JP2580149B2 - スパツタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は磁気記録媒体の製造の如き強磁性体等の薄膜
生成手段に用いられるスパッタ装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種スパッタ装置としては、第３図に示す様
なもの（例えば特開昭61−284573号所載の装置）が開発
されるに至っている。

すなわち、同図に示すものは、平面円形リング状の内
側ターゲット４と外側ターゲット4aとを同心状に配置せ
しめて、両ターゲット４、4aの各スパッタ面12、12a間
の磁界空間部７内にプラズマ空間を発生させるものであ
る。

従って、該手段によればターゲット４、4aの配置態様
が従来の所謂平板マグネトロンスパッタ装置と同様とな
って装置構成の簡略化が図れ、またそのスパッタ作業は
従来の対向ターゲット式スパッタ装置と同様な原理によ
り低圧スパッタガス雰囲気内で効率良く行え、しかもタ
ーゲットの利用効率が向上するという利点が得られる。

然して、前記の型式の装置に於いては、プラズマが発
生される空間部７に対して第４図の如くバッキングプレ
ート１を直面させておけば、ターゲット４、4aと同電位
にあるバッキングプレート１から空間部７内へ放出され
る二次電子がＥ×Ｂドリフト移動しながらバッキングプ
レート１の表面付近に閉込められて、その付近のプラズ
マ密度を高めてしまうために、バッキングプレート１自
体が通常のマグネトロンスパッタと同様な原理でスパッ
タされる現象が生じ、その結果該バッキングプレート１
の材料成分が基板13の表面の生成膜中に混入されて生成
薄膜の品質の低下を来たす難点が生じる。

従って、従来に於いては前記難点を解消するために、
先の第３図の如くターゲット４、4a間の空間部７の下方
にスパッタを不可とするアノード20を設ける手段が採用
されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、前記従来の手段に於いては、バッキングプ
レート１のスパッタ浸食を防止する策としてアノード20
（陽極）を設けてなるために、該アノード20には空間部
７内に発生せしめたプラズマ内のスパッタ粒子、即ちタ
ーゲット原子等が一方的に付着、堆積するという無駄な
現象が生じる。

従って、従来では前記の様な現象の下、スパッタせし
めたターゲット原子を空間部７の外方側の基板13に対し
て効率良く付着させることができないこととなり、所定
の薄膜生成作業の効率低下を来すという問題点を有して
いたのである。

本発明は上記の如き従来の問題点に鑑みて考案された
もので、その目的とするところは、バッキングプレート
等の不当なスパッタ現象を防止させるに際して、両ター
ゲット間の空間部内に発生せしめたスパッタ粒子がター
ゲットの背面側に設けられた部材に対して一方的に付
着、吸収される様な無駄な現象を生じさせることなく、
スパッタ作業による所定の薄膜生成効率を向上させる点
にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は従来のアノード電極に代えてカソード（陰
極）を採用して、該電極部分に一方的に付着されていた
スパッタ粒子を積極的にスパッタさせて該スパッタ粒子
を薄膜生成に利用させることにより、上記従来の問題点
を解決せんとして構成されたものである。

すなわち、本発明の構成の要旨は、両ターゲット４、
4aの背面部側から磁界空間部７に対面させた状態で設け
た中間電極６を、前記空間部７に発生される空間プラズ
マのスパッタ粒子が該中間電極６に付着する速度よりも
低速のスパッタが行われるべく前記両ターゲット４、4a
よりも低電圧の陰極として構成した点にある。

（作用） すなわち、上記構成を特徴とするスパッタ装置に於い
ては、両ターゲット４、4aのスパッタによって磁界空間
部７内に発生されたターゲット４、4aのスパッタ粒子の
一部が中間電極６の表面部に付着することとなるが、一
方該中間電極６はスパッタ現象を生じてその表面に付着
されたスパッタ粒子を再スパッタするために、該スパッ
タ粒子は再度空間部７内に放出され、これによって所定
の薄膜生成速度が高速で行われることとなる。

尚、中間電極６の表面部のスパッタ浸食速度は、空間
部７側から中間電極６の表面にスパッタ粒子が付着する
速度よりも小さいために、中間電極６自体の材料成分が
スパッタされて空間部７内に放出される様なことはな
い。

また、前記中間電極６側のスパッタ現象によって該中
間電極６から放出される二次電子は中間電極６の表面上
をＥ×Ｂドリフトで移動してスパッタガスのイオン化を
促進するために、これによって磁界空間部７内のプラズ
マ密度が一層高くなる作用をも生じる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図に於いて、１、1aは両者間にリング状の溝部２
を形成すべく同心状に設けられた銅製等の一対のバッキ
ングプレートを示し、中央部側のプレート１は上部閉塞
状の略円筒状に形成され、又他方のプレート1a側は中間
円板状である。３、3aは前記プレート１、1aの各表面上
に設けられた円柱状の内側ヨーク並びにリング状の外側
ヨークを夫々示す。

