JPH0257143B2

JPH0257143B2 -

Info

Publication number: JPH0257143B2
Application number: JP16462284A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Nihei; Fumio Taguchi; Satoshi Ogura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-08-06
Filing date: 1984-08-06
Publication date: 1990-12-04
Also published as: JPS6141766A

Description

[Detailed description of the invention]

〔発明の利用分野〕本発明は、複合薄膜の形成方法およびその装置
に係り、特に、任意の組成で精度よくかつ簡便な
複合薄膜の形成方法およびその装置に関するもの
である。〔発明の背景〕スパツターメタライズ法はエレクトロニツクス
光学、装飾、精密機械などに用いる薄膜を得るの
に広く利用されている。合金化、複合化薄膜によ
り新材料、機能素子への期待が多く、内外の研究
機関で研究が盛んに進められている。従来、スパ
ツターメタライズ法により複合薄膜を作成する場
合にはターゲツトを複合薄膜と同等の成分に形成
してスパツターするのが一般的である。しかし、
この方法ではターゲツトを合金化、複合化できな
いものもあり、また複合化できても加工性が悪く
ターゲツトに作成できないことがある。このため、従来のスパツターメタライズ法とし
て、この方法ではターゲツトを合金化、複合化、
できないものがあり、合金、複合化できても所定
の形状のターゲツトに加工できないことがある。このような問題点を解決する従来の方法として
は、第１３図に示すようにターゲツトをＡ−Ｂ−
Ａ−Ｂの四分割してスパツターして複合薄膜を形
成することが知られている（特開昭56年9074号公
報）。しかし、この方法ではターゲツトのＡ物質
とＢ物質とではスパツター率が異なるため、Ａ物
質とＢ物質の面積比を１：１としても、１：１の
複合薄膜を形成することができない。物質により
スパツター率が異なるため薄膜の成分調整には分
割する面積比を変えることによつて行われてい
る。そのため、分割ターゲツトを作成することが
容易でないと共に微量な成分調整が困難であると
いう問題点がある。一方、従来の複合化スパツタ
ー装置としては、第１４図に示すように、密閉容
器１内に主ターゲツト２と基板３との間に補助タ
ーゲツト（分割ターゲツト）４を介在させ、この
補助ターゲツト４は可変抵抗器５を介して高電圧
電源装置６に接続され、放電エネルギーを調整し
て印加して基板３に複合化薄膜を形成するもので
ある（特公昭47−15203号公報）。なお、７は陰
極、８は陽極、９は絶縁材である。このスパツタ
装置は、一般に用いられるスパツタ法や真空蒸着
法により形成した薄膜の膜厚分布の不均一を改善
する目的で開発されたものである。すなわち、図に示すように補助ターゲツト４に
可変抵抗器５を介して抵抗を可変することにより
放電電圧（電流）を変えて、膜厚を調整してい
る。この放電電流は各補助ターゲツトの抵抗により
定まり、抵抗値を固定し、各主ターゲツト２に流
れる電流を設定しても再現性のある膜厚を得るこ
とができない。この再現性に乏しい原因は、各タ
ーゲツトが同時に放電しているので、各ターゲツ
ト間でグロー放電が微妙に干渉するためである。
また、各ターゲツトにかかる電圧が異なるため、
スパツターに用いるArイオンのエネルギーはタ
ーゲツトの位置により大きく異つている。この
Arイオンエネルギーの差は、膜が一定の厚さに
形成できたとしても、膜の位置によつて密度に大
きな差を生ずる原因となつている。このことは、薄膜を形成した後、エツチング処
理を施す際に、エツチング差として明確に現われ
るため、実用にならない場合が多い。一方、Cr−Niの合金薄膜は抵抗体として利用
されている。このようなCr−Niの合金薄膜を従
来方法で作成するには、CrとNiを溶解−鋳造−
圧延の順でターゲツトを作成されている。そのた
め、合金成分を種々変える場合には、その度Cr
とNiの種々の組成を溶解−鋳造−圧延してター
ゲツトを作成する必要があるため、適正な合金抵
抗の薄膜を作成するには膨大な実験を行わなけれ
ばならない。また、Mo−SiおよびMo−SiO₂などの溶解−
圧延ができないものは、粉末から成形した後、焼
結してターゲツトを作成する必要がある。この場
合においても、目的に合つた薄膜を形成するには
種々の組成で焼結しなければならないという問題
点を有していた。さらに粉末を成形焼結する際に
は酸化や窒素ガスが焼結体内に混入し、ち密で特
性の良好な複合薄膜を得ることができないという
問題点を有していた。さらに主成分に微量元素を添加するような場合
には、補助ターゲツトに接続されている可変抵抗
器５の値を大きくするため、電圧がグロー放電を
持続する値以下まで低下し、放電が停止するとい
う問題点を有していた。〔発明の目的〕本発明の目的は、任意の組成比で合金化あるい
は複合化した薄膜を精度良く簡便に作成すること
ができると共に膜厚分布を均一にすることができ
る複合化スパツタリング方法およびスパツター装
置を提供するにある。〔発明の概要〕第１の発明は、任意の組成比からなる複合薄膜
