JPH01108374A - 陰極スパツタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は陰極スパッタリング装置に関する。

従来の技術： 混合酸化インジウム″！たは酸化スズからなるフィルム
を基材上へ沈積させることによって透明なヒートミラー
を製造する方法は公知である（ヨーロッパ特許第０　０
２０　４５６号明細書参照）。この場合沈積法としてス
パッタリング、熱蒸着、真空蒸着または電子照射による
ポリマー基材への低温沈積が使用され、沈積の間前記材
料の高い透明度および高い反射能全方するフィルムが直
接発生する範囲の酸素分圧が使用されろ。

この方法を実施するため使用する装置の場合、水冷ター
ゲットがガス入ロ全備える真空室内にビーム源から発生
したイオンビームに対し約４５°の角度で配置され、そ
の際スパッタされ几ターゲット材料はターゲットに対し
角度金もって配置したポリマー被覆基材の被覆に作用す
る。

さらにイオンビーム発生器を有するプラズマ発生装置が
公知であり（Ｄ、Ｍ、　ａｏｅｂｅ：ｔ、　Ｇ。

ＣａｍｐｂｅｌｌおよびＲ＋Ｗ、　ＣｏｎｎによろＪｏ
ｕｒｎａｌ　ｏｆＮｕｃｌｅａｒ　ｙａｔｅｒｉａｌ　
１２１　（１９８４）　２７７〜２８２、Ｎｏｒｔｈ　
Ｈｏ１ｌａｎｄ　Ｐｈｙ＋１１ｅｓ　Ｐｕｂｌｉｓｈｊ
、ｎｇ１）ｉｖｉｓｉｏｎ　、　　Ａｍｏｔｅｒｄａｍ
の論文参照）、このプラズマ発生装置は真空室と結合し
た別個の室内に配置され、その際この別個の室のほぼ円
筒形の室壁は陽極全形成し、プロセスガスの導入管全備
える。円筒形の室はリング状マグネットコイルによって
巻かれ、室壁を冷却する管と備える。電子エミッタ自体
は円筒室の本来の真空室と反対側の端部を閉鎖する壁部
に存在する。

さらにスパッタして基材に沈積させる材料を表面の１つ
に有する陰極を備えるスパッタリング速度の高い陰極ス
パッタリング装置が公知であり（米国特許第２，４１７
．２８８号明細書参照）、その際スパッタリング表面か
ら出てその表面に戻る磁力線が閉鎖ループの形を有する
放電領域を形成するようにマグネット装置が配置され、
スパッタリング表面から基材へ動くスパッタされた材料
の軌道の外側に陽極が配置され、被覆すべき基材に面す
るスパッタすべき陰極表面は平らであり、磁場を発生す
るマグネット装置は陰極の平らなスパッタリング表面と
反対側に配置される。

発明が解決しようとする課題： 本発明の目的は外部で発生したプラズマによる金属また
は誘電材料の高速スパッタリングおよび（または）蒸発
装置を得ることであり、その際ターゲット装置に供給し
うる電力がとくに大きく、構造が簡単であり、プラズマ
発生がターゲット装置と無関係に行われ、ターゲット電
圧およびターゲット電流が互いに独立に調節可能でなけ
ればならない。さらに常用の磁場に基く陰極スパッタリ
ングから外部供給プラズマによる陰極スパッタリングへ
の切替が可能でなければならない。最後に利用しうるタ
ーゲット厚さができるだけ大きく、その摩耗はできるだ
け均一でなければならない。

課題を解決するための手段： この目的は本発明により真空室がプラズマビーム発生装
置と結合し、プラズマビームをターゲットの表面へ向け
るマグネットと協力作用するターゲットを有し、プラズ
マビーム中のイオンをターゲットの表面に当って粒子を
スパッタするように加速する装置を備え、スパッタした
粒子で被覆するための基材を保持するため真空室の内部
に配置した基材ホルダを有し、最後にプラズマビームの
一部を基材へ偏向する装置を備えていることによって解
決される。

作用： プラズマビーム発生装置は管状陽極を後置した電子エミ
ッタ、プラズマビームを発生させるプロセスガス入口、
陽極とも真空室とも協力作用する接続管、およびさらに
プラズマビームを陽極を介してプロセス室へ配向および
案内するマグネット装置えるのが適当である。

有利な実施例によればプラズマ源、真空室内でプラズマ
ビームにさらされるターゲット、プラズマビームをター
ゲットの表面へ向けるマグネット、プラズマビーム中の
イオンをターゲットの表面へ加速してそこで粒子をスパ
ッタする′電圧源およびターゲット前面のケージ状基材
ホルダが備えられ、このホルダはプラズマビーム全包囲
し、被覆するための基材全保持する。

選択的に装置はプラズマビームを発生するため真空室と
結合する装置を有し、プラズマビームをターゲットの表
面へ偏向するマグ＄７）ｉ有する真空室に配置したター
ゲットおよびターゲット上の粒子をスパッタするためプ
ラズマビーム中のイオンをターゲットの表面へ加速する
装置ならびに基材をスパッタした粒子で被覆するように
基材を保持するため真空室に配置した基材ホルダを備え
、しかしその際ターゲットはプラズマビームの通路の外
側に配置される。

有利に真空室はその内部へ作用するプラズマビーム発生
装置と結合し、真空室内にターゲットおよび基材をその
被覆のため保持する基材ホルダ全備え、マグネット装置
によりプラズマビームをターゲットの表面へ偏向し、そ
の際プラズマビーム中のイオンをターゲットの表面へ当
ってそこから粒子をスパッタするように加速し、かつプ
ラズマビームの一部を分割して基材上へ偏向する方法が
使用される。

