JPS6217174A - Production of thin film by dc magnetron sputtering device - Google Patents
Production of thin film by dc magnetron sputtering deviceInfo
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- JPS6217174A JPS6217174A JP15463785A JP15463785A JPS6217174A JP S6217174 A JPS6217174 A JP S6217174A JP 15463785 A JP15463785 A JP 15463785A JP 15463785 A JP15463785 A JP 15463785A JP S6217174 A JPS6217174 A JP S6217174A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は金属薄膜磁気記録媒体に代表される薄膜の製造
方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing thin films, typified by metal thin film magnetic recording media.
従来の技術
薄膜の製造方法としては、スパッタリング法、真空蒸着
法、cvn法などが存在し、特に金属薄膜形成において
はスパッタリング法と真空蒸着法が代表的である。なか
でも蒸気圧の差の大きい金属からなる合金の場合、真空
蒸着法よりもスパッタリング法が優れている。真空蒸着
法ではインゴットの組成が、蒸気圧の差によって時間と
ともに変動する。これに対してスパッタリング法ではこ
の現象が無いためである。しかし、スパッタリング法の
短所として、膜形成速度(以下レートと記す)が真空蒸
着法の約数百分の−と非常に小さいことが゛あげられる
。このためスパッタリング法のレートの向上をはかるた
めに現在までに多くの努力がなされ、なかでも、DCマ
グネトロ/式スパッタ法が高速スパッタリング法の代表
とされている。特にマグネット部に電磁石を用いたDC
マグネトロン式スパッタ装置による薄膜の製造方法を以
下に図を用いて説明する。Conventional methods for producing thin films include sputtering, vacuum evaporation, and CVN, with sputtering and vacuum evaporation being particularly representative for forming metal thin films. Among these, in the case of alloys made of metals with a large difference in vapor pressure, the sputtering method is superior to the vacuum evaporation method. In the vacuum evaporation method, the composition of the ingot changes over time due to differences in vapor pressure. This is because, on the other hand, this phenomenon does not occur in the sputtering method. However, a disadvantage of the sputtering method is that the film formation rate (hereinafter referred to as rate) is very low, about several hundred times lower than that of the vacuum evaporation method. For this reason, many efforts have been made to date to improve the rate of the sputtering method, and among them, the DC magnetron sputtering method is considered to be a representative high-speed sputtering method. In particular, DC using electromagnets in the magnet part.
A method for manufacturing a thin film using a magnetron sputtering device will be described below with reference to the drawings.
第1図にDCマグネトロ/式スパッタ装置のガ/部分の
概略図を示す。第1図において、基板1は接地されてお
シ、ターゲット2に負電圧−vsFが印加される。一方
ターグットの下には、電磁石が配されておジョーク3の
まわりには各々コイル4が巻かれており、マグネット電
流IMgが流れる事によって、ターゲット20表面には
磁界5が発生する。これにより基板1とターゲット2の
間でマグネトロン放電が起こり、アルゴンイオンがター
ゲット2に衝突し、ターゲット2からスパッタリング原
子が飛び出し基板1に付着する。この時のレートと放電
電圧vsp、放電電流工spの三者の間には密接な関係
が有りこれを第6図に示す。横軸をI51.縦軸をvs
Pとし、アルゴンガス圧8×1σ3Torr、マグネッ
ト電流エラ、:40 A一定とした時の等レート線が図
に示されている。これから、DCマグネトロン式スパッ
タ法におけるレートはvspと工spの積、すなわち投
入スパッタ電力Ws、=vsp ×工spに依存してい
る事がわかる。FIG. 1 shows a schematic diagram of the main part of a DC magnetron type sputtering apparatus. In FIG. 1, a substrate 1 is grounded, and a negative voltage -vsF is applied to a target 2. In FIG. On the other hand, an electromagnet is arranged below the target, and a coil 4 is wound around each joke 3, and a magnetic field 5 is generated on the surface of the target 20 by the flow of the magnet current IMg. As a result, magnetron discharge occurs between the substrate 1 and the target 2, argon ions collide with the target 2, and sputtering atoms fly out from the target 2 and adhere to the substrate 1. There is a close relationship between the rate, discharge voltage vsp, and discharge current sp at this time, and this is shown in FIG. The horizontal axis is I51. Vertical axis vs
The figure shows equal rate lines when P is assumed, argon gas pressure is 8×1σ3 Torr, and magnet current error is constant: 40 A. From this, it can be seen that the rate in the DC magnetron sputtering method depends on the product of vsp and worksp, that is, input sputtering power Ws, = vsp x worksp.
発明が解決しようとする問題点
しかし、以上のようにDCマグネトロン式スパッタリン
グ法を用いて長時間にわたってスパッタリングを行なお
うとすると、以下に説明するような問題が発生した。Problems to be Solved by the Invention However, when attempting to perform sputtering over a long period of time using the DC magnetron sputtering method as described above, the following problems arose.