を高精度で形成するスパツタリング法であつて、
その特徴とするところは、陰極であるターゲツト
を複数に分割すると共に、各分割ターゲツトを前
記複合薄膜の組成元素でそれぞれ形成し、複合の
組成比に対応するパルス放電時間およびピーク電
圧をそれぞれ設定して各分割ターゲツトに順次高
速で切り換えて印加して任意の複合薄膜を形成す
るにある。また、第２の発明は上記の複合薄膜を
作成するスパツタリング法を直接実施する装置に
係り、各分割ターゲツトにパルス放電電圧を順次
切り換えて印加するパルス印加装置を備えること
を特徴としている。以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。実施例１第１図は本発明のスパツター装置の一例を示す
説明構成図である。図において、このスパツター
装置は密閉容器内１１内に相対向する陰極のター
ゲツト１２と陽極１２がそれぞれ設置されてお
り、絶縁材からなる支持台１４に載置されたター
ゲツト１２は絶縁材１５を介して四分割されてい
る。この各分割ターゲツト１２ａ〜１２ｄにはス
イツチング用トランジスタ１６，１７を介して高
圧電源装置１８の端子が接続され、一方端子
は密閉容器１１を介して正電極１３に接続されて
いる。そして、スイツチング用トランジスタ１
６，１７のベースにはそれぞれパルス発生装置１
９が接続されており、スイツチング用トランジス
タ１６，１７は、パルス発生装置１９からのパル
ス信号により開閉され、所定のパルス放電時間お
よびピーク電圧のスパツタ電圧が各々分割ターゲ
ツト１２ａ〜１２ｄに順次に印加される。一方、
正電極１３には複合薄膜を形成する基板が支持さ
れている。このように構成しているスパツター装置を用い
てCr−Niの複合薄膜を基板上に形成する例を次
に示す。まず分割ターゲツト１２ａ，１２ｃはCrで形
成し、印加されるスパル電圧をパルス放電時間を
t₁、パルスピーク電圧をV₀と一定とし、一方、分
割ターゲツト１２ｂ，１２ｄはNiで形成し、印
加されるパルス電圧をパルス放電時間をt₂、パル
スピーク電圧をV₀と一定にして、通電比t₁／t₁＋
t₂を種々に変化することにより、任意の組成薄膜
を基板上に形成した。スパツター条件は第１表に
示す通りである。 [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for forming a composite thin film and an apparatus therefor, and particularly to a method and apparatus for forming a composite thin film having an arbitrary composition with high accuracy and ease. [Background of the Invention] Sputter metallization is widely used to obtain thin films for use in electronic optics, decoration, precision machinery, and the like. There are many expectations for new materials and functional devices created by alloying and composite thin films, and research is actively progressing at domestic and overseas research institutions. Conventionally, when creating a composite thin film by the sputter metallization method, it is common to form a target with the same composition as the composite thin film and sputter it. but,
With this method, some targets cannot be alloyed or composited, and even if they can be composited, the processability is poor and it may not be possible to create a target. Therefore, as a conventional sputter metallization method, this method involves alloying, compounding, and
There are some things that cannot be processed, and even if they can be made into alloys or composites, they may not be able to be processed into a target of a predetermined shape. A conventional method to solve such problems is to move the target from A to B as shown in Figure 13.