実施例： 本発明は種々の実施例が可能であり、その−部を図面に
より説明する。

第１図の被覆装置は吸出孔２を有する真空容器１からな
り、この容器１の内部には繰出しローラ３、巻取ロー２
４および被覆ローラ５が回転可能に支持される。真空容
器１は隔壁１８によって２つの室１６゜１７に分割され
、接続管１９が真空容器１内に隔壁１８と平行に横方向
に拡がり、この接続管１９金マグネツトコイル２１およ
び冷却蛇管全形成する管２２が巻ぎ、支持ブラケット２
４に隔壁１８および接続管１９に対し傾斜した配置でタ
ーゲット７が支持され、このターゲットは絶縁体１４．
１４Ａ。

電流および冷却水を導く２つの導管２５．２６を有し、
この導管は管２２と同様真空容器１の１つの端壁２７全
γ、８“２８″でシール下に貫通し、さらに被覆ロー２
５またはシート状基材１５の背後にマグネットコイル１
０６が配置される。

さらに被覆装置は真空容器１の他の端壁２８に固定配置
したレール２９を有し、このレールにマグネットコイル
６４．３０がそのコイルホルダ３１．３２により矢印Ａ
の方向に摺動可能に導かれる。マグネットコイル６４．
３０と同心に中空体として形成した陽極１１が備えられ
、その縦軸は接続管１９の縦軸と１線にあり、その真空
容器１の室１７と反対側の端部はヒータ１０を有する電
子エミッタ９を支持する絶縁体１４ｂで閉鎖されろ。

陽極１１はその真空容器１側の端部にフランジ３３會有
し、このフランジで陽極は真空容器１の端壁２８に支持
され、その際７う／ジ３３と端壁２８の間に絶縁体３４
が配置され、これによって管状陽極１１は接続管１９ま
たは端壁２８と電気的に絶縁される。中空体として形成
した陽極１１は横に半径方向外側へ拡がる導入口１３を
有し、冷却水が流れる蛇管１２によって包囲される。絶
縁体１４′ｏは水および電流導管３６．３６’・・・・
・・全備える孔板３５と固定的に結合する。

排気し友管状の発生室３γの内部で電子エミッタ９（九
とえば６ホウ化ランタンからなる）の大表面から電子が
放出され、陽極１１へ加速される。同時に導入口１３か
も発生室３７へ入るガスによって発生室３Ｔ内にプラズ
マが発生する。

発生室３７、接続管１９、端壁２７に固定した管部材２
０、ターゲット７、および被覆ローラ５を包囲し、また
はこれらの部材に支持され、もしくはこれら部材の後部
に固定したマグネットコイル３０，２１．２１′、６４
．１０６によって、プラズマは発生室３Ｔの電子エミッ
タ９とタービン）７または基材１５の間の管状領域に制
限される。この場合磁場は放出された１次電子が磁力線
に沿ってドリフトし、衝突？介してしか陽極１を達しな
いように作用し、その際ターゲットから放出された同様
イオン化に役立つ２次電子は捕集される。この場合発生
したイオンは同様磁力線に沿ってドリフトする。タービ
ン）７に強度の高い（Ａ／１２程度までの）イオン電流
が得られる。しかしイオンのエネルギーは比較的小さい
。

ターゲットＴに負電位を印加するとイオンはプラズマ周
辺層からタービン）７へ加速されろ。

磁場の変化によってプラズマビームＳ２を１８０°１で
曲げることができ、それゆえターゲット７の組込位置を
発生室３ＴもしくはプラズマビームＳの縦軸または接続
管１９、管部材２０に対してほぼ任意に選択することが
できる。

金属の陰極スパッタリングの場合、発生室３７へ導入口
１３を介してアルビンガスを導入し、アルビンプラズマ
を発生させ、ターゲット７へ１００ｖ〜１ｋＶの範囲の
電圧を印加する。

ターゲット表面はＤＣ−陰極スパッタリングのような条
件に支配され、その際比較可能の性質を有するスパッタ
リング層が得られる。しかしＤＣ−陰極スパッタリング
に比して次の利点が確認される： タービン）７に供給される電力が著しく大きい。たとえ
ば１Ａ／ｃ！ｎ２のイオンビームおよび７５０■の、タ
ーゲット電圧でターゲットに７５０Ｗ／ｃｌｌＬ２の表
面電力が得られる。これはＤＣ−マグネトロン−陰極ス
パッタリングの場合の数１０Ｗ／ｃＩｒＬ２の最大表面
電力と比較される。しＡ７５にってスパッタリング速度
が上昇する。銅に対して基材距離１００朋およびプラズ
マビーム直径同様１００關の場合、１２００＾／８の速
度が測定された。

ターゲット電流およびターゲット電圧は互いに独立に調
節可能であり、これに対しＤＣ−陰極スパッタリングの
場合２つの値は特性曲線を介して関連している。電流お
よび電圧の独立の調節可能性はターゲット電流を介して
スパッタリング速度を、ターゲット電圧を介してスパッ
タし次層の性質を互いに独立に制御しうる利点を有する
。

反応陰極スパッタリングの場合、基材１５の付近に導入
管３８を介して反応ガスが室１７へ導入され、物理的条
件は常用の反応陰極スパッタリングのそれと比較可能で
ある。反応ガスとしてはとくに酸素、チッ素、アンモニ
アまたはアセチレンが適する。

常用装置との重要な差はイオン化を誘起する電子が反応
陰極スパッタリングの場合ターゲットＴから供給され、
それゆえプロセスがターゲット宍面の化学的性質の変化
に非常に敏感に反応することである。ここに記載した本
発明の装置の場合、イオンは外部から供給され、系は極
めて安定に挙動する。

金属の陰極スパッタリングに対して挙げた利点はこの場
合も完全に発揮される。付加的利点は強力なプラズマビ
ームが導入した反応ガスの反応性を高める九め（反応ガ
ス原子の解離）利用されることにある。反応陰極スパッ
タリング法の際に原則的に必要な付加的絞り系、陽極お
よび陽極電流供給源はこの場合・不用である。

