JPH06322534A - Method and device for forming thin film - Google Patents

Method and device for forming thin film

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Publication number
JPH06322534A
JPH06322534A JP10684493A JP10684493A JPH06322534A JP H06322534 A JPH06322534 A JP H06322534A JP 10684493 A JP10684493 A JP 10684493A JP 10684493 A JP10684493 A JP 10684493A JP H06322534 A JPH06322534 A JP H06322534A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thin film
magnetron discharge
discharge region
target
Prior art date
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Pending
Application number
JP10684493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Sakono
郁夫 迫野
Tatsuya Fujita
達也 藤田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP10684493A priority Critical patent/JPH06322534A/en
Publication of JPH06322534A publication Critical patent/JPH06322534A/en
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 基板1を保持する基板保持台10と、ターゲ
ット2と、マグネトロン放電を発生させるための磁気回
路を形成するマグネット部3とが設けられており、マグ
ネット部3により形成されるマグネトロン放電領域5を
基板1に対して揺動させながら、マグネトロンスパッタ
にて薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装置であり、
上記基板保持台10とターゲット2との間に、マグネト
ロン放電領域5とほぼ同じ面積の開口部4aが形成され
ると共に、この開口部4aとマグネトロン放電領域5と
が対向するように、マグネット部3の揺動に合わせて、
同一周期、同一方向に揺動されるシールド板4が設けら
れている。 【効果】 基板1の面方向及び高さ方向に均一な膜質を
有した薄膜を形成できる。
(57) [Summary] [Structure] A substrate holder 10 for holding a substrate 1, a target 2, and a magnet unit 3 forming a magnetic circuit for generating a magnetron discharge are provided. A magnetron sputtering apparatus for forming a thin film by magnetron sputtering while swinging the formed magnetron discharge region 5 with respect to the substrate 1.
An opening 4a having substantially the same area as that of the magnetron discharge region 5 is formed between the substrate holder 10 and the target 2, and the magnet portion 3 is arranged so that the opening 4a and the magnetron discharge region 5 face each other. According to the swing of
A shield plate 4 that swings in the same cycle and in the same direction is provided. [Effect] It is possible to form a thin film having a uniform film quality in the surface direction and the height direction of the substrate 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路や光磁
気ディスク、液晶表示装置などの製造における薄膜の形
成に用いられる薄膜形成方法及び薄膜形成装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming method and a thin film forming apparatus used for forming a thin film in the manufacture of semiconductor integrated circuits, magneto-optical disks, liquid crystal display devices and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば液晶表示装置等の製造に使
用され、マグネトロンスパッタにより基板表面に薄膜を
形成する薄膜形成装置であるマグネトロンスパッタ装置
は、図4(a)(b) 及び図5(a)(b) に示すように、
図示しないチャンバー内に、基板21を保持すると共に
C−D方向に揺動させる基板保持台20を有しており、
この基板保持台20の上方に、ターゲット22が対向し
て配置されている。このターゲット22の背面側には、
マグネトロン放電を発生させるための磁気回路を形成す
るマグネット部23が配されていると共に、ターゲット
22のC−D方向の両側には、図中矢印27・26にて
示すように方々へ放出されるスパッタ粒子の周囲への飛
散を防止するシールド壁24・24が配設されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetron sputtering apparatus, which is a thin film forming apparatus for forming a thin film on a substrate surface by magnetron sputtering, has been used in the manufacture of, for example, a liquid crystal display device, as shown in FIGS. a) As shown in (b),
In a chamber (not shown), a substrate holding table 20 that holds the substrate 21 and swings in the CD direction is provided.
A target 22 is arranged above the substrate holding table 20 so as to face it. On the back side of this target 22,
A magnet portion 23 that forms a magnetic circuit for generating a magnetron discharge is arranged, and is emitted to people on both sides in the CD direction of the target 22 as shown by arrows 27 and 26 in the figure. Shield walls 24, 24 are provided to prevent the spattered particles from scattering around.

【0003】このような構成においては、基板保持台2
0の上に基板21を配置し、チャンバー内をArガス等
の雰囲気中、圧力を3×10-3torr程度となしてグ
ロー放電を発生させてプラズマを生じさせ、マグネット
部23の磁界により形成されたマグネトロン放電領域2
5内(図中、一点鎖線にて示す)でプラズマ中のAr+
イオンを集中してターゲット22の表面に衝突させて高
速でスパッタを行わせ、スパッタされたスパッタ粒子
を、C−D方向に揺動されている基板21の表面に付着
させ、均一に薄膜を形成するようになっている。
In such a structure, the substrate holder 2
The substrate 21 is placed on the substrate 0, and the pressure in the chamber is set to about 3 × 10 −3 torr in an atmosphere of Ar gas or the like to generate glow discharge and generate plasma, which is formed by the magnetic field of the magnet unit 23. Magnetron discharge region 2
Ar + in the plasma within 5 (indicated by the dashed line in the figure)
Ions are concentrated and collide with the surface of the target 22 to perform sputtering at high speed, and the sputtered sputtered particles are attached to the surface of the substrate 21 which is swung in the CD direction to uniformly form a thin film. It is supposed to do.

【0004】一方、このような基板21を揺動させる、
いわゆる通過成膜方式の装置に加えて、最近では、基板
21を静止させ、反対にマグネトロン放電領域25を基
板21に対して揺動させる方式のものが登場している。
On the other hand, such a substrate 21 is swung,
In addition to a so-called through film formation system, recently, a system in which the substrate 21 is stationary and the magnetron discharge region 25 is swung with respect to the substrate 21 has appeared.