It is known to form a composite thin film by dividing it into four parts A-B and sputtering (Japanese Patent Application Laid-open No. 9074/1983). However, in this method, since the sputtering rate is different between the targets A and B, it is not possible to form a 1:1 composite thin film even if the area ratio of A and B is 1:1. Since the sputtering rate differs depending on the substance, the composition of the thin film is adjusted by changing the ratio of the areas to be divided. Therefore, there are problems in that it is not easy to create divided targets and it is difficult to adjust minute amounts of components. On the other hand, as shown in FIG. 14, in a conventional composite sputtering device, an auxiliary target (divided target) 4 is interposed between a main target 2 and a substrate 3 in a closed container 1. It is connected to a high-voltage power supply device 6 via a variable resistor 5, and adjusts and applies discharge energy to form a composite thin film on the substrate 3 (Japanese Patent Publication No. 15203/1983). Note that 7 is a cathode, 8 is an anode, and 9 is an insulating material. This sputtering apparatus was developed for the purpose of improving the non-uniform thickness distribution of thin films formed by commonly used sputtering methods and vacuum evaporation methods. That is, as shown in the figure, the film thickness is adjusted by varying the resistance of the auxiliary target 4 via a variable resistor 5 to change the discharge voltage (current). This discharge current is determined by the resistance of each auxiliary target, and even if the resistance value is fixed and the current flowing through each main target 2 is set, a reproducible film thickness cannot be obtained. The reason for this poor reproducibility is that since each target is discharged at the same time, the glow discharges slightly interfere with each other between the targets.
Also, since the voltage applied to each target is different,
The energy of the Ar ions used in sputtering varies greatly depending on the location of the target. this
The difference in Ar ion energy causes large differences in density depending on the position of the film, even if the film can be formed to a constant thickness. This clearly appears as an etching difference when etching is performed after forming a thin film, so it is often not practical. On the other hand, Cr-Ni alloy thin films are used as resistors. To create such a Cr-Ni alloy thin film using the conventional method, Cr and Ni are melted - cast -
Targets are created in rolling order. Therefore, when changing the alloy components, Cr
Because targets must be created by melting, casting, and rolling various compositions of Ni and Ni, extensive experimentation must be performed to create thin films with the appropriate alloy resistance. In addition, dissolution of Mo-Si and Mo-SiO2, _etc.
If rolling is not possible, it is necessary to form the target from powder and then sinter it. Even in this case, there is a problem in that sintering must be performed with various compositions in order to form a thin film suitable for the purpose. Furthermore, when the powder is molded and sintered, oxidation and nitrogen gas get mixed into the sintered body, making it impossible to obtain a dense composite thin film with good properties. Furthermore, when trace elements are added to the main component, the value of the variable resistor 5 connected to the auxiliary target is increased, so the voltage drops to a value below which sustains glow discharge, and the discharge stops. There was a problem. [Object of the Invention] The object of the present invention is to provide a composite sputtering method and sputtering method that can easily and accurately produce thin films alloyed or composited with arbitrary composition ratios, and that can make the film thickness distribution uniform. We are here to provide you with the equipment. [Summary of the Invention] The first invention is a sputtering method for forming a composite thin film having an arbitrary composition ratio with high precision,
The feature is that the cathode target is divided into multiple parts, each divided target is formed with the constituent elements of the composite thin film, and the pulse discharge time and peak voltage corresponding to the composition ratio of the composite are set respectively. The method is to form an arbitrary composite thin film by sequentially switching and applying the voltage to each divided target at high speed. A second invention relates to an apparatus for directly performing the sputtering method for producing the composite thin film described above, and is characterized by being equipped with a pulse application device that sequentially switches and applies a pulse discharge voltage to each divided target. Examples of the present invention will be described in detail below. Embodiment 1 FIG. 1 is an explanatory configuration diagram showing an example of a sputtering apparatus of the present invention. In the figure, this sputtering device has a cathode target 12 and an anode 12 facing each other installed in a closed container 11. It is divided into four parts. Terminals of a high voltage power supply 18 are connected to each of the divided targets 12a to 12d via switching transistors 16 and 17, and one terminal is connected to a positive electrode 13 via an airtight container 11. And switching transistor 1
Pulse generator 1 is installed at the base of 6 and 17, respectively.
9 is connected, and the switching transistors 16 and 17 are opened and closed by a pulse signal from the pulse generator 19, and a sputter voltage having a predetermined pulse discharge time and peak voltage is sequentially applied to the divided targets 12a to 12d, respectively. Ru. on the other hand,
A substrate on which a composite thin film is formed is supported on the positive electrode 13 . An example of forming a Cr--Ni composite thin film on a substrate using the sputtering apparatus configured as described above will be described below. First, the divided targets 12a and 12c are made of Cr, and the applied spur voltage is controlled by the pulse discharge time.
t ₁ , the pulse peak voltage is constant at V ₀ , while the divided targets 12 b and 12 d are made of Ni, the applied pulse voltage is set at t ₂ , and the pulse peak voltage is constant at V ₀ . Energization ratio t ₁ /t ₁ +
By varying t ₂ , thin films with arbitrary compositions were formed on the substrate. The sputtering conditions are as shown in Table 1.