１つの実験によれば前記系により約１００Ｘ／ｅの速度
で亜硝酸アルミニウム層の被覆が得られ友。この速度は
反応ＤＣ−マグネトロンスパッタリングの際の約３倍で
あった。

ターゲット７の後方の磁場の減衰が十分な場合、プラズ
マビームを２つの部分ビームに分割することができ、そ
の１つは金属ターゲット７のスパッタリングに、第２は
反応ガスの活性化ｉたは基材１５のプラズマ処理に使用
することができる。この場合適当な圧力段階によって２
つの部分ビームの電子温度を独立に制御することができ
る。

高いエネルギー密度が達成される場合、ターゲット７の
冷却を十分弱くして適当なターゲットをプラズマビーム
によって融解し、蒸発させることもできる。この場合タ
ーゲット７は水平に、すなわち第２Ｂ図に示すように接
続管１９の縦軸と平行に配置しなければならない。

存在する強力なプラズマによって常用蒸発装置に比して
改善された性質を有する層が発生する。それはプラズマ
内で金属クラスタが破壊され、蒸発した金属原子が一部
イオン化されるからである。

装置面からはイオンまたは電子ビーム蒸発に比して高圧
を必要としないので（代表的電圧源８０ｖ１代表的ター
ゲット電圧７００Ｖ）、装置が簡単になる。

プラズマビームは任意の形で大表面積に発生させろこと
ができる。スキャン装置は必要がない。プラズマビーム
自体が擬似中性であることによって操作は著しく簡単に
なる。ビームを中性にする付加的装置は必要がない。

基材１５を一定組成の合金で被覆するため、相当するタ
ーゲット７を使用して陰極スバツタリ／′グを実施する
ことができる。しかし被覆すべき層の組成を変化したい
場合、個々の合金成分からなる種々のターゲット７を使
用し、大表面のプラズマげ−ムによってすべてのターゲ
ットをカバーするのが有利である。種々の高さの電圧を
個々のターゲットに印加することによって、基材１５ヘ
スバツタする層の所望の組成を調節することができる。

ここに使用するターゲット７の構造サイズを小さくする
ことによってたとえば部分ターゲットを２種の材料から
チェス盤状に配置し、被覆幅にわ友る組成の小さい変動
をもって基材１５への合金スパッタリング全達成するこ
とができる。

さらに多数のターゲットγ全プラズマビーム軸Ｓに対し
同心に、または磁力線ｍに対し垂直に配置１′ることが
できる。各ターゲットＴにビーム軸に対し対称のスパッ
タリング速度が発生するので、基材トにプラズマビーム
Ｓと平行に全被覆表面にわたって一定組成の種々のスパ
ッタ層成分が得られろ。

作業パラメータの選択が適当な場合さらに前記装置金金
属−イオン源として作業することができる。プラズマビ
ーム内でスパッタした金属原子のイオン化確率はとくに
プラズマ密度および電子温度の関数である。常用プラズ
マ密度の場合、中性分圧ｋ　３　Ｘ　１　［］−’　ｍ
ｂａｒへ低下することによって、電子温度をたとえばＣ
ｕ原子が数ｍの道程内ですでにプラズマによってイオン
化される程度に」二昇することができる。

ター・プツト７が磁力線に対し垂直に立つ場合、種々の
イオン種の質量およびエネルギーが異なるため、個々の
イオン種が磁力線を中心に回転する種々のラーモア半径
（たとえば磁場の強さ１００ガウスでＡｒ　＝　４ｃｍ
；　Ｃｕ　＝約１４α）が生ずる。それによって金属イ
オンａｔ分離することができる。

さらに第１図で説明すべきことは端壁２Ｔおよび隔壁１
８を貫通する導入管３８全備え、これによってガスをタ
ーゲット７と基材１５の間へ導入できることである。第
１図の実施例ではタービン）７は固定的に支持ブラケッ
ト２４に斜め位置で支持されているけれど、第２図の実
施例は第２Ａ図に示すようにターゲット７を支持ブラケ
ット２４で垂直方向に摺動する可能性金示し、さらに第
２．２　Ａ　％　２　Ｂ図の装置の場合ターゲット７は
その裏面にマグネット６全備えている。

第６図の装置は断面が矩形の陽極５５および相当する形
の接続管３８′金有し、その際接続管３８′は矢印Ｅの
方向に摺動可能なフレーム状の付加的電磁石３９によっ
て包囲される。さらに吸出孔５２を有し、かつ真空容器
５３の室５１と結合する室５０内に配置したターゲット
４０は冷却７ランゾ４１′とともにリング状またはフレ
ーム状絶縁体４２に固定され、この絶縁体自体は接続Ｗ
３Ｂ′の一部であるフランジ４３に固定的に配置されろ
。接続管３８′は蛇管４４で巻かれ、この蛇管は同時に
マグネットコイルとして作用し、冷却水全供給および導
出する管４５へ接続シ、他面マグネットコイル４４の電
流導体を形成する。ターゲット４０に対向して被覆ロー
ラ４６が配置され、このローラ全弁して基材または基材
シート４７が繰出ローラ４８から巻取ローラ４９へ走る
。

作業の間接読管３８′から出ろプラズマはとくにマグネ
ット３９によってターゲット４０へ引付けられ、その際
プラズマ周辺層でガスイオンが電場によって加速され、
ターゲット４０へ当り、その表面全スパッタする。この
場合ターゲット４０にはエロージョン孔が形成されず、
ターゲット４０の材料は比較的均一に剥離されろ。