【0005】マグネトロン放電領域を揺動させる方式の
マグネトロンスパッタ装置は、例えば、図6(a)(b)
及び図7(a)(b) に示すように、基板21を保持する
基板保持台30と、基板21より大きなサイズのターゲ
ット32と、ターゲット32に沿ってC−D方向に揺動
可能に構成されたマグネット部33とを備えており、基
板21を静止した状態で、マグネット部33を揺動させ
ることでマグネトロン放電領域35を揺動し、ターゲッ
ト32を全面エロージョン化して、基板21上に、均一
に薄膜を形成するようになっている。このような装置に
おいては、上記通過成膜方式の装置に比べターゲット3
2の寿命が長くなる等の利点を備えている。尚、上記マ
グネトロンスパッタ装置には、基板21の大きさにほぼ
対応する開口部34aが形成されたシールド板34が、
ターゲット32と基板保持台30との間に配設されてお
り、基板21以外の部分に、スパッタ粒子が付着するこ
とを防止するようになっている。
A magnetron sputtering apparatus of the type in which the magnetron discharge region is swung is, for example, shown in FIGS.
As shown in FIGS. 7A and 7B, the substrate holder 30 that holds the substrate 21, the target 32 that is larger than the substrate 21, and the target 32 that is swingable in the CD direction along the target 32 are configured. The magnetron discharge region 35 is swung by swinging the magnet part 33 in a state where the substrate 21 is stationary, and the target 32 is entirely eroded, so that the target part 32 is formed on the substrate 21. A thin film is formed uniformly. In such an apparatus, the target 3
2 has advantages such as a longer life. In the magnetron sputtering apparatus, a shield plate 34 having an opening 34a corresponding to the size of the substrate 21 is provided.
It is arranged between the target 32 and the substrate holding table 30 to prevent the sputtered particles from adhering to the portion other than the substrate 21.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
マグネトロンスパッタ装置においては、形成した薄膜の
膜質が、基板の面方向、及び高さ方向で各々異なり、膜
質の均一な薄膜を形成することができないという問題点
を有している。
However, in the above magnetron sputtering apparatus, the film quality of the formed thin film is different in the plane direction and the height direction of the substrate, and it is not possible to form a thin film of uniform film quality. There is a problem.

【0007】即ち、上記のように基板21を静止させ、
マグネトロン放電領域35を周期的に揺動させて薄膜を
形成する場合、マグネット部33、即ちマグネトロン放
電領域35がターゲット32の一方向に移動している瞬
間は、そのターゲット32のマグネトロン放電領域35
に対向している基板部位には図中矢印26に示す基板2
1に対して垂直に入射するスパッタ粒子が、一方、ター
ゲット32のマグネトロン放電領域35以外の部分に対
向している基板部位には図中矢印27に示す基板21に
対して斜めに入射するスパッタ粒子がそれぞれ付着す
る。さらに、次の瞬間は、マグネトロン放電領域35が
ターゲット32の別方向側に移動するため、先の瞬間と
は逆に、垂直に入射したスパッタ粒子の上に斜めに入射
するスパッタ粒子が、斜めに入射したスパッタ粒子の上
に垂直に入射するスパッタ粒子が付着することとなる。
That is, the substrate 21 is made stationary as described above,
When the magnetron discharge region 35 is periodically oscillated to form a thin film, at the moment when the magnet portion 33, that is, the magnetron discharge region 35 is moving in one direction of the target 32, the magnetron discharge region 35 of the target 32 is moved.
The substrate portion facing the substrate 2 is indicated by an arrow 26 in the drawing.
On the other hand, the sputtered particles that are perpendicularly incident on 1 are obliquely incident on the substrate 21 shown by an arrow 27 in the substrate portion facing the part other than the magnetron discharge region 35 of the target 32. Adhere to each. Further, at the next moment, since the magnetron discharge region 35 moves to the other direction side of the target 32, contrary to the previous moment, the sputtered particles obliquely incident on the vertically incident sputtered particles are inclined. Sputtered particles that are vertically incident are attached to the sputtered particles that have been incident.

【0008】したがって、形成された薄膜は、図8に示
すように、垂直に入射した垂直入射スパッタ粒子r1
からなる垂直入射膜R1 と、斜めに入射した斜め入射ス
パッタ粒子r2 …からなる斜め入射膜R2 とが、基板2
1の面方向及び高さ方向で交互に配列されたような薄膜
となる。
Therefore, the formed thin film is, as shown in FIG. 8, the vertically incident sputtered particles r 1 ...
Comprising a normal incidence film R 1, and the oblique incidence film R 2 made of oblique incidence sputtered particles r 2 ... incident obliquely, the substrate 2
It becomes a thin film which is arranged alternately in the plane direction and the height direction.

【0009】たとえこのような形状の薄膜となっても、
垂直入射膜R1 と斜め入射膜R2 との膜質が同じであれ
ば問題はないのであるが、しかしながら、垂直入射膜R
1 と斜め入射膜R2 とでは、材料により差はあるもの
の、物質的に異なった性質を示すようになっており、具
体的には、例えばTaを材料として形成した場合、垂直
入射膜R1 は一般的に緻密な膜に、斜め入射膜R2 は非
常にポーラスな膜となる。また、これをHF/HNO3
のエッチャントでウエットエッチングを行うと、垂直入
射膜R1 は斜め入射膜R2 に比べエッチング速度が遅い
等の違いがある。
Even if the thin film has such a shape,
There is no problem if the film quality of the normal incidence film R 1 and the oblique incidence film R 2 is the same, however, the normal incidence film R 1
1 and the oblique incident film R 2 have different physical properties though they differ depending on the material. Specifically, for example, when Ta is used as the material, the normal incident film R 1 Is generally a dense film, and the oblique incidence film R 2 is a very porous film. In addition, this is HF / HNO 3
When wet etching is performed with the above etchant, there is a difference in that the vertical incident film R 1 has a slower etching rate than the oblique incident film R 2 .