【表】第２図に各分割ターゲツトに印加するスパツタ
電圧の一例を示すパルス波形図であつて、Crの
放電時間をt₁、Niの放電時間をt₂とすれば、通電
比はt₁／t₁＋t₂となる。第３図は通電比（t₂／t₁＋t₂）と合金薄膜の組
成比との関係を示す線図である。したがつて、パ
ルス幅を変えれば、任意の組成からなるCr−Ni
合金薄膜を得ることができることが判明した。この実施例で得られたCr−Ni合金薄膜の膜厚
分布は第４図に示すように、一般に用いられるス
パツター法や蒸着法と同様にガウス分布を示して
いる。また、他の二元素合金についても、通電比
（t₁／t₁＋t₂）と合金組成とは比例関係にあること
を確認した。実施例２この実施例は、第５図に示すように、８分割し
たターゲツトを用いてCr−Niの合金薄膜を作成
する際に膜厚のガラス分布を改善したものであ
る。８分割した各ターゲツトCr(1)、Ni(1)、Cr(2)、
Ni(2)には第６図に示すスパツター電圧が順次に
印加されるようになつている。すなわち、中心か
ら外側のターゲツトNi(1)、Cr(1)の通電時間を内
側のターゲツトNi(2)、Cr(2)より長くしている。
このように形成したCr−Ni合金薄膜は、第７図
に示すように、４分割のターゲツトを用いた方法
に比べて膜厚の分布が大幅に改善されている。こ
のことは、大面積に均一にAl膜を付着させるこ
とが要求される液晶デスプレーなどの導体あるい
は抵抗体として利用することができる。この液晶
デスプレーの大型化に際しては大面積に膜厚を任
意に制御して均一に薄膜を形成することが重要で
ある。実施例３この実施例は第８図に示すように12等分にした
ターゲツトA₁〜A₄、B₁〜B₄、C₁〜C₄を用いて、
さらに膜厚の均一な領域の広いAl薄膜を作成し
たものである。ターゲツトは350mm×250のAl板
を12等分したものを用い、基板にはガラス板
（300mm×200mm）を用いた。また、12等分したタ
ーゲツトA₁〜A₄、B₁〜B₄、C₁〜C₄に印加する放
電シーケンスは第９図に示す。このような放電シ
ーケンスにより作成されたAl薄膜は、第１０図
に示すように膜厚のガウス分布が大幅に改善され
ている。図中における点線Ｘとは従来法による
Al膜の膜厚分布を実線Ｘとは本発明によるAl膜
の膜厚分布を現わしている。本発明に係るスパツ
タリング法は、大面積に均一な膜を付着させるの
にも有効である。実施例４第１１図は、本発明のスパツター装置の他の実
施例を示す原理構成図であつて、パルス印加装置
に特徴がある。すなわち、第１図と同部品に同符
号を付して説明すると、このパルス印加装置は高
電圧高周波電源２０，２１にインピーダンスマツ
チング装置２２，２３がそれぞれ接続され、負荷
のターゲツトの材質形状などにより電圧、電流の
位相が大幅にずれ能率が低下するのを防止するも
のである。高周波のスイツチングはパルス発振器
２４の信号により高電圧高周波電源２０，２１の
発振を止めることにより制御した。前述した直流
パルス方式では、ターゲツトが金属などの導体で
なければ放電しないが、このスパツター装置は高
周波（15.5MHz）化することによりセラミツクス
などの絶縁体および絶縁体と金属との複合物を薄
膜形成することができる。本装置を用いMo−Si薄膜抵抗体の作成に実施
した。Mo−Si薄膜はプリンターやフアツクスな
どの感熱ヘツトの発熱抵抗体として利用されてい
る。なお、Siは半導体であり、Si単独では高抵抗
を示し絶縁体で有り直流パルスでは放電は困難で
ある。スパツター条件は、高周波電圧波高値
3kV、雰囲気圧力：Ar2×10^-2Torr、電極間距
離：30mmの条件で行つた。波形の模式図を第１２
図ａ，ｂに示す。MoとSiの状態図では任意の固
溶体を得ることはできないが、本発明はMoの放
電時間とSiの放電時間を変えることにより任意組
成の抵抗体を得ることができた。なお、導体と絶
縁体のスパツタには、第１２図Ｃのように導体時
は直流パルス放電でも同じ効果が得られる。ま
た、直流パルス方式、高周波パルス方式いずれも
ピーク電圧（電力）をほぼ一定とし、パルス幅で
スパツター量を制御したが、放電持続電圧範囲で
あればピーク電力電圧を変えても良い。本発明は各分割ターゲツトを単体金属で構成し
合金あるいは複合の組成、膜厚などに応じ、それ
ぞれのターゲツトに供給する電力を高速度で切り
換えてターゲツト間のグロー放電の干渉を防止す
ると共に放電パルス幅を変えて薄膜化するため任
意の組成の薄膜が精度良く容易に形成できる。ま
た、焼結しないため酸化物や窒素ガスが混入する
ことがないため、ち密で特性の良い膜が得られ
る。本発明はターゲツトを細分化し、それぞれのタ
ーゲツトに供給する電力を高速で切り換えて各タ
ーゲツト間の干渉を防止しているため、再現性の
ある膜厚が得られる。またパルスピーク電力（電
圧）を一定にしパルス幅で平均電力を制御してい
るため、各位置における瞬時イオンエネルギーは
ほぼ一定である。そのため、各位置の膜質は同じ
で高品質の薄膜が得られる。本発明はパルス幅で電力を制御しているため、
平均電力を下げてもピーク値は変らないので放電
は持続し微量成分の添加が容易にできる。また、
ターゲツト間の干渉もないので再現性の良い薄膜
が形成できる。また、本発明は順次パルス放電す
るため、ターゲツト間の異常放電が防止できるた
め、金属とセラミツクなどの不電導体の複合薄膜