ターゲット４０と基材４１の間の板６６はプラズマビー
ムＳの中心ビーム線が直接基材４７へ当るの奮防止する
。最後に２つの室ｓｏ、ｓｉ全互いに分離する壁部材に
さらにリング状またはフレーム状のマグネットフィル６
０が固定され、これによってプラズマビーム線Ｓ２を制
御または調節することができろ。

第４図の装置によれば接続管５４および陽極５５は絞り
５６，５γを備え、２つの絞り５６゜５γによって仕切
られた室５８に付加的吸出管５９が接続されろ。この中
間吸出管によりターゲット４０からエミッタ９への可能
な中性粒子流れを減少し、または完全に避けることがで
きる。被覆ロー２４６とターゲット４０の間のマグネッ
トコイル６０の近くに導管６２へ接続し友フレーム状の
ガス入ロ管６１がノズル６３゜６３′等とともに配置さ
れる。さらにもう１つの摺動可能のマグネットコイル６
５が備えられ、これによって他のマグネットコイル４４
．６０とともにターゲット４０の領域内のプラズマ雲の
制御が可能になる。ノズル６３．６３’から流出するガ
ス（たとえば酸素）によりプラズマ金反応性にすること
ができる。接続管５４の縦軸の領域に配置した板６６′
によりプラズマ中心「−ム線を遮蔽することができる。

第５図の実施例によればターゲット６７は第３図のそれ
と異なり容器形またはホッパ形に形成され、冷却液導管
６９へ接続し几冷却フランジ６８も絶縁リング４２に固
定され、かつ相当する容器形またはホッパ形を有する。

ターゲット６７の表面が接続管３８′の縦軸に対し傾斜
している危めに、磁場に対し垂直な電場の成分が利用さ
れるので、ターゲット６７にマグネトロンによるような
レーストラック（Ｒθｎｎｂａｈｎ　）が発生する。

第６図の実施例によれば２つの板ま九は直方体形ターゲ
ット７０．７０’が冷却導管７３へ接続した２つの冷却
フラ／シフ１．７１’に固定され、これらはその内部に
永久磁石７２．７２′、７２“・・・・・・　または７
４．７４’・・・・・・　を有しく第８図）、その磁場
は多数のレーストラック７５゜７６または７５′、７６
’を発生する。２つのターゲット７０．７０’はそれぞ
れ矩形断面を有する接続管３８′の縦軸とそれぞれ約４
５°の角α、α′全形成する。

第７図に示すように、第６および４図のターゲット４０
は多数の円セクタ形部材４０′、４０″、４０”、　　
・・・・・・から組合せることもでき、その際個々の部
材４０′、４０″、・・・・・・は異なる素材から形成
し、個々に電源７８へ接続することができる。

第８および９図に断面図および斜視図で示すターゲット
７０．７０’により比較的幅の広い帯状基材４７の完全
に均一な被覆が可能である。

ここに第９図は接続管３８′が矩形断面を有し、２つの
平らなターゲット表面が接続管３８′の互いに相対する
内壁７７．７７’に対し傾斜配置されていることを明ら
かに示す。

第１０図の装置は真空容器８０内に繰出および巻取ロー
ラ３，４または被覆ローラ５を介して導く帯状基材１５
の代りに線として形成した基材８３が６つの互いに平行
するローラ８２゜８２′、・・・・・・全回転可能に支
持するケージ状フレーム１０５を介して導かれろ。線８
３は被覆過程の間、軸８５に支持した繰出ローラ８４か
らローラ８２．８２′、　　・・・・・・全弁して駆動
軸８７に配置した巻取ローラ８３へ巻取られる。ヒータ
８９ならびに水および電流導管ｓｏ、ｓｏ’を有する電
子エミッタ８８は原則として第１図に示すように形成さ
れるけれど、この場合Ｂ方向に摺動可能の１つのマグネ
ットコイル９１のみが蛇管９３を有する管状陽極９２全
包囲する。ターゲット９５は多数の互いに同心配置の部
材９４．９４′、９４“によって形成され、その円板状
端面ば管状陽極９２の縦軸と直角の位置にある。

その他ターゲット９５は水および電流接続導管９６．９
６′、９６“全備え、これらの導管は端壁９７を９８．
９８′、９８“で貫通して導かれる。９９はノズル１０
３，１０３’を介するガス源への導入接続管を表わし、
１０１は真空容５８０を包囲するマグネットコイルであ
る。２つのマグネットコイル９１．１０１は管状陽極９
２の縦軸と平行に矢印Ｂの方向に摺動可能である。

図示されていない真空ポンプは真空容器８０の室１０４
の吸出孔１０２に接続される。

管状陽極９２はさらにプロセスガスを発生室１００へ導
入するための接続管９９も有することが指摘される。ロ
ー：１７８２．８２′、　　・・・・・・はリング状の
ローラホルダ８１．８１’へ支持され、プラズマビーム
ＳＯはその中心全ターゲット９５に向って通過する。マ
グネット１０１’ｅ介してプラズマビームをケージ状フ
レーム１０５の領域で直接制御することができる。

発明の効果： 本発明により本来の真空室の外部で発生した任意断面の
プラズマビームによる金属または誘電材料の高速スパッ
タリングおよび（または）蒸発装置が得られる。ターゲ
ットへ作用するエネルギーは九とえはマグネトロン″！
友はダイオード装置のような常用装置の場合より著しく
大きい。本発明の装置の構造は比較的簡単であり、プラ
ズマは完全にターゲットと無関係に発生する。ターゲッ
ト電圧およびターゲット電流は互いに無関係に調節でき
るけれど、これは公知装置の場合不可能である。