【0010】このように、垂直入射膜R1 と斜め入射膜
2 とでは、その膜質に違いがあるため、上記従来のマ
グネトロンスパッタ装置にて薄膜を形成した場合、上記
のように基板21の面方向、及び高さ方向で、膜質が均
一にならないという問題が生じることとなる。
As described above, since the vertical incident film R 1 and the oblique incident film R 2 have different film qualities, when a thin film is formed by the conventional magnetron sputtering apparatus, the substrate 21 is formed as described above. This causes a problem that the film quality is not uniform in the surface direction and the height direction.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
薄膜形成方法は、上記課題を解決するために、マグネト
ロン放電領域を揺動させながら、マグネトロン放電領域
でスパッタターゲットからスパッタされたスパッタ粒子
を基板表面に付着させて薄膜を形成する薄膜形成方法に
おいて、薄膜を形成する際、マグネトロン放電領域にて
スパッタされたスパッタ粒子のうちの基板に対してほぼ
垂直に進む粒子を通過させる一方、基板に対して斜めに
進む粒子を遮蔽するシールド部を、基板とスパッタター
ゲットとの間に介装し、かつ、このシールド部を上記マ
グネトロン放電領域の揺動に合わせて揺動させることを
特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the thin film forming method according to claim 1 of the present invention is such that the sputtering sputtered from the sputtering target in the magnetron discharge region while swinging the magnetron discharge region. In a thin film forming method of forming particles by adhering particles to a substrate surface, when forming a thin film, among the sputtered particles sputtered in the magnetron discharge region, particles that proceed almost perpendicularly to the substrate are passed, A shield part for shielding particles traveling obliquely to the substrate is interposed between the substrate and the sputter target, and the shield part is rocked in accordance with the rocking of the magnetron discharge region. There is.

【0012】請求項2記載の薄膜形成装置は、上記課題
を解決するために、基板を保持する基板保持台と、スパ
ッタターゲットと、マグネトロン放電を発生させるため
の磁気回路を形成するマグネット部とが設けられてお
り、上記マグネット部により形成されるマグネトロン放
電領域を基板に対して揺動させながら、マグネトロン放
電領域でスパッタターゲットからスパッタされ基板に向
かって放出されるスパッタ粒子を基板表面に付着させて
薄膜を形成する薄膜形成装置において、上記基板保持台
とスパッタターゲットとの間に、基板に対してほぼ垂直
に進むスパッタ粒子の放出領域にほぼ対応する大きさの
開口部が形成されると共に、この開口部と上記マグネト
ロン放電領域とが対向するようにマグネトロン放電領域
の揺動に合わせて揺動されるシールド板が設けられてい
ることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a thin film forming apparatus according to a second aspect of the present invention comprises a substrate holding table for holding a substrate, a sputtering target, and a magnet section for forming a magnetic circuit for generating magnetron discharge. The magnetron discharge area formed by the magnet section is rocked with respect to the substrate, and the sputtered particles sputtered from the sputter target in the magnetron discharge area and emitted toward the substrate are attached to the substrate surface. In a thin film forming apparatus for forming a thin film, an opening is formed between the substrate holder and the sputter target, the opening having a size substantially corresponding to an emission region of sputtered particles that advances substantially perpendicularly to the substrate. Swing according to the swing of the magnetron discharge area so that the opening and the magnetron discharge area face each other. The shield plate is characterized by being provided to be.

【0013】請求項3記載の薄膜形成装置は、上記課題
を解決するために、請求項2の薄膜形成装置において、
上記マグネトロン放電領域の揺動が、矩形のマグネット
部をスパッタターゲットに沿って移動させることで成さ
れていることを特徴としている。
A thin film forming apparatus according to a third aspect of the present invention is the thin film forming apparatus according to the second aspect, in order to solve the above problems,
The rocking of the magnetron discharge region is characterized in that the rectangular magnet portion is moved along the sputter target.

【0014】[0014]

【作用】上記の請求項1の方法によれば、薄膜を形成す
る際、マグネトロン放電領域にてスパッタされたスパッ
タ粒子のうちの基板に対してほぼ垂直に進む粒子を通過
させる一方、基板に対して斜めに進む粒子を遮蔽するシ
ールド部が、基板とスパッタターゲットとの間に介装さ
れると共に、上記マグネトロン放電領域の揺動に合わせ
て揺動されるようになっているので、基板に対してほぼ
垂直に進む粒子のみがこのシールド部を通過して基板に
付着することとなり、これにより、基板の面方向、及び
高さ方向での膜質が均一な薄膜を形成することができ
る。
According to the method of the above-mentioned claim 1, when forming a thin film, among the sputtered particles sputtered in the magnetron discharge region, particles that are substantially perpendicular to the substrate are allowed to pass while the thin film is applied to the substrate. The shield part that shields particles that move diagonally and obliquely is interposed between the substrate and the sputter target, and is also oscillated according to the oscillation of the magnetron discharge region. Thus, only particles that travel in a substantially vertical direction pass through this shield portion and adhere to the substrate, whereby a thin film having uniform film quality in the plane direction and the height direction of the substrate can be formed.