を再現性良く作成できるようになつた。実施例５上記の例は複合組成、合金化あるいは膜厚分布
の改善に有効であるが異種物質を純度良く層状に
成膜することはできない。第１５図は層状に成膜
するための装置の変形例である。すなわち、成分
の異なるターゲツト１２を傾斜して対向に配置
し、これらのターゲツトの間にターゲツト開閉シ
ヤツタ２５を設けシヤツタをスイツチングに同期
させ交互に開閉する。これにより混合を防止する
ことができるため純度の良い層状膜を形成するこ
とができる。この方式は超格子的な層状膜を形成
することができるので機能性薄膜の開発研究など
に活用できる。〔発明の効果〕以上のように、本発明によれば、任意の組成の
合金あるいは複合薄膜を精度良く且つ均一な膜厚
で容易に得ることができるという顕著な効果を有
する。[Table] Figure 2 is a pulse waveform diagram showing an example of the sputter voltage applied to each divided target.If the discharge time of Cr is _t1 and the discharge time of Ni is _t2 , the energization ratio is _t1 . /t ₁ +t ₂ . FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the energization ratio (t ₂ /t ₁ +t ₂ ) and the composition ratio of the alloy thin film. Therefore, by changing the pulse width, Cr-Ni of any composition can be produced.
It has been found that alloy thin films can be obtained. As shown in FIG. 4, the film thickness distribution of the Cr--Ni alloy thin film obtained in this example shows a Gaussian distribution similar to the generally used sputtering method or vapor deposition method. It was also confirmed that for other two-element alloys, there is a proportional relationship between the energization ratio (t ₁ /t ₁ +t ₂ ) and the alloy composition. Example 2 In this example, as shown in FIG. 5, the glass distribution of the film thickness was improved when a Cr--Ni alloy thin film was created using a target divided into eight parts. Each target divided into 8 parts Cr(1), Ni(1), Cr(2),
Sputter voltages shown in FIG. 6 are sequentially applied to Ni(2). That is, the energization time of the targets Ni(1) and Cr(1) on the outside from the center is made longer than that of the targets Ni(2) and Cr(2) on the inside.
As shown in FIG. 7, the Cr--Ni alloy thin film formed in this manner has a greatly improved film thickness distribution compared to the method using a four-part target. This can be used as a conductor or resistor for liquid crystal displays, etc., which require uniform deposition of an Al film over a large area. When increasing the size of this liquid crystal display, it is important to form a uniform thin film over a large area by arbitrarily controlling the film thickness. Example 3 This example uses targets A ₁ to A ₄ , B ₁ to B ₄ , and C ₁ to C ₄ divided into 12 equal parts as shown in FIG.