前記本発明と異なり常用のマグネトロン被覆装置は６〜
１０ミリトルの範囲の圧力全必要とする。このような圧
力の場合スパッタした原子の自由行路は最善でも１αで
ある。この短い自由行路のためスパッタした素材粒子は
基材へ達する前に散乱する。通常使用可能のマグネトロ
ンスパッタリング速度を達成するため４００〜６００　
ｅＶのエネルギーを導入しなければならない。このエネ
ルギーレベルでは一般にターゲットも基材も急速に損傷
もしくは変形し、またはターゲットの表面で不所望の化
学反応が発生する。（その１例は米国特許第４，５８８
．４９０号明細書に記載される。）マグネトロ／系はさ
らに材料特異性であり、これはターゲット表面の２次電
子収率かプラズマの効果全決定すること全意味する。さ
らに電気力線が磁力線と交差するスパッタリングの際の
磁気的ドリフト（ＥｘＢ）の効果は一般に公知の現象で
ある（米国特許第２，１４６，０２５号および第４．１
　＜５６，０１８号明細書参照）。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラズマビームに対し斜めに保持し几ターゲッ
トにより帯およびシート材料を被覆する別個のプラズマ
源を有する装置の縦断面図、第２図はプラズマビームに
対し直角方向に摺動可能に保持したターデットヲ有する
第１図と同様の装置の縦断面図、第２Ａ図および第２Ｂ
図は第２図装置のプラズマビームの経過を示す図、第６
図は発生室に直接配置した円環状メービット全方するプ
ラズマ被覆装置の縦断面図、第４図はターゲットと基材
の間の付加的反応ガス入口および絞りで仕切つ友室から
の付加的吸出装置？有する第６図と同様の装置の縦断面
図、第４Ａ図は第４図装置のリング状ターゲットにおけ
ろ磁力線の鮭過を示す図、第５図は容器状またはホッパ
状に形成したターゲットを有する第６図と同様の装置の
縦断面図、第６図は２つのターゲットの領域に付加的永
久磁石金宵する装置の縦断面図、第７図は多分割リング
グープツトの斜視図、第８図は第６図に示すターゲット
の拡大図、第９図は第６図および第８図による矩形横断
面を有するターゲットおよびプロセス室の斜視図、第１
０図はプラズマビームに対し直角に配置し丸板状の多分
割ターゲットおよびガス導入ノズルを有する線材のプラ
ズマ被覆装置の縦断面図である。 １・・・真空容器、２・・・吸出孔、３・・・繰出ロー
２．４・・・巻取ローラ、５・・・被覆ローラ、６・・
・マグネット、７・・・ターゲット、９・・・電子エミ
ッタ、１０・・・ヒータ、１１・・・陽極、１２・・・
蛇管、１３・・・導入口、１５．４’７・・・基材、１
６．１７・・・真空室、１８・・・隔壁、１９・・・接
続管、２１・・・マグネットコイル、２４・・・支持ブ
ラケット、３７・・・発生室、３８・・・ガス導入管、
５６．５７・・・絞りＳｌ・・・ターゲットに当るプラ
ズマビームｍ　・・・磁力線 Ｓ２・・・基材へ当るプラズマビーム ＳＯ・・・閉鎖プラズマビーム Ｒ・・・タービットのレーストラック ＦＩＧ、１０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空室（１６、１７、５０、５１、１０４）がプラ
   ズマビーム（Ｓ）を発生する装置（９〜１３、３７）と
   結合され、プラズマビーム（Ｓ）をターゲット（７、４
   ０、６７、７０、７０′、９４、９５）の表面へ偏向す
   るマグネット（２１、２１′、６、３９、４４、６５、
   １０１）と協力作用するターゲット（７、４０、６７、
   ７０、７０′、９４、９５）を有し、ターゲット（７、
   ４０、６７、７０、７０′、９４、９５）の表面に当つ
   て粒子をスパッタするプラズマビーム（Ｓ）中のイオン
   を加速する装置を備え、スパッタした粒子で被覆する基
   材（１５、４７、８３）を保持するため真空室（１６、
   １７、５０、５１、１０４）の内部に配置した基材ホル
   ダ（５、４６、８２、８２′、……）を有し、プラズマ
   ビーム（Ｓ）の少なくとも１つの線または部分ビーム（
   Ｓ２）をターゲットから基材（１５、４７、８３）へ向
   けるためマグネット配置（６０、１０１、１０６）の装
   置を備えていることを特徴とする陰極スパッタリング装
   置。 ２、プラズマビーム発生装置（９〜１３、３７）が管状
   陽極（１１、２３、５５、５５′）を後置した電子エミ
   ッタ（９）を有し、この陽極がプラズマビームを発生さ
   せるためのプロセスガスの入口（１３）を有し、その際
   陽極が陽極（１１、５５）および真空室（１６、１７、
   ５０、５１）の両方と協力作用する接続管（１９、３８
   、３８′、５４）と連通し、プラズマビーム（Ｓ）を陽
   極（１１、５５）からプロセス室へ配向および案内する
   ためのマグネット（２１、２１′、４４、９３）を有す
   る請求項１記載の装置。 ３、板状電子エミッタ（９）の形がプラズマビーム（Ｓ
   ）の断面に相当する請求項２記載の装置。 ４、板状電子エミッタ（９）の形が円板状である請求項
   ３記載の装置。 ５、電子エミッタ（９）の形が矩形である請求項３記載
   の装置。 ６、ターゲット（７、４０、６７、７０、７０′）がプ
   ラズマビーム（Ｓ２）の中心通路より外側にある請求項
   １記載の装置。 ７、ターゲット（４０、６７）がプラズマビーム（Ｓ）
   を包囲し、被覆すべき基材（４７）に面している請求項
   ６記載の装置。 ８、ターゲット（７、４０、９４、９４′、９４″）の
   表面近くへ反応物質を導入する導入管（３８′、６１、