【0015】上記の請求項2の薄膜形成装置は、上記請
求項1の方法を効果的に実現できる装置であって、上記
基板保持台とスパッタターゲットとの間に、基板に対し
てほぼ垂直に進むスパッタ粒子の放出領域にほぼ対応す
る大きさの開口部が形成されると共に、この開口部と上
記マグネトロン放電領域とが対向するようにマグネトロ
ン放電領域の揺動に合わせて揺動されるシールド板が設
けられた構成である。これによれば、シールド部が開口
部が形成された板状のシールド板からなるため、基板に
対して斜めに進むスパッタ粒子は、シールド板の上面に
付着することとなり、例えばシールド部が、基板保持台
とスパッタターゲットとの間に、高さ方向に設けられた
壁状のものからなる構成に比べ、シールド部に付着した
スパッタ粒子が剥離して基板上に落下し、基板を汚染さ
せるという恐れが少なく、この結果、剥離した膜の付着
による膜質低下を生じることなく薄膜を形成できる。
The thin film forming apparatus according to claim 2 is an apparatus capable of effectively implementing the method according to claim 1, wherein the thin film forming apparatus is disposed between the substrate holding base and the sputter target substantially vertically to the substrate. An opening having a size substantially corresponding to the emission area of the advancing sputtered particles is formed, and the shield plate is swung in accordance with the swing of the magnetron discharge area so that the opening and the magnetron discharge area face each other. Is provided. According to this, since the shield part is composed of a plate-shaped shield plate in which an opening is formed, sputtered particles traveling obliquely with respect to the substrate will adhere to the upper surface of the shield plate. Compared to a wall-shaped structure that is provided in the height direction between the holder and the sputter target, sputter particles adhering to the shield may peel off and fall onto the substrate, contaminating the substrate. As a result, a thin film can be formed without deteriorating the film quality due to the adhesion of the peeled film.

【0016】また、上記請求項3の構成によれば、上記
請求項2の薄膜形成装置において、マグネトロン放電領
域の揺動が、矩形のマグネット部をスパッタターゲット
に沿って移動させることで成されているので、スパッタ
ターゲットの寿命が延びて交換サイクルが長くなり、薄
膜形成装置の使い勝手が向上される。
According to the third aspect of the invention, in the thin film forming apparatus of the second aspect, the rocking of the magnetron discharge region is performed by moving the rectangular magnet portion along the sputtering target. Therefore, the life of the sputter target is extended, the replacement cycle is lengthened, and the usability of the thin film forming apparatus is improved.

【0017】[0017]

【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図3に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will describe one embodiment of the present invention with reference to FIGS.

【0018】本発明の薄膜形成装置に係るマグネトロン
スパッタ装置は、図1(a)(b) 及び図2(a)(b) に
示すように、図示しないチャンバー内に、基板1を保持
する基板保持台10が設けられており、この基板保持台
10の上方に、シールド板(シールド部)4、長方形状
のターゲット(スパッタターゲット)2、マグネット部
3が順に配設されてなる。
As shown in FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B, the magnetron sputtering apparatus according to the thin film forming apparatus of the present invention is a substrate for holding a substrate 1 in a chamber (not shown). A holder 10 is provided, and a shield plate (shield portion) 4, a rectangular target (sputter target) 2, and a magnet portion 3 are sequentially arranged above the substrate holder 10.

【0019】上記ターゲット2は、例えばAI,W,T
i,Ta,Crなどの金属を熔解、圧延、機械加工した
ものや、ITO,Ta2 5 ,TiO2 等の酸化物を焼
結・成型したもの、あるいはSiO2 を加工したもの
に、Cu製のバッキングプレート2aが貼着された構成
を有している。このバッキングプレート2aは、後述の
薄膜形成動作中、ターゲット2の温度が上昇しないよう
に、水冷されるようになっている。
The target 2 is, for example, AI, W, T
Metals such as i, Ta, and Cr are melted, rolled, machined, oxides such as ITO, Ta 2 O 5 , and TiO 2 are sintered and molded, or SiO 2 is processed. The backing plate 2a made of the product is attached. The backing plate 2a is water-cooled so that the temperature of the target 2 does not rise during a thin film forming operation described later.

【0020】上記マグネット3部は、フェライト系やレ
アアース系の永久磁石、あるいは電磁石からなるマグネ
ット…と、これら各マグネット3aを支持するヨーク3
bからなり、マグネトロン放電を発生させるための磁気
回路を形成するものである。このマグネット部3は、図
示しないモータ等の駆動系にて、下方に配された上記タ
ーゲット2の上面に沿ってA−B方向へ、一定周期で揺
動されるようになっており、これにて、図中一点鎖線で
示すマグネトロン放電領域5も、マグネット部3の移動
に同期して揺動されるようになっている。尚、揺動させ
る際の周期としては、特に限定されるものではないが、
20〜30回/分が一般的である。
The magnet 3 is composed of a ferrite or rare earth permanent magnet or an electromagnet, and a yoke 3 for supporting the magnets 3a.
b) to form a magnetic circuit for generating magnetron discharge. The magnet unit 3 is oscillated at a constant cycle in the AB direction along the upper surface of the target 2 arranged below by a drive system such as a motor (not shown). The magnetron discharge area 5 shown by the alternate long and short dash line in the figure is also oscillated in synchronization with the movement of the magnet portion 3. The period of rocking is not particularly limited,
20 to 30 times / min is common.