Furthermore, a thin Al film with a wide area of uniform thickness was created. The target was a 350 mm x 250 Al plate divided into 12 equal parts, and the substrate was a glass plate (300 mm x 200 mm). Further, the discharge sequence applied to the targets A ₁ -A ₄ , B ₁ -B ₄ and C ₁ -C ₄ divided into 12 equal parts is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the Al thin film created by such a discharge sequence has a significantly improved Gaussian distribution of film thickness. The dotted line X in the figure is based on the conventional method.
The solid line X represents the thickness distribution of the Al film according to the present invention. The sputtering method according to the present invention is also effective for depositing a uniform film over a large area. Embodiment 4 FIG. 11 is a principle block diagram showing another embodiment of the sputtering device of the present invention, which is characterized by a pulse application device. That is, to describe the same components as in FIG. 1 with the same reference numerals, this pulse application device has impedance matching devices 22 and 23 connected to high voltage and high frequency power sources 20 and 21, respectively, and the material shape of the load target, etc. This prevents the voltage and current phases from being significantly shifted and the efficiency from decreasing. The high frequency switching was controlled by stopping the oscillation of the high voltage high frequency power supplies 20 and 21 using a signal from the pulse oscillator 24. The aforementioned DC pulse method does not discharge unless the target is a conductor such as a metal, but this sputtering device uses a high frequency (15.5MHz) to form thin films on insulators such as ceramics and composites of insulators and metals. can do. This device was used to create a Mo-Si thin film resistor. Mo-Si thin films are used as heating resistors in heat-sensitive heads such as printers and fax machines. Note that Si is a semiconductor, and Si alone exhibits high resistance and is an insulator, making it difficult to discharge with a DC pulse. The sputter condition is the high frequency voltage peak value.
The test was carried out under the following conditions: 3kV, atmospheric pressure: Ar2×10 ^-2 Torr, and distance between electrodes: 30mm. The schematic diagram of the waveform is shown in the 12th
Shown in Figures a and b. Although it is not possible to obtain an arbitrary solid solution using the phase diagram of Mo and Si, the present invention was able to obtain a resistor with an arbitrary composition by changing the discharge time of Mo and the discharge time of Si. Incidentally, for sputtering between a conductor and an insulator, the same effect can be obtained by DC pulse discharge when the conductor is a conductor, as shown in FIG. 12C. Further, in both the DC pulse method and the high-frequency pulse method, the peak voltage (power) is kept almost constant and the amount of spatter is controlled by the pulse width, but the peak power voltage may be changed as long as the discharge sustaining voltage range is within the range. In the present invention, each divided target is made of a single metal, and the electric power supplied to each target is switched at high speed according to the alloy or composite composition, film thickness, etc. to prevent glow discharge interference between targets and to control discharge pulses. Since the width is changed to make the film thinner, a thin film of any composition can be easily formed with high precision. Furthermore, since it is not sintered, oxides and nitrogen gas are not mixed in, so a dense film with good properties can be obtained. In the present invention, the targets are divided into smaller parts and the power supplied to each target is switched at high speed to prevent interference between the targets, so that a reproducible film thickness can be obtained. Furthermore, since the pulse peak power (voltage) is kept constant and the average power is controlled by the pulse width, the instantaneous ion energy at each position is almost constant. Therefore, a high-quality thin film can be obtained with the same film quality at each position. Since the present invention controls power by pulse width,
Since the peak value does not change even if the average power is lowered, the discharge continues and trace components can be easily added. Also,
