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SPUTTERING SYSTEM FOR DEPOSITING THIN FILM AND METHOD FOR DEPOSITING THIN FILM

Foreign code F110002905
File No. S2008-0851-C0
Posted date May 9, 2011
Country WIPO
International application number 2009JP058976
International publication number WO 2009/139434
Date of international filing May 14, 2009
Date of international publication Nov 19, 2009
Priority data
  • P2008-127998 (May 15, 2008) JP
  • P2008-298064 (Nov 21, 2008) JP
  • P2009-016289 (Jan 28, 2009) JP
Title SPUTTERING SYSTEM FOR DEPOSITING THIN FILM AND METHOD FOR DEPOSITING THIN FILM
Abstract Provided are a facing target sputtering system and a method effective for each material wherein the pattern of a magnetic line of force can be varied easily between facing targets, and a plurality of types of sputtering, e.g. facing-mode facing target sputtering, compound-(facing plus magnetron) mode facing target sputtering, and the like, can be carried out easily. A sputtering system for depositing a thin film wherein a pair of target holders (2) each holding a target (1) are arranged so as to face each other, wherein a magnetic pole group consisting of a plurality of magnetic pole elements having at least different directions of magnetic pole is arranged on the back side of each target holder, the magnetic pole element is any of a permanent magnet (4), yokes (7, 8), an electromagnet (13), or a combination thereof, and a flux line pattern control means is provided for varying a flux line pattern (5) between targets arranged opposite to each other by moving at least a part of the magnetic pole elements or varying at least the strength or direction of magnetic field.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】 ターゲットが配置されたターゲットホルダーの一対を、前記ターゲット同士が対向するように配置させた薄膜作製用スパッタ装置であって、
 各々の前記ターゲットホルダーの前記ターゲットの配置面とは反対の裏面側には、少なくとも異なる磁極方向を有する複数の磁極要素からなる磁極群が配置され、
 前記磁極要素は、永久磁石、ヨーク、電磁石のいずれか、またはその組合せであり、
 前記磁極要素の少なくとも一部を移動、または磁界強度及び方向の少なくとも一方を変化させて、対向配置された前記ターゲット間の磁束線パターンを変化させる、磁束線パターン制御手段を有する、
ことを特徴とする薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項2】 前記磁極群の各々の磁極要素は、隣り合う磁極要素同士で磁極方向が交互に異なるように配置されている、
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項3】 前記磁極群は、異なる磁極方向の磁極要素が同心円状に配置されている、
ことを特徴とする請求項1または2記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項4】 前記磁極要素は、永久磁石またはヨークを少なくとも含み、
 前記磁極群中の複数の磁極要素の一部又は全部を移動させることにより、対向配置された前記ターゲット間の磁束線パターンを変えることができる、
ことを特徴とする請求項1~3いずれか記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項5】 前記磁極要素はヨーク及び磁石を少なくとも含み、前記磁石は永久磁石または電磁石であり、
 前記ヨークの少なくとも一部は移動可能であり、
 前記ヨークの少なくとも一部を移動させることにより、前記ターゲットホルダーの裏面と前記磁石の少なくとも一方から前記ヨークを離間させることが可能である、
ことを特徴とする請求項1~4いずれか記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項6】 前記ヨークは、
 一端が、前記ターゲットホルダーの裏面に接触または近接しており、
 他端が、前記磁石の、ターゲット裏面とは反対側の位置している磁極に磁気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項5記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項7】 前記ヨークが、前記ターゲットホルダーの裏面と前記磁石の少なくとも一方に近接しているときは、前記ターゲット間の磁束線パターンは複合モードであり、
 前記ヨークが、前記ターゲットホルダーの裏面と前記磁石の少なくとも一方から離間しているときは、前記ターゲット間の磁束線パターンは対向モードである、
ことを特徴とする請求項6記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項8】 前記磁極要素は、電磁石を少なくとも含み、
 前記電磁石の磁極性及びその強度の少なくとも一方を変化させることを可能とするよう電流の向き及び強さをコントロールするための装置をさらに有する、
ことを特徴とする、請求項1~7いずれか記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項9】 前記ターゲットホルダーは、回転軸が同一平面内にある2つ以上の回転可能な多角型ターゲットホルダーであり、
 その各面には、それぞれターゲットが設置され、各ターゲットホルダーの少なくとも1つを回転させることによりターゲットの対向する面を形成させ得るよう構成した、
ことを特徴とする請求項1~8いずれか記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項10】 前記ターゲットホルダーを対向配置させた機構を1つのモジュールとして、真空チャンバー内に1つ以上の前記モジュールを配設した、
ことを特徴とする、請求項1~9いずれか記載の薄膜作製用スパッタ装置。

【請求項11】 基板上に新たに薄膜を形成するにあたり、対向する一対のターゲット間の極性に従って磁束線を形成させた状態(対向モード)でスパッタを行い、引き続き、対向する一対のターゲット各々の表面にループ状の磁束線を形成させると共に対向するターゲット間にも磁束線を形成する状態(複合モード)でスパッタを行う、
ことを特徴とする薄膜作製方法。

【請求項12】 多層薄膜構造の薄膜作製方法であって、当該多層薄膜構造の少なくともその最下層の薄膜形成にあたり、まず対向モードでスパッタを行い、引き続き複合モードでスパッタする、
ことを特徴とする、請求項11記載の薄膜作製方法。