   ６２、９９、１０３、１０３′）を有する請求項１記載
   の装置。 ９、プラズマビーム（Ｓ）の線（Ｓ２）を偏向する装置
   が基材ホルダの至近に配置したマグネット（６０、１０
   １、１０６）を含む請求項１記載の装置。 １０、プラズマビーム（Ｓ１）を案内するマグネット（
   ６、２１′、３９、６５）がターゲット（７、４０、６
   ７、７０、７０′）の背面に配置されている請求項１記
   載の装置。１１、ターゲットホルダ（２４）上のターゲ
   ット（７）がプラズマビーム（Ｓ１）に対し摺動可能に
   配置されている請求項１記載の装置。 １２、接続管（１９、３８、３８′、５４）の断面がほ
   ぼ多角形に形成されている請求項２記載の装置。 １３、接続管（１９、３８、３８′、５４）の断面がほ
   ぼ矩形に形成されている請求項２記載の装置。 １４、接続管（１９、３８、３８′、５４）がほぼダ円
   形断面を有する請求項２記載の装置。 １５、接続管（１９、３８、３８′、５４）がほぼ円形
   断面を有する請求項２記載の装置。 １６、ターゲット（７、４０、６７、７０、７０′）を
   冷却する冷却装置（４１、６８、６９、 ７１、７１′、７３、７３′）を有する請求項１記載の
   装置。 １７、陽極（５５′）および接続管（５４）が２つの絞
   り（５６、５７）によつて、吸出管（５９）を介して真
   空源へ接続した室（３７、５８）に分割されている請求
   項２記載の装置。 １８、ターゲット（６７）がほぼカップ状または容器状
   に形成されている請求項７記載の装置。 １９、ターゲット（７０、７０′）の２つの半分が互い
   に角度を形成するように配置されている請求項７記載の
   装置。 ２０、ターゲット（６７）がほぼホッパ状に形成されて
   いる請求項７記載の装置。 ２１、ターゲット（４０、４０′、４０″、４０′″ま
   たは９４、９４′、９４″）種々の材料からなる多数の
   個々の部材から形成されている請求項１記載の装置。 ２２、ターゲット（４０、４０′、４０″、４０′″）
   の個々の部材がプラズマビーム（Ｓ）の縦軸を中心に同
   心に配置され、その際それぞれの部材が隣接部材と無関
   係にプラズマビーム中のイオンを加速する請求項２１記
   載の装置。 ２３、ターゲット（９４、９４′、９４″）の個々の部
   材が共通平面内に隣接セグメントとして配置され、各個
   の部材が隣接部材と無関係にプラズマビーム中のイオン
   を加速する請求項２１記載の装置。 ２４、ターゲット（７０、７０′）がその表面に閉鎖し
   た磁気トンネル（ｍ）を発生するマグネット（７２、７
   ２′、７２″、７２′″または７４、７４′、７４″、
   ７４′″）を有する請求項７記載の装置。 ２５、電子エミッタ（９、８８）の部材が６ホウ化ラン
   タンからなる請求項２記載の装置。 ２６、ターゲット装置が１組のターゲット（７０、７０
   ′）から形成されている請求項７記載の装置。 ２７、１組のターゲットのそれぞれのターゲット（７０
   、７０′）がそれぞれ矩形断面を有し、分割されたプラ
   ズマビーム（Ｓ）の縦軸（Ｌ）に対し９０゜より大きく
   ない角度（α、α′）をもつて配置されている請求項１
   ９または２６記載の装置。 ２８、イオンを加速する装置が高周波電圧もしくは電圧
   衝撃または調節可能の交流電圧によつて負荷される請求
   項１から２７までのいずれか１項記載の装置。 ２９、装置がガス導入孔（３８、３８′、６１、６２、
   １０３、１０３′）を有し、反応物質がガスである請求
   項８記載の装置。 ３０、ガス導入孔（６１、１０３、１０３′）がターゲ
   ット（４０、９４、９４′、９４″）に対し同心または
   ターゲットを中心にリング状に配置されている請求項２
   ９記載の装置。 ３１、ガス導入孔（３８、３８′）がターゲット（７）
   の平面とほぼ平行に配置されている請求項２９記載の装
   置。 ３２、被覆すべき基材が調節可能の電圧源へ接続可能で
   ある請求項１から３１までのいずれか１項記載の装置。 ３３、プラズマ源（８８）、真空室（１０４）内でプラ
   ズマビーム（Ｓ０）にさらされるターゲット（９４、９
   ４′、９４″）、プラズマビーム（Ｓ０）をターゲット
   （９４、９４′、９４″）の表面へ偏向するマグネット
   （１０１）、プラズマビーム（Ｓ０）中のイオンをター
   ゲット（９４、９４′、９４″）の表面へ加速し、そこ
   で粒子をスパッタさせる電圧源、およびプラズマビーム
   （Ｓ０）をリング状に包囲して被覆すべき基材（８３）
   を保持するターゲット前方のケージ状基材ホルダ（１０
   ５）を有することを特徴とする陰極スパッタリング装置
   。 ３４、基材ホルダ（１０５）が多数の互いに平行のロー
   ラ（８２、８２′、８２″、８２′″）を有し、線状基
   材（８３）がケージ状基材ホルダ（１０５）を巻いてい
   る請求項３３記載の装置。 ３５、真空室へプラズマビーム発生装置が接続され、真
   空室内に蒸発させる材料を含む容器が配置され、プラズ
   マビームを蒸発させるべき材料へ向けるマグネット装置
   を備え、プラズマビーム中のイオンを蒸発させるべき材
   料へ向つて加速する装置を備え、その際蒸発した材料で
   被覆する基材を保持する基材ホルダが真空室内に配置さ
   れていることを特徴とする陰極スパッタリング装置。 ３６、プラズマビームの主ビームから分岐した部分を基