Since there is no interference between targets, thin films can be formed with good reproducibility. Furthermore, since the present invention performs sequential pulse discharge, it is possible to prevent abnormal discharge between targets, making it possible to create a composite thin film of a metal and a non-conductor such as ceramic with good reproducibility. Example 5 The above example is effective for improving composite composition, alloying, or film thickness distribution, but it is not possible to form a layered film of different materials with good purity. FIG. 15 shows a modification of the apparatus for forming a layered film. That is, targets 12 having different components are arranged opposite to each other at an angle, and target opening/closing shutters 25 are provided between these targets, and the shutters are alternately opened and closed in synchronization with the switching. This makes it possible to prevent mixing, so that a layered film with good purity can be formed. This method can form superlattice-like layered films, so it can be used for research and development of functional thin films. [Effects of the Invention] As described above, the present invention has the remarkable effect that an alloy or composite thin film of any composition can be easily obtained with high precision and a uniform film thickness.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明のスパツター装置の一例を示す
説明構成図、第２図は本発明による各分割ターゲ
ツトに印加するスパツター電圧の一例を示すパル
ス波形図、第３図は各パルスの通電比と合金薄膜
の組成比との関係を示す線図、第４図はNi−Cr
合金薄膜の膜厚のガラス分布図、第５図は８分割
したターゲツトを示す平面図、第６図は８分割タ
ーゲツトに印加するスパツター電圧の一例を示す
パルス波形図、第７図は８分割ターゲツトによる
Al薄膜の膜厚分布図、第８図は12分割ターゲツ
トの一例を示す平面図、第９図は12分割ターゲツ
トに印加するスパツター電圧の一例を示すパルス
波形図、第１０図は従来法および本発明法による
Al薄膜の膜厚分布を比較する線図、第１１図は
本発明のスパツタ装置の他の実施例を示す説明構
成図、第１２図は高周波のパルス電圧の波形図、
第１３図は従来の４分割ターゲツトの平面図、第
１４図は従来のスパツター装置の一例を示す説明
構成図、第１５図は本発明装置の他の実施例を示
す構成図であり、シヤツタ同期の一例を示す構成
図である。１１……密閉容器、１２……ターゲツト、１３
……陽極、１６，１７……スイツチング用トラン
ジスタ、１８……高圧電源装置、２５……ターゲ
ツト開閉シヤツタ。 FIG. 1 is an explanatory configuration diagram showing an example of the sputtering apparatus of the present invention, FIG. 2 is a pulse waveform diagram showing an example of the sputtering voltage applied to each divided target according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the energization ratio of each pulse. A diagram showing the relationship with the composition ratio of the alloy thin film, Figure 4 is Ni-Cr
A glass distribution diagram of the thickness of the alloy thin film. Figure 5 is a plan view showing a target divided into eight parts. Figure 6 is a pulse waveform diagram showing an example of sputtering voltage applied to an eight divided target. Figure 7 is a diagram showing an example of a sputtering voltage applied to an eight divided target. by
Figure 8 is a plan view showing an example of a 12-divided target, Figure 9 is a pulse waveform diagram showing an example of sputtering voltage applied to a 12-divided target, and Figure 10 is a diagram of the conventional method and the present invention. according to the invention method
A diagram comparing the film thickness distribution of Al thin films, FIG. 11 is an explanatory configuration diagram showing another embodiment of the sputtering apparatus of the present invention, FIG. 12 is a waveform diagram of high frequency pulse voltage,
FIG. 13 is a plan view of a conventional four-split target, FIG. 14 is an explanatory block diagram showing an example of a conventional sputtering device, and FIG. 15 is a block diagram showing another embodiment of the device of the present invention. It is a block diagram which shows an example. 11... airtight container, 12... target, 13
... Anode, 16, 17 ... Switching transistor, 18 ... High voltage power supply device, 25 ... Target opening/closing shutter.

Claims

[Scope of Claims] 1. A sputtering method in which a high voltage is applied between a cathode target and an anode substrate to generate a glow discharge, and metal particles scattered from the target are compositely attached to the substrate, in which a plurality of the targets are At the same time, each divided target is formed with each of the composite composition elements, and the pulse discharge time and peak voltage corresponding to the composition ratio of the composite are respectively set, and the pulse discharge time and peak voltage are sequentially switched and applied to each divided target at high speed. A composite sputtering method characterized by forming a thin film. 2. The composite sputtering method according to claim 1, wherein the pulse discharge is a direct current pulse, a high frequency pulse, or a mixed pulse of high frequency and direct current. 3. The sputtering method according to claim 1, characterized in that a target shutter is sequentially opened and closed in synchronization with a switching pulse. 4. A sputtering apparatus comprising a reduced pressure container in which a cathode target and an anode substrate are placed facing each other, and a power supply device that applies a discharge high voltage between the cathode target and anode substrate, wherein the cathode target is It is divided into multiple parts via insulating material, and
Each of the divided targets is formed of different metal elements, and the power supply device is connected in parallel to each divided target via a switching element, and each switching element is sequentially switched at high speed based on a pulse signal from a pulse generator. 1. A sputtering device characterized in that a pulsed sputtering voltage is applied.