４、4aは夫々大きさの異なる円形リング状に形成され
た強磁性体等からなる一対のターゲットを示し、一方の
内側ターゲット４は内側ヨーク３の外周に嵌合され、又
他方の外側タゲット4aは外側ヨーク3aの内周側に嵌合さ
れて各バッキングプレート１、1aの表面上に取付けられ
てなる。７は前記内側ターゲット４の外周のスパッタ面
12と外側ターゲット4aの内周のスパッタ面12aとの両者
間に形成された空間部を示し、該空間部７には磁石９、
9a、9bによって各スパッタ面12、12aと略直交する方向
の磁界（例えば270 Oe.）が形成されている。11はバッ
キングプレート１、1aの下方に別途設けられたヨークを
示し、該ヨーク11には前記両ターゲット４、4aを陰極と
すべく電圧を印加するための電圧可変の電源15が接続さ
れている。

６は前記バッキングプレート１、1aの両者間の溝部２
内に位置してその上端面が空間部７と対面すべくボルト
等にって絶縁体14を介して取付けられた中間電極を示
し、該中間電極６は前記ターゲット４、4aへの印加電圧
よりも低い負の電圧が印加されるべく前記電源15と電圧
調整手段16を介して接続されている。

５、5aは前記ヨーク３、3aを覆設すべく各ヨーク３、
3aの外方に設けられたグランドシールド板を示し、該シ
ールド板５、5aはヨーク３、3aやバッキングプレート1a
等とは絶縁された状態で接地されている。10、10aは前
記バッキングプレート１の下方側に別途設けられた冷却
装置を示す。

本実施例は以上の構成からなり、次にその使用法並び
に作用について説明する。

先ず、前記装置の周辺雰囲気をアルゴン等のスパッタ
ガスの低圧雰囲気状態とした後に、両ターゲット４、4a
を陰極とすべく電圧V_Tを印加させることにより、両ター
ゲット４、4aをスパッタせしめれば、両ターゲット４、
4a間の磁界空間部７内では該ターゲット４、4aの金属原
子、二次電子、及びアルゴンガスイオン等が飛散したプ
ラズマ状態が発生する。

従って、前記プラズマ空間内のスパッタ放出されたタ
ーゲット金属原子は空間部７の上方に設けられた基板13
の表面に到達して均一状態に付着することとなって所定
の薄膜形成が行える。また、その際空間部７内に発生さ
れたプラズマ空間内のターゲット金属原子等の一部は中
間電極６の表面側に衝突して付着、堆積する現象を生じ
る。

一方、中間電極６には予め両ターゲット４、4aよりも
低電圧の負の電圧V_Eを印加させて陰極としておく。すな
わち、例えばV_T＝600ボルト、V_E＝350ボルト、の如く設
定する。従って、前記中間電極６の表面部に於いてもマ
グネトロン放電が生じるために、該中間電極６の表面に
付着されたスパッタ粒子が前記マグネトロン放電によっ
て再スパッタされて空間部７側に再度放出されるのであ
る。すなわち、中間電極６の表面部に於いてはターゲッ
ト４、4aの金属原子等の付着現象を生じると共に、該付
着された金属原子等が再度スパッタされて空間部７内に
放出されることを繰り返し行い、これによって基板13で
の薄膜生成速度が高速となるのである。

而して、前記中間電極６はターゲット４、4aのスパッ
タ面12、12aに於けるスパッタよりも抑制された状態に
なるために、該中間電極６へのスパッタ粒子の付着速度
の方が、スパッタによる浸食速度よりも高速となって、
中間電極６自体がスパッタされる様なことは好適に回避
される。よって、該中間電極６の材料成分が基板13に生
成される薄膜内に含有される様なことはない。

また、中間電極６から放出される二次電子はＥ×Ｂド
リフトで中間電極上を移動しながらスパッタガスのイオ
ン化を促進させる作用、即ちマグネトロン放電を生じる
こととなって、空間部７内のプラズマ密度が一層高くな
り、薄膜生成速度の高速化が一層図れることとなる。