スパッタリングを長時間続行すると、ターゲットが徐々
に掘れる事によってできる溝(エロージョンと呼ぶ)が
発生する。するとこの部分での磁界が局部的に強くなり
、vspが低下し、定電流電源を使っていた場合、Ws
Pが低下するためレートが小さくなる。従来、このレー
ト変動を避けるために、■。、を大きくする事によって
Wspが一定になる様にして、レート変動をおさえてい
た。しかし、この方法では、一度発生したエロージョン
領域の磁界強度が大きいため、スパッタリングがこの領
域に集中し、エロージョンが進行するためにさらに磁界
強度が犬きくなシ、この部分のみに深い溝が形成され、
最終的にターゲットの使用が不能になる。このようにし
て使用されたターゲットの利用効率=((使用前ターゲ
ット重量)−(使用後ターゲット重量))÷(重用前タ
ーゲット重量)は極端に悪くなるという不都合が生じた
。If sputtering continues for a long time, grooves (called erosion) will occur as the target is gradually dug away. Then, the magnetic field in this part becomes locally strong, VSP decreases, and if a constant current power supply is used, Ws
Since P decreases, the rate decreases. Traditionally, to avoid this rate fluctuation, ■. By increasing , Wsp was kept constant and rate fluctuations were suppressed. However, with this method, since the magnetic field strength in the erosion region is high once it has occurred, sputtering is concentrated in this region, and as the erosion progresses, the magnetic field strength becomes even stronger, and deep grooves are formed only in this region. ,
Eventually the target becomes unusable. A problem arises in that the utilization efficiency of the target used in this manner = ((target weight before use) - (target weight after use))/(target weight before heavy use) becomes extremely poor.
本発明は上記問題を解決するものでスパッタリング・レ
ートを一定にf’i: ’e、かつターゲットの利用効
率を向上して、安定かつ高効率に薄膜を製造する事を目
的とするものである。The present invention solves the above problems, and aims to produce thin films stably and highly efficiently by keeping the sputtering rate constant and improving target utilization efficiency. .
問題点を解決するための手段
本発明はDCマグネトロン放電においてターゲットの二
ローションに伴なう放電電圧の降下、すなわちターゲッ
ト表面の磁界強度の増大を防ぐために、マグネットに流
す電流を調整し、ターゲット表面の磁界強度が常に一定
になるようにして放電電圧を安定にし上記目的を達成す
るものである。Means for Solving the Problems The present invention adjusts the current flowing through the magnet to prevent a drop in the discharge voltage that occurs when the target is heated during DC magnetron discharge, that is, an increase in the magnetic field strength on the target surface. The above object is achieved by stabilizing the discharge voltage by keeping the magnetic field strength always constant.
作用
本発明は上記構成によりDCマグネトロン放電の放電電
圧を一定に保つために、ターゲット表面における磁界強
度が常に一定になるようにマグネット電流を調整する事
により、膜形成速度が安定し、かつターゲット利用率が
向上することとなる。Effect of the present invention With the above configuration, in order to keep the discharge voltage of DC magnetron discharge constant, the magnet current is adjusted so that the magnetic field strength on the target surface is always constant, thereby stabilizing the film formation rate and making it easier to use the target. This will improve the rate.
実施例 以下図を用いて本発明の一実施例の説明を行なう。Example An embodiment of the present invention will be explained below using the drawings.
スパッタ装置の構成は第1図と同じであり、本発明はス
パッタ装置の制御に特徴がある。The configuration of the sputtering apparatus is the same as that shown in FIG. 1, and the present invention is characterized by the control of the sputtering apparatus.
第2図において、マグネット電流−を一定値40人にし
てスパッタを行なった時の放電電圧vspと放電電流工
spの変化を示した。ここで、スパッタ電源に定電流電
源を用いて、電流調整を手動で行なったため、グラフは
階段状になっている。FIG. 2 shows the changes in the discharge voltage vsp and the discharge current sp when sputtering was performed with the magnet current set at a constant value of 40 people. Here, a constant current power source was used as the sputtering power source, and current adjustment was performed manually, so the graph has a step-like shape.
ターゲツト材はパーマロイで、アルゴンガス圧ば8×1
σ’ Torrである。エロージョンの進行に伴なって
、放電電圧が低下していくため、放電電流を増加して、
定電力になるように調整した。表に示すように、この方
法で2−5 KW X 7時間のスパッタ後のターゲッ
トの二ローションの深さは1.8朋肩であった。The target material is permalloy, and the argon gas pressure chamber is 8×1.
σ' Torr. As the erosion progresses, the discharge voltage decreases, so the discharge current is increased and
Adjusted to provide constant power. As shown in the table, the depth of the two lotions of the target after sputtering for 2-5 KW x 7 hours using this method was 1.8 mm.