   材へ向けるマグネット装置を有する請求項３５記載の装
   置。 ３７、真空室と結合したプラズマビーム発生装置および
   真空室に配置したターゲット（７、 ４０、６７、７０、７０′）を有し、このターゲットが
   プラズマビームをターゲットの表面へ向けるマグネット
   （６、３９、６５）、ターゲット表面の粒子をスパッタ
   するためプラズマビーム中のイオンをターゲット（７、 ４０、６７、７０、７０′）の表面へ加速する装置およ
   び基材（５、４７）をスパッタした粒子で被覆すること
   ができるように、基材を保持するため真空室内に配置し
   た基材ホルダ（２４、４６）を有し、その際ターゲット （７、４０、６７、７０、７０′）がプラズマビーム（
   Ｓ）の中心通路より外側に配置されていることを特徴と
   する陰極スパッタリング装置。 ３８、プラズマビーム（Ｓ）を発生する発生室（３７、
   １００）が電子エミッタ（９、８８）およびその下流に
   管状陽極（１１、９２）を有し、プラズマビームを発生
   させるためプロセスガスを供給する入口孔（１３、９９
   ）を備え、陽極（１１、９２）およびプロセス室を通る
   プラズマビームを偏向および案内するため、陽極（１１
   、９２）、真空室（１７、５０、１０４）およびマグネ
   ット（６、３９、６５）と協力作用するプロセス室を形
   成している請求項３７記載の装置。 ３９、電子エミッタ（９）の形がプラズマビーム（Ｓ）
   の形に相当する請求項３８記載の装置。 ４０、電子エミッタ（９）が円板状断面を有する請求項
   ３９記載の装置。 ４１、電子エミッタ（９）が矩形に形成されている請求
   項３９記載の装置。 ４２、プラズマビーム（Ｓ）の中心線を基材（４７）か
   ら遮蔽および偏向するための衝突板（６６、６６′）を
   備えている請求項３７記載の装置。 ４３、反応物質をターゲット（７、４０）の表面領域へ
   導入する導入管（３８、３８′、６２）を備えている請
   求項３７記載の装置。 ４４、プラズマビーム（Ｓ）の一部（Ｓ２）を遮蔽する
   装置（６６、６６′）が基材ホルダ（４６）に対して配
   置したマグネット（６０）と協力作用する請求項４２記
   載の装置。４５、プラズマビームを案内するマグネット
   （６、３９、６５）がターゲット（７、４０）表面の後
   方に配置されている請求項３７記載の装置。 ４６、ターゲット（７）がそのプラズマビーム（Ｓ）に
   対する位置を調節可能に保持されている請求項３７記載
   の装置。 ４７、プロセス室（３７、５５、５８、１００）がほぼ
   多角形の断面を有する請求項３８記載の装置。 ４８、プロセス室がほぼ矩形の断面を有する請求項３８
   記載の装置。 ４９、プロセス室がほぼダ円形の断面を有する請求項３
   ８記載の装置。 ５０、プロセス室がほぼ円形の断面を有する請求項３８
   記載の装置。 ５１、ターゲット（７、４０、６７、７０、７０′）が
   冷却通路または冷却フランジ（４１、４１′、６８、７
   １、７１′）を備えている請求項３７記載の装置。 ５２、陽極（５５）および接続管（５４）が真空源（５
   ９）へ接続した室（５８）を仕切る絞り（５６、５７）
   を有する請求項３８記載の装置。 ５３、ターゲットが異なる材料の多数の個々の部材（４
   ０、４０′、４０″、４０′″）からなる請求項３７記
   載の装置。 ５４、ターゲットの部材（４０、４０′、４０″、４０
   ′″）がプラズマビームの縦軸を中心にリング状に配置
   され、各部材（４０、４０′、４０″、４０′″）がプ
   ラズマビーム中のイオンを加速するため固有の電圧源（
   ７８）へ接続している請求項５３記載の装置。 ５５、ターゲットの部材（４０、４０′、４０″、４０
   ′″）が共通の平面内に互いに隣接配置され、各部材が
   プラズマビーム中のイオンを加速するため固有の電源（
   ７８）に接続している請求項５３記載の装置。 ５６、電子エミッタ（９）が６ホウ化ランタンからなる
   請求項５８記載の装置。 ５７、イオンを加速する装置に高周波電圧、電圧衝撃ま
   たは調節可能の交流電圧を印加する請求項３７記載の装
   置。 ５８、供給装置がガス導入管（３８、６２）を有し、反
   応媒体がガスである請求項４３記載の装置。 ５９、ガス導入孔（６１）がターゲット（４０）に対し
   同心に配置されている請求項５８記載の装置。 ６０、ガス導入孔（３８）がターゲット（７）の表面と
   ほぼ平行に配置されている請求項５８記載の装置。 ６１、被覆のため調節可能の電圧によつて基材を供給す
   る装置を有する請求項３７記載の装置。 ６２、真空室（１７、５０、１０４）を真空室の内部へ
   作用するプラズマビーム発生装置（９、１０、１１、１
   ２、１３または８８、８９、９２、９３、９９）と結合
   し、ターゲット（７、４０、６７、７０、７０′、９５
   ）および基材を保持して送る基材ホルダ（５、４６、１
   ０５）を真空室（１７、５０、１０４）内に備え、マグ
   ネット装置（３９、６５、１０１）がプラズマビームを
   ターゲット（７、４０、６７、７０、７０′、９５）の
   表面へ偏向し、プラズマビーム中のイオンをターゲット
   の表面に当つて表面から粒子をスパッタするように加速
   し、プラズマビームの一部を分割して基材へ向けること
   を特徴とする陰極スパッタリング法。 ６３、ターゲット（７、４０、６７、７０、７０′）を
   プラズマビームの通路の外側に配置し、プラズマビーム