【0021】上記シールド板4は、長方形状をなし、上
記マグネトロン放電領域5とほぼ同じ面積を有する開口
部4aが形成されている。マグネトロン放電領域5と、
マグネトロン放電領域5から放出される、図中矢印6に
て示す基板1に対して垂直に入射するスパッタ粒子の放
出領域とはほぼ対応している。そして、上述のマグネッ
ト部3と同様に、図示しないモータ等の駆動系にて、タ
ーゲット2に対して平行関係にあるA−B方向に、上記
マグネット部3の揺動周期と同一周期にて、同一方向
に、詳細には、シールド板4の開口部4aとマグネトロ
ン放電領域5とが常に対向した状態となるように、揺動
されるようになっている。
The shield plate 4 has a rectangular shape and has an opening 4a having substantially the same area as the magnetron discharge region 5. Magnetron discharge region 5,
The emission region of the sputtered particles emitted from the magnetron discharge region 5 and perpendicularly incident on the substrate 1 shown by an arrow 6 in the drawing substantially corresponds to the emission region. Then, similarly to the magnet unit 3 described above, in a drive system such as a motor (not shown), in the AB direction parallel to the target 2, at the same period as the swing period of the magnet unit 3, In particular, the opening 4a of the shield plate 4 and the magnetron discharge region 5 are swung in the same direction so that they are always opposed to each other.

【0022】上記シールド板4の材質としては、特に限
定されるものではないが、SUS,Ti,Al等が好ま
しく、また、シールド板4の厚さとしては、シールド効
果があればよく、具体的には2〜3mmが望ましい。そ
して、シールド板4と基板1との距離があまり離れすぎ
ると、後述する薄膜形成動作の際に、図中矢印7にて示
す基板1に斜めに入射するスパッタ粒子の遮蔽効果が弱
く、一方、あまり近すぎるとシールド板4と基板1とが
接触する可能性があるので、シールド板4と基板1との
距離は、10〜15mm程度に設定されている。また、
シールド板4の表面に付着した膜が剥離し難いように、
ドライブラストやウエットブラストで梨子地に表面処理
されている。
The material of the shield plate 4 is not particularly limited, but SUS, Ti, Al or the like is preferable, and the shield plate 4 may have any thickness as long as it has a shield effect. 2 to 3 mm is desirable. If the distance between the shield plate 4 and the substrate 1 is too large, the effect of shielding sputtered particles obliquely incident on the substrate 1 as indicated by an arrow 7 in the drawing is weak during a thin film forming operation described later, while If it is too close, the shield plate 4 and the substrate 1 may come into contact with each other, so the distance between the shield plate 4 and the substrate 1 is set to about 10 to 15 mm. Also,
Make sure that the film attached to the surface of the shield plate 4 does not easily peel off.
It is surface-treated on Nashiji by dry-blasting or wet-blasting.

【0023】上記構成において、本マグネトロンスパッ
タ装置により、薄膜形成を行う際には、まず、ガラス等
からなる基板1を、基板保持台10の上に載置し、チャ
ンバー内を図示しないクライオポンプやターボ分子ポン
プにて10-6torr以下の高真空に排気する。次い
で、チャンバー内にArガスや、ArガスとN2 ガス、
またはArガスとO2 ガス等の混合ガスを導入し、チャ
ンバー内の圧力を3〜5×10-3torr程度に調整
し、この状態で、ターゲット2にターゲット2の材料に
応じ、ターゲット2が金属からなる場合は数百Vの直流
電圧、あるいは絶縁物からなる場合は高周波電圧を印加
する。これにより、基板1とターゲット2との間の空間
はグロー放電状態となる。
In the above structure, when a thin film is formed by the present magnetron sputtering apparatus, first, the substrate 1 made of glass or the like is placed on the substrate holding table 10 and the inside of the chamber is controlled by a cryopump or a pump (not shown). A turbo molecular pump is used to evacuate to a high vacuum of 10 -6 torr or less. Next, Ar gas, Ar gas and N 2 gas,
Alternatively, a mixed gas such as Ar gas and O 2 gas is introduced, the pressure in the chamber is adjusted to about 3 to 5 × 10 −3 torr, and in this state, the target 2 is changed depending on the material of the target 2. A direct current voltage of several hundreds V is applied when made of metal, or a high frequency voltage is applied when made of an insulator. As a result, the space between the substrate 1 and the target 2 is in a glow discharge state.

【0024】グロー放電状態となると、前記Arガスは
正イオンと電子に分離してプラズマが生じ、プラズマ中
の正イオン、即ちAr+ イオンはグロー放電電界で加速
され、陰極であるターゲット2の表面に衝突する。これ
により、ターゲット2の材料の結晶格子を構成する原子
が相互に衝突を繰り返し、その結果、ターゲット2の表
面からターゲット2の材料原子が放出されるスパッタリ
ング現象がおこる。本マグネトロンスパッタ装置におい
ては、ターゲット2の上方に、磁気回路を形成するマグ
ネット部3が配されているので、マグネット部3により
生じた磁場中に電子が封じ込められ、非常に電子密度の
高いマグネトロン放電領域5が形成されることとなり、
このマグネトロン放電領域5内でプラズマ中のAr+
オンが集中的にターゲット2の表面に衝突し、高速でス
パッタが行われる。
In the glow discharge state, the Ar gas is separated into positive ions and electrons to generate plasma, and the positive ions in the plasma, that is, Ar + ions, are accelerated by the glow discharge electric field, and the surface of the target 2 which is the cathode. Clash with. As a result, the atoms constituting the crystal lattice of the material of the target 2 repeatedly collide with each other, and as a result, a sputtering phenomenon occurs in which the material atoms of the target 2 are emitted from the surface of the target 2. In the present magnetron sputtering apparatus, since the magnet section 3 forming the magnetic circuit is arranged above the target 2, electrons are confined in the magnetic field generated by the magnet section 3 and the magnetron discharge having a very high electron density. Area 5 will be formed,
In the magnetron discharge region 5, Ar + ions in plasma collide intensively with the surface of the target 2 and high speed sputtering is performed.

