された少くとも2つの磁
束発生手段を有し、ターゲット平板上に所定の磁界分布
を発生する磁界発生手段とを有するグレーナマグネトロ
ンスバッタ電極を用いて上記ターゲット平板上に環状の
プラズマを発生させ、この発生された環状のプラズマの
位置を、上記電磁石コイルの励磁電流を制御して磁気的
に移動させて成膜対象基板に所定の組成比でもって合成
膜を形成することを特徴とする成膜方法。 & 上記材料を金属材料で形成し、合成膜として合金膜
を形成することを特徴とする特許請求°の範囲lIc5
項記載の成膜方法。 7、 上記金属材料はS!と他の金属材料とで形成し、
合金膜として81合金膜を形成することを特徴とする特
許請求の範囲第6項記載の成膜方法。
[Claims] t. A flat target plate on which different types of materials are arranged is prepared, plasma is generated on the target flat plate using a planar magnetron sputtering electrode, and the position of the generated plasma is magnetically determined. 1. A method for forming a film, comprising: moving a synthetic film at a predetermined composition ratio on a substrate to be film-formed. 2. The film forming method according to claim 1, wherein the material is made of a metal material and an alloy film is formed as a synthetic film. 3. Prepare a flat target plate in which different types of materials are arranged in a ring shape, generate a ring-shaped plasma on the target flat plate using a planar magnetron sputtering electrode, and measure the position of the generated ring-shaped plasma by magnetically controlling the position of the generated ring-shaped plasma. 1. A film forming method characterized by forming a synthetic film with a predetermined composition ratio on a substrate to be film-formed by moving the film. 4. The film forming method according to claim 3, wherein the material is made of a metal material to form a synthetic film to form an alloy film. 5. An electric field generating means for preparing a target flat plate in which different types of materials are arranged in a ring shape, and generating a magnetic field distribution on the target flat plate between the cathode electrode and the anode mc pole;
A magnetic field generating means that has at least two magnetic flux generating means each including at least six magnetically coupled magnetic pole bodies and at least one of which is constituted by an electromagnetic coil, and generates a predetermined magnetic field distribution on a target flat plate. Generate an annular plasma on the target flat plate using a Grainer magnetron scattering electrode, and magnetically move the position of the generated annular plasma by controlling the excitation current of the electromagnetic coil. A method for forming a film, comprising: forming a synthetic film at a predetermined composition ratio on a substrate to be film-formed. & The scope of the patent claim lIc5, characterized in that the above material is formed of a metal material, and an alloy film is formed as a synthetic film.
Film forming method described in section. 7. The above metal materials are S! and other metal materials,
7. The film forming method according to claim 6, wherein an 81 alloy film is formed as the alloy film.
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