尚、上記実施例に於いては、ターゲット４、4a及び中
間電極６の各印加電圧値を、夫々600Vと350Vに設定した
例を挙げたが、本発明に係る各印加電圧値は必ずしも上
記の如く限定されるものではない。本件出願人の実験に
よれば、材質が純鉄のターゲットの場合に、ターゲット
印加電圧を500V、中間電極への印加電圧を350Vとした場
合に中間電極６の表面に鉄の僅かな堆積が認められ、本
発明の意図する作用、効果が生じたことが確認できた。
また他の設定値での実験では、中間電極への印加電圧を
ターゲット印加電圧よりも概ね150〜250V程度低い値と
した場合に良好な結果が得られたが、これらの値はター
ゲットの材質やスパッタガス雰囲気等によってかなり左
右されることが確認された。従って、本発明はその具体
的な数値は問うものではない。

要は、中間電極６はターゲット４、4aの背面側で且つ
磁界空間部７と対面する位置に設けられて、空間部７に
発生される空間プラズマのスパッタ粒子が該中間電極６
に付着する速度よりも低速のスパッタが行われるべく前
記両ターゲット４、4aよりも低電圧の陰極として構成さ
れておればよい。よって、該中間電極６の具体的な取付
手段も決して上記実施例の如く限定されるものではな
い。

また、両ターゲット及び中間電極の電圧印加に際して
上記実施例の如く一個の電源を併用すれば装置の構成簡
略化が図れる利点が得られるが、本発明は当然ながらタ
ーゲットと中間電極とを別個の電源で印加してもよい。

更に、本発明はその他の各部の具体的な構成も決して
上記実施例の如く限定されず、これらは全て本発明の意
図する範囲内で設計変更自在である。すなわち、空間部
７に磁界を発生させるための磁石の配置は従来例として
の第３図の如き配置でもよいことは勿論のこと、両ター
ゲット４、4aの形状は円形リング状に限らず、例えば第
２図に示す如く長方形状のリング状にしてもよい。但
し、この場合には中間電極６の形状もこれに応じて変更
せねばならないことは言う迄もない。

その他、内側ターゲット４の内側に位置する内側ヨー
ク３は本発明の必須要件ではないが、該内側ヨーク３が
ターゲット４と同材質であれば、その上方のグランドシ
ールド板５を除去しても実用上は何ら支障ない。

（発明の効果） 叙上の様に、本発明は内側ターゲットと外側ターゲッ
トとの両スパッタ面間に形成された磁界空間部に対面さ
せて設けた中間電極を両ターゲットよりも低電圧の陰極
として、空間部から中間電極の表面部に付着されるター
ゲット原子等のスパッタ粒子をその付着速度よりも低速
で再スパッタさせる様に構成してなるために、該中間電
極のスパッタによって中間電極自体の成分が空間部側に
放出される様なことを適切に防止できて、生成薄膜の品
質を高品質に保つことができることは勿論のこと、中間
電極側には従来のアノードを用いた手段の如くターゲッ
ト原子等が一方的に付着堆積する様な無駄を生じること
なく、中間電極に付着されたターゲット原子等を再度の
スパッタによって薄膜生成に利用できることとなり、そ
の結果所定の薄膜生成速度が従来に比してかなり高速で
効率良く行えるという格別な効果を得るに至った。

しかも、本発明は前記中間電極側のスパッタによって
放出される二次電子により磁界空間部内のプラズマ密度
を一層高めることができて、より低ガス圧、低電圧の条
件下でのスパッタが可能となり、また薄膜生成作業を効
率を一層向上させることができるという効果をも有する
に至った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスパッタ装置の一実施例を示す概
略正面断面図。 第２図は他の実施例を示す概略平面図。 第３図及び第４図は従来例を示し、第３図（イ）は要部
概略正面断面図、第３図（ロ）は概略平面図、第４図は
要部概略正面断面図。 ４……内側ターゲット、4a……外側ターゲット ６……中間電極、７……磁界空間部 12、12a……スパッタ面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周側面をスパッタ面12とする内側ターゲ
   ット４の外方周囲に、前記スパッタ面12と対面した内周
   面をスパッタ面12aとするリング状の外側ターゲット4a
   が配置されて、該両ターゲット４、4aのスパッタ面12、
   12a間には両ターゲット４、4aのスパッタ時に空間プラ
   ズマが発生される磁界空間部７が形成されてなるスパッ
   タ装置であって、前記ターゲット４、4aの背面側で前記
   空間部７と対面する位置には中間電極６が設けられ、且
   つ該中間電極６は、空間部７に発生される空間プラズマ
   のスパッタ粒子が該中間電極６に付着する速度よりも低
   速のスパッタ浸食が行われるべく前記両ターゲット４、
   4aよりも低電圧の陰極として構成されてなることを特徴
   とするスパッタ装置。