【0025】ターゲット2からスパッタされて基板1へ
と放出されるスパッタ粒子には、図中、矢印6にて示す
基板1に対してほぼ垂直に入射するスパッタ粒子と、矢
印7にて示す基板1に対して斜め方向から入射するスパ
ッタ粒子とがある。
The sputtered particles sputtered from the target 2 and emitted to the substrate 1 include sputtered particles that enter the substrate 1 substantially perpendicularly to the substrate 1 as shown by an arrow 6 and substrate 1 as shown by an arrow 7 in the figure. There are sputtered particles that are incident from an oblique direction.

【0026】上述したように、本マグネトロンスパッタ
装置においては、マグネット部3が、スパッタ2に沿っ
てA−B方向に揺動されており、シールド板4が、マグ
ネット部3の揺動に伴うマグネトロン放電領域5の揺動
に合わせ、マグネトロン放電領域5とシールド板4に設
けられた開口部4aとが対向した状態となるよう同一周
期にて同一方向へ揺動されているので、マグネトロン放
電領域5でのターゲット2よりスパッタされたスパッタ
粒子の内、斜め方向から入射するものは、シールド板4
にて遮蔽されてシールド板4の上面に付着し、垂直方向
から入射したスパッタ粒子粒子のみが、シールド板4に
設けられている開口部4aを通って基板1に付着し、薄
膜を形成する。
As described above, in the present magnetron sputtering apparatus, the magnet portion 3 is swung in the AB direction along the sputter 2, and the shield plate 4 is moved by the swing of the magnet portion 3. In accordance with the swing of the discharge region 5, the magnetron discharge region 5 and the opening 4a provided in the shield plate 4 are swung in the same direction in the same cycle so as to face each other. Among the sputtered particles sputtered from the target 2 in FIG.
Only the sputtered particles that are shielded by and adhere to the upper surface of the shield plate 4 and are incident from the vertical direction adhere to the substrate 1 through the openings 4a provided in the shield plate 4 and form a thin film.

【0027】したがって、このように形成された薄膜
は、図3に示すように、垂直に入射した垂直入射スパッ
タ粒子r1 から形成された緻密な垂直入射膜R1 のみに
て形成されたものとなる。
Therefore, the thin film thus formed is, as shown in FIG. 3, formed only by the dense vertical incident film R 1 formed from vertically incident vertically incident sputtered particles r 1. Become.

【0028】このように、本実施例のマグネトロンスパ
ッタ装置においては、基板保持台10と、ターゲット2
との間に、マグネット部3にて形成されるマグネトロン
放電領域5のほぼ同じ面積の開口部4aが形成されたシ
ールド板4が配設されており、このシールド板4の開口
部4aとマグネトロン放電領域5とが、常に対向した状
態となるように、マグネット部3とシールド板4とが同
一方向へ同一周期にて揺動されるようになっている。し
たがって、マグネトロン放電領域5でのターゲット2よ
りスパッタされたスパッタ粒子のうち、斜めに入射する
スパッタ粒子は、シールド板4にて遮蔽され、垂直に入
射するスパッタ粒子のみが、シールド板4の開口部4a
を通って、基板1に付着するようになる。これにより、
基板1に形成される薄膜は、垂直に入射した垂直入射ス
パッタ粒子r1 のみが積層された緻密な垂直入射膜R1
からなるものとなり、基板の面方向及び高さ方向での膜
質が均一な薄膜となる。
As described above, in the magnetron sputtering apparatus of this embodiment, the substrate holding table 10 and the target 2 are used.
And a shield plate 4 in which an opening 4a having substantially the same area of the magnetron discharge region 5 formed in the magnet portion 3 is formed, and the opening 4a of the shield plate 4 and the magnetron discharge. The magnet section 3 and the shield plate 4 are swung in the same direction and at the same cycle so that the area 5 and the area 5 always face each other. Therefore, among the sputtered particles sputtered from the target 2 in the magnetron discharge region 5, the obliquely incident sputtered particles are shielded by the shield plate 4, and only the vertically incident sputtered particles are opened in the opening portion of the shield plate 4. 4a
And then adhere to the substrate 1. This allows
The thin film formed on the substrate 1 is a dense vertical incident film R 1 in which only vertically incident normal incident sputtered particles r 1 are laminated.
Thus, a thin film having uniform film quality in the surface direction and the height direction of the substrate is obtained.

【0029】また、本実施例のマグネトロンスパッタ装
置においては、斜め方向から入射するスパッタ粒子を遮
蔽するシールド部として、基板1の上面を覆うようなシ
ールド板4が設けられているが、この構成に限定される
ものではない。但し、このような板状の構成とすること
で、基板1に対して斜めに進むスパッタ粒子は、シール
ド板の上面に付着することとなり、例えば、シールド部
が、基板保持台10とターゲット2との間に、高さ方向
に設けられた壁状のものが揺動される構成に比べ、シー
ルド部に付着したスパッタ粒子が剥離して基板上に落下
し、基板1を汚染させるという恐れが少なく、この結
果、剥離した膜の付着による膜質低下を生じることなく
薄膜を形成できる。
Further, in the magnetron sputtering apparatus of this embodiment, the shield plate 4 for covering the upper surface of the substrate 1 is provided as the shield portion for shielding the sputtered particles incident from the oblique direction. It is not limited. However, with such a plate-like structure, the sputtered particles traveling obliquely with respect to the substrate 1 are attached to the upper surface of the shield plate, and for example, the shield part is formed on the substrate holding table 10 and the target 2. There is less risk that sputtered particles adhering to the shield part will peel off and fall onto the substrate to contaminate the substrate 1 as compared with the configuration in which a wall-shaped object provided in the height direction is swung between As a result, a thin film can be formed without causing deterioration of film quality due to adhesion of the peeled film.