【請求項13】 請求項1~10いずれか記載の薄膜作製用スパッタ装置を用いた薄膜作製方法であって、
 基板上に新たに薄膜を形成するにあたり、前記磁束線パターン制御手段により対向する一対のターゲット間の極性に従って磁束線を形成させた状態(対向モード)でスパッタを行い、初期成長層を形成し、
 引き続き、前記磁束線パターン制御手段により対向する一対のターゲット各々の表面にループ状の磁束線を形成させると共に対向するターゲット間にも磁束線を形成する状態(複合モード)でスパッタを行う、
ことを特徴とする薄膜作製方法。

【請求項14】 請求項9記載の薄膜作製用スパッタ装置を用いた、多層薄膜構造の薄膜作製方法であって、
 前記多角柱型ターゲットホルダーの各ターゲットには、異なる材料が配置されており、
 少なくとも多層薄膜の最下層の薄膜の形成にあたり、前記磁束線パターン制御手段により対向する一対のターゲット間の極性に従って磁束線を形成させた状態(対向モード)でスパッタを行って初期成長層を形成し、
 引き続き、前記磁束線パターン制御手段により対向する一対のターゲット各々の表面にループ状の磁束線を形成させると共に対向するターゲット間にも磁束線を形成する状態(複合モード)でスパッタを行って薄膜を完成させ、
 次いで前記多角柱型ターゲットホルダーを回転させ、異なる種類の薄膜を形成させる、
ことを特徴とする薄膜作製方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • YAMAGUCHI UNIVERSITY
  • Inventor
  • MOROHASHI, Shinichi
IPC(International Patent Classification)
Specified countries AE(UTILITY MODEL),AG,AL(UTILITY MODEL),AM(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),AO(UTILITY MODEL),AT(UTILITY MODEL),AU,AZ(UTILITY MODEL),BA,BB,BG(UTILITY MODEL),BH(UTILITY MODEL),BR(UTILITY MODEL),BW(UTILITY MODEL),BY(UTILITY MODEL),BZ(UTILITY MODEL),CA,CH,CN(UTILITY MODEL),CO(UTILITY MODEL),CR(UTILITY MODEL),CU(INVENTOR'S CERTIFICATE),CZ(UTILITY MODEL),DE(UTILITY MODEL),DK(UTILITY MODEL),DM(UTILITY MODEL),DO(UTILITY MODEL),DZ,EC(UTILITY MODEL),EE(UTILITY MODEL),EG(UTILITY MODEL),ES(UTILITY MODEL),FI(UTILITY MODEL),GB,GD,GE(UTILITY MODEL),GH(UTILITY CERTIFICATE),GM,GT(UTILITY MODEL),HN,HR(CONSENSUAL PATENT),HU(UTILITY MODEL),ID,IL,IN,IS,JP(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),KG(UTILITY MODEL),KM,KN,KP(INVENTOR'S CERTIFICATE)(UTILITY MODEL),KR(UTILITY MODEL),KZ(PROVISIONAL PATENT)(UTILITY MODEL),LA,LC,LK,LR,LS(UTILITY MODEL),LT,LU,LY,MA,MD(UTILITY MODEL),ME,MG,MK,MN,MW,MX(UTILITY MODEL),MY(UTILITY-INNOVATION),MZ(UTILITY MODEL),NA,NG,NI(UTILITY MODEL),NO,NZ,OM(UTILITY MODEL),PG,PH(UTILITY MODEL),PL(UTILITY MODEL),PT(UTILITY MODEL),RO,RS(PETTY PATENT),RU(UTILITY MODEL),SC,SD,SE,SG,SK(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SM,ST,SV(UTILITY MODEL),SY,TJ(UTILITY MODEL),TM(PROVISIONAL PATENT),TN,TR(UTILITY MODEL),TT(UTILITY CERTIFICATE),TZ,UA(UTILITY MODEL),UG(UTILITY CERTIFICATE),US,UZ(UTILITY MODEL),VC(UTILITY CERTIFICATE),VN(PATENT FOR UTILITY SOLUTION),ZA,ZM,ZW,EP(AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,SE,SI,SK,TR),OA(BF(UTILITY MODEL),BJ(UTILITY MODEL),CF(UTILITY MODEL),CG(UTILITY MODEL),CI(UTILITY MODEL),CM(UTILITY MODEL),GA(UTILITY MODEL),GN(UTILITY MODEL),GQ(UTILITY MODEL),GW(UTILITY MODEL),ML(UTILITY MODEL),MR(UTILITY MODEL),NE(UTILITY MODEL),SN(UTILITY MODEL),TD(UTILITY MODEL),TG(UTILITY MODEL)),AP(BW(UTILITY MODEL),GH(UTILITY MODEL),GM(UTILITY MODEL),KE(UTILITY MODEL),LS(UTILITY MODEL),MW(UTILITY MODEL),MZ(UTILITY MODEL),NA(UTILITY MODEL),SD(UTILITY MODEL),SL(UTILITY MODEL),SZ(UTILITY MODEL),TZ(UTILITY MODEL),UG(UTILITY MODEL),ZM(UTILITY MODEL),ZW(UTILITY MODEL)),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM)
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