一方、第3図にマグネット電流工1.を変える事によっ
て放電電圧vspが一定になるようにした時のVs、、
I、、及びエラ、の時間変化を示した。ここでは、v
spが一定になるように自動的に工1.を調整するよう
にしたためVSPは常に一定となっている。On the other hand, Fig. 3 shows magnet electrician 1. When the discharge voltage vsp is made constant by changing the Vs,
The time changes of I, and gills are shown. Here, v
1. Automatically so that sp is constant. Since VSP is adjusted, VSP is always constant.
ターゲツト材とアルゴンガス圧は上と同じである。Target material and argon gas pressure are the same as above.
二ローションの進行に伴なってターゲット表面の磁界強
度が大きくなるためマグネット電流を減少させ、放電電
圧vsPの低下を抑えている。表に示すように、この方
法での2−6 KW X 7時間後のターゲットの二ロ
ーション深さは1.2朋であった。As the second lotion progresses, the magnetic field strength on the target surface increases, so the magnet current is reduced and the drop in discharge voltage vsP is suppressed. As shown in the table, the target lotion depth after 2-6 KW x 7 hours with this method was 1.2 mm.
なお、エロージョン深さは第4図に示す値である。Note that the erosion depth is a value shown in FIG. 4.
以上第3図に示すように本実施例によれば、DCマグネ
トロン式スパッタ法における投入電力のコントロールを
マグネット電流によって行なう事によりターゲットの利
用効率を向上させる事が可能となった。As shown in FIG. 3, according to this embodiment, the power input in the DC magnetron sputtering method is controlled by the magnet current, thereby making it possible to improve the target utilization efficiency.
発明の効果
以上のように本発明は、金属薄膜磁気記録媒体に代表さ
れる薄膜を安定に、かつ高効率に製造する事ができ、そ
の効果は大きいものである。Effects of the Invention As described above, the present invention is capable of stably and highly efficiently manufacturing thin films typified by metal thin film magnetic recording media, and its effects are significant.
第1図は本発明を含むDCマグネトロン式スパッタ装置
のガン部分の説明図、第2図は従来法によるvsP、
工SF、 工Mgの時間変化を示す図、第3図は本発明
の一実施例の方法におけるvsp、 工sp、 エエ、
の時間変化を示す図、第4図はエロージョン深さを説明
するための説明図、第6図は放電電圧V81.放電電流
工、1.膜堆積速度の関係を示す図である。
1・・・・・・基板、2・・・・・・ターゲット、3・
川・・ヨーク、4・・・・・コイル、6・・・・・・磁
界、yM、・・・・・・マグネット電流。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名一層
に一票ξミ −臂ト七−曽粟!ミ1 −履−
に翼ミミ
aつ
醸
第 4 図
旅震覧鷹hp(Δ)FIG. 1 is an explanatory diagram of the gun part of the DC magnetron sputtering apparatus including the present invention, and FIG. 2 is a vsP according to the conventional method.
FIG. 3 is a diagram showing the time change of SF, SF, and Mg. vsp, SP, AE,
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining erosion depth, and FIG. 6 is a diagram showing changes over time in discharge voltage V81. Discharge current worker, 1. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between film deposition rates. 1...Substrate, 2...Target, 3.
River: York, 4: Coil, 6: Magnetic field, yM, Magnet current. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person, vote for ξmi - 肂ト7 - Soo! Mi1 -shoes-
Ni Tsubasa Mimi Atsujo No. 4 Zutabi Shinrantaka HP (Δ)
Claims (1)
パッタ装置を用い、かつプラズマの放電電圧及び放電電
流を一定にするために装置の電磁石に流す電流を制御す
ることを特徴とするDCマグネトロン式スパッタ装置に
よる薄膜の製造方法。A thin film produced by a DC magnetron sputtering apparatus characterized in that a DC magnetron sputtering apparatus using an electromagnet in the magnet part is used, and the current flowing through the electromagnet of the apparatus is controlled in order to keep the plasma discharge voltage and discharge current constant. manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15463785A JPS6217174A (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Production of thin film by dc magnetron sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15463785A JPS6217174A (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Production of thin film by dc magnetron sputtering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6217174A true JPS6217174A (en) | 1987-01-26 |
Family
ID=15588557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15463785A Pending JPS6217174A (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Production of thin film by dc magnetron sputtering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6217174A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63291949A (en) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Novel resin composition |
JPH01116071A (en) * | 1987-10-28 | 1989-05-09 | Tokyo Electron Ltd | Sputtering device |
WO1989010428A1 (en) * | 1988-04-21 | 1989-11-02 | Stuart Robley V | Method and apparatus for magnetron sputtering |
EP1109166A1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Recording medium and method of manufacturing same |
-
1985
- 1985-07-12 JP JP15463785A patent/JPS6217174A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63291949A (en) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Novel resin composition |
JPH01116071A (en) * | 1987-10-28 | 1989-05-09 | Tokyo Electron Ltd | Sputtering device |
WO1989010428A1 (en) * | 1988-04-21 | 1989-11-02 | Stuart Robley V | Method and apparatus for magnetron sputtering |
EP1109166A1 (en) * | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Recording medium and method of manufacturing same |
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