【0030】また、本実施例のマグネトロンスパッタ装
置においては、マグネトロン放電領域5の揺動が、矩形
のマグネット部3をターゲット2に沿って移動させるこ
とで成されているので、ターゲット2の寿命が延びて交
換サイクルが長くなり、装置の使い勝手が向上されてい
る。
In the magnetron sputtering apparatus of this embodiment, the magnetron discharge region 5 is swung by moving the rectangular magnet portion 3 along the target 2, so that the life of the target 2 is increased. As a result, the replacement cycle is extended and the usability of the device is improved.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の請求項1記載の薄膜形成方法
は、以上のように、薄膜を形成する際、マグネトロン放
電領域にてスパッタされたスパッタ粒子のうちの基板に
対してほぼ垂直に進む粒子を通過させる一方、基板に対
して斜めに進む粒子を遮蔽するシールド部を、基板とス
パッタターゲットとの間に介装し、かつ、このシールド
部を上記マグネトロン放電領域の揺動に合わせて揺動さ
せるものである。
As described above, in the thin film forming method according to the first aspect of the present invention, when forming a thin film, of the sputtered particles sputtered in the magnetron discharge region, the particles progress substantially perpendicularly to the substrate. A shield part is provided between the substrate and the sputter target, which shields particles that pass diagonally with respect to the substrate while allowing the particles to pass through, and the shield part is shaken in accordance with the swing of the magnetron discharge region. It is something to move.

【0032】この方法により、基板に対してほぼ垂直に
進む粒子のみがこのシールド部を通過して基板に付着す
るようになり、基板の面方向、及び高さ方向での膜質が
均一な薄膜を形成することができるという効果を奏す
る。
According to this method, only particles that proceed almost perpendicularly to the substrate pass through the shield portion and adhere to the substrate, and a thin film having uniform film quality in the plane direction and the height direction of the substrate is formed. There is an effect that it can be formed.

【0033】請求項2記載の薄膜形成装置は、以上のよ
うに、上記請求項1の方法を効果的に実現できる装置で
あって上記基板保持台とスパッタターゲットとの間に、
基板に対してほぼ垂直に進むスパッタ粒子の放出領域に
ほぼ対応する大きさの開口部が形成されると共に、この
開口部と上記マグネトロン放電領域とが対向するように
マグネトロン放電領域の揺動に合わせて揺動されるシー
ルド板が設けられている構成である。
As described above, the thin film forming apparatus according to the second aspect is an apparatus capable of effectively realizing the method according to the first aspect, and is provided between the substrate holder and the sputtering target.
An opening having a size substantially corresponding to the emission area of the sputtered particles traveling substantially perpendicular to the substrate is formed, and the opening is aligned with the oscillation of the magnetron discharge area so that the opening and the magnetron discharge area face each other. This is a configuration in which a shield plate that is swung by the vertical axis is provided.

【0034】これによれば、シールド部が開口部が形成
された板状のシールド板からなるため、基板に対して斜
めに進むスパッタ粒子は、シールド板の上面に付着する
こととなり、例えばシールド部が、基板保持台とスパッ
タターゲットとの間に、高さ方向に設けられた壁状のも
のからなる構成に比べ、シールド部に付着したスパッタ
粒子が剥離して基板上に落下し、基板を汚染させるとい
う恐れが少なく、この結果、剥離した膜の付着による膜
質低下を生じることなく薄膜を形成できるという効果を
奏する。
According to this, since the shield part is composed of a plate-shaped shield plate having an opening formed therein, sputtered particles traveling obliquely with respect to the substrate adhere to the upper surface of the shield plate, for example, the shield part. However, compared to a structure that consists of a wall-shaped object that is provided in the height direction between the substrate holder and the sputter target, sputter particles adhering to the shield part peel off and fall onto the substrate, contaminating the substrate. There is little fear of causing this, and as a result, there is an effect that a thin film can be formed without causing deterioration of film quality due to adhesion of the peeled film.

【0035】また、上記請求項3の構成によれば、上記
請求項2の薄膜形成装置において、マグネトロン放電領
域の揺動が、矩形のマグネット部をスパッタターゲット
に沿って移動させることで成されているので、スパッタ
ターゲットの寿命が延びて交換サイクルが長くなり、薄
膜形成装置の使い勝手が向上されるという効果を奏す
る。
According to the structure of claim 3, in the thin film forming apparatus of claim 2, the magnetron discharge region is swung by moving the rectangular magnet portion along the sputtering target. As a result, the life of the sputter target is extended, the replacement cycle is lengthened, and the usability of the thin film forming apparatus is improved.

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

【図1】本発明の一実施例における薄膜形成装置の断面
図で、(a)はマグネット部及びシールド板が一方向に
移動している状態、(b)はマグネット部及びシールド
板が別方向に移動している状態を示す図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a state in which a magnet part and a shield plate are moving in one direction, and (b) is a magnet part and a shield plate in different directions. It is a figure which shows the state which is moving to.

【図2】上記薄膜形成装置の平面図で、図1に応じて、
(a)はマグネット部及びシールド板が一方向に移動し
ている状態、(b)はマグネット部及びシールド板が別
方向に移動している状態を示す図である。
FIG. 2 is a plan view of the thin film forming apparatus, and according to FIG.
FIG. 6A is a diagram showing a state where the magnet part and the shield plate are moving in one direction, and FIG. 6B is a diagram showing a state where the magnet part and the shield plate are moving in another direction.

【図3】上記薄膜形成装置により形成された薄膜の構造
を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a structure of a thin film formed by the thin film forming apparatus.

【図4】従来の薄膜形成装置の断面図で、(a)は基板
保持台が一方向に移動している状態、(b)は基板保持
台が別方向に移動している状態を示す図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional thin film forming apparatus, in which (a) shows a state in which a substrate holder is moving in one direction, and (b) shows a state in which the substrate holder is moving in another direction. Is.

【図5】上記従来の薄膜形成装置の平面図で、図4に応
じて、(a)は基板保持台が一方向に移動している状
態、(b)は基板保持台が別方向に移動している状態を
示す図である。
5A and 5B are plan views of the above-described conventional thin film forming apparatus, and FIG. 5A shows a state where the substrate holder is moving in one direction, and FIG. 5B is a substrate holder moving in the other direction. It is a figure which shows the state which is doing.

【図6】従来の他の薄膜形成装置の断面図で、(a)は
マグネット部が一方向に移動している状態、(b)はマ
グネット部が別方向に移動している状態を示す図であ
る。
6A and 6B are cross-sectional views of another conventional thin film forming apparatus, in which FIG. 6A shows a state where the magnet portion is moving in one direction, and FIG. 6B is a diagram showing a state where the magnet portion is moving in another direction. Is.

【図7】上記従来の他の薄膜形成装置の平面図で、図6
に応じて、(a)は基板保持台が一方向に移動している
状態、(b)は基板保持台が別方向に移動している状態
を示す図である。
FIG. 7 is a plan view of another conventional thin film forming apparatus described above.
3A is a diagram showing a state where the substrate holder is moving in one direction, and FIG. 3B is a diagram showing a state where the substrate holder is moving in another direction.

【図8】図6の従来の薄膜形成装置により形成された薄
膜の構造を示す説明図である。
8 is an explanatory view showing a structure of a thin film formed by the conventional thin film forming apparatus of FIG.

【符号の説明】 1 基板 2 ターゲット(スパッタターゲット) 3 マグネット部 4 シールド板(シールド部) 4a 開口部 5 マグネトロン放電領域 10 基板保持台 r1 垂直入射スパッタ粒子(基板に対してほぼ垂直に
進む粒子) r2 斜め入射スパッタ粒子(基板に対して斜めに進む
粒子) R1 垂直入射膜 R2 斜め入射膜
[Explanation of Codes] 1 substrate 2 target (sputtering target) 3 magnet part 4 shield plate (shield part) 4a opening 5 magnetron discharge region 10 substrate holding table r 1 normal incidence sputtered particles (particles that travel almost perpendicular to the substrate) ) R 2 obliquely incident sputtered particle (particle obliquely advancing to the substrate) R 1 normal incident film R 2 oblique incident film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マグネトロン放電領域を揺動させながら、
マグネトロン放電領域でスパッタターゲットからスパッ
タされたスパッタ粒子を基板表面に付着させて薄膜を形
成する薄膜形成方法において、 薄膜を形成する際、マグネトロン放電領域にてスパッタ
されたスパッタ粒子のうちの基板に対してほぼ垂直に進
む粒子を通過させる一方、基板に対して斜めに進む粒子
を遮蔽するシールド部を、基板とスパッタターゲットと
の間に介装し、かつ、このシールド部を上記マグネトロ
ン放電領域の揺動に合わせて揺動させることを特徴とす
る薄膜形成方法。
1. While rocking a magnetron discharge region,
In the thin film forming method, in which the sputtered particles sputtered from the sputter target in the magnetron discharge region are adhered to the substrate surface to form a thin film, when forming a thin film, one of the sputtered particles sputtered in the magnetron discharge region A particle that travels in a direction substantially perpendicular to the substrate while blocking a particle that travels obliquely with respect to the substrate is interposed between the substrate and the sputter target, and this shield is used to oscillate the magnetron discharge region. A method for forming a thin film, which comprises oscillating according to the movement.
【請求項2】基板を保持する基板保持台と、スパッタタ
ーゲットと、マグネトロン放電を発生させるための磁気
回路を形成するマグネット部とが設けられており、上記
マグネット部により形成されるマグネトロン放電領域を
基板に対して揺動させながら、マグネトロン放電領域で
スパッタターゲットからスパッタされ基板に向かって放
出されるスパッタ粒子を基板表面に付着させて薄膜を形
成する薄膜形成装置において、 上記基板保持台とスパッタターゲットとの間に、基板に
対してほぼ垂直に進むスパッタ粒子の放出領域にほぼ対
応する大きさの開口部が形成されると共に、この開口部
と上記マグネトロン放電領域とが対向するようにマグネ
トロン放電領域の揺動に合わせて揺動されるシールド板
が設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。
2. A substrate holding table for holding a substrate, a sputter target, and a magnet section for forming a magnetic circuit for generating magnetron discharge are provided, and a magnetron discharge region formed by the magnet section is provided. In a thin film forming apparatus for forming a thin film by adhering sputtered particles, which are sputtered from a sputter target in a magnetron discharge region and emitted toward the substrate, to a surface of the substrate while swinging with respect to the substrate, the substrate holder and the sputter target are provided. An opening having a size substantially corresponding to the emission area of the sputtered particles advancing substantially perpendicular to the substrate is formed between the magnet and the magnetron discharge area so that the opening and the magnetron discharge area face each other. Thin-film type, which is provided with a shield plate that is swung in accordance with the swing of the Equipment.
【請求項3】上記マグネトロン放電領域の揺動が、矩形
のマグネット部をスパッタターゲットに沿って移動させ
ることで成されていることを特徴とする上記請求項2記
載の薄膜形成装置。
3. The thin film forming apparatus according to claim 2, wherein the magnetron discharge region is swung by moving a rectangular magnet portion along a sputtering target.
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