   （Ｓ）の一部（Ｓ２）を偏向して基材（１５、４７）へ
   向ける請求項６２記載の方法。 ６４、ターゲット（４０、６７、７０、７０′）がプラ
   ズマビーム（Ｓ）を対称的に包囲し、かつ被覆すべき基
   材（４７）に面して配置される請求項６２記載の方法。 ６５、ターゲット（９５）をプラズマビーム（Ｓ０）の
   正面に対向配置し、基材ホルダ（１０５）をプラズマビ
   ーム（Ｓ０）を包囲するケージ状に形成してターゲット
   （９５）の前に配置し、プラズマビームの一部を偏向し
   て基材（８３）へ向ける請求項６２記載の方法。 ６６、ターゲットを種々の形成の多数の個々の部材（４
   ０、４０′、４０″、４０′″または９４、９４′、９
   ４″）から構成し、これを全体として均一にスパッタリ
   ングする請求項６２記載の方法。 ６７、ターゲットの部材（４０、４０′、４０″、４０
   ′″）を互いに同心に配置する請求項６６記載の方法。 ６８、ターゲットの部材（４０、４０′、４０″、４０
   ′″または９４、９４′、９４″）を同じ平面内に互い
   に隣接するセグメントとして形成する請求項６６記載の
   方法。 ６９、反応物質をターゲットの至近へ導入するプロセス
   時期を有する請求項６２記載の方法。 ７０、反応物質がガスである請求項６９記載の方法。 ７１、ガスをターゲットと同心に導入する請求項７０記
   載の方法。 ７２、プラズマビームがスパッタした粒子をイオン化し
   、その際この粒子を基材に沈着させ、その際プラズマビ
   ームの一部を偏向して基材へ向ける請求項６２記載の方
   法。 ７３、ターゲットを金属から形成し、金属イオンを被覆
   のため基材上へスパッタさせる請求項７２記載の方法。 ７４、ターゲットをプラズマビームで蒸発させて基材へ
   沈析させる材料によつて形成し、その際プラズマビーム
   の一部を偏向して基材へ向ける請求項６２記載の方法。 ７５、真空室（１７、５０、１０４）内に配置した基材
   （１５、４７、８３）および真空室と連通する陽極（１
   １、２３、９２）を形成する別個の発生室（３７、１０
   ０）に配置され、かつプロセスガスを発生室（３７、１
   ００）へ導入した後大表面のプラズマ柱（Ｓ）を発生す
   る電子エミッタ（９、８８）を有し、このプラズマ柱が
   マグネット（６４、３０、２０、２１、３９、６５、１
   ０１）の作用下に電子エミッタ（９、８８）とターゲッ
   ト装置（７、４０、６７、７０、７０′、９５）の間を
   案内され、その際正イオンがターゲツトへ調節可能の負
   電圧を印加することによつて加速され、ターゲツトから
   スパッタした金属原子が基材（１５、４７、８３）へ達
   し、その際ターゲット装置（７、４０、６７、７０、７
   ０′、９５）が発生室（３７、１００）の延長である接
   続管（１９、３８、３８′、５４）の電子エミッタ（９
   、８８）と反対側の端部またはノズル（６３）の至近に
   配置され、かつターゲット装置の基材（１５、４７、８
   ３）と反対側に配置した少なくとも１つのマグネット（
   ６、３９、６５、１０１）を有することを特徴とする陰
   極スパッタリング装置。 ７６、ターゲット装置（７）が固定的ブラケット（２４
   ）に支持され、その電子エミッタ（９）と反対側の接続
   管端に対する位置が旋回（矢印Ｆ）および縦方向摺動（
   矢印Ｄ）可能に支持されている請求項７５記載の装置。 ７７、ターゲットがほぼフレーム状の形を有し、接続管
   （３８、５４）の電子エミッタ（９）と反対側の端部に
   支持されている請求項７５記載の装置。 ７８、接続管（３８、５４）のエミッタと反対側の端部
   がカラーまたはフランジ（４３）を有し、これにターゲ
   ット装置（４０、６７、７０、７０′）が支持され、タ
   ーゲット装置とフランジ（４３）の間に少なくとも１つ
   の絶縁体（４２）および冷却媒体が貫流する少なくとも
   １つの冷却フランジ（４１、４１′、６８、７１、７１
   ′）が配置されている請求項７５記載の装置。 ７９、ターゲット（６７）と絶縁体（４２）の間に配置
   した冷却フランジ（６８）が冷却室を有する回転対称の
   円錐台として形成されている請求項７５から７８までの
   いずれか１項記載の装置。 ８０、ターゲツト装置（６７）が容器状、皿状またはホ
   ッパ状の形を有する請求項７５から７９までのいずれか
   １項記載の装置。 ８１、冷却フランジ（７１、７１′）が冷却媒体の流れ
   によつて包囲された１つまたは多数のマグネット（７２
   、７２′、……；７４、７４′、……）を有し、その磁
   場が直接ターゲット（７０、７０′）に形成され、そこ
   でレーストラック（または電子軌道）（７５、７５′；
   ７６、７６′）の形成に作用する請求項７５から８０ま
   でのいずれか１項記載の装置。 ８２、接続管（３８′）のエミッタ（９）と反対側の端
   部に多数のターゲット（７０、７０′）が配置され、そ
   れぞれがほぼ平行６面体形を有し、接続管（３８′）の
   縦軸に対しそれぞれ直角以下の角（α、α′）をもつて
   配置されている請求項７５から８１までのいずれか１項
   記載の装置。 ８３、真空室（１７）がプラズマビーム（Ｓ）を発生す
   る装置と結合し、この装置が管状陽極（１１）を後置し
   た電子エミッタ（９）を有し、この陽極がプラズマビー
   ム（Ｓ）を発生させるためのプロセスガス導入管（１３
   ）を有し、その際陽極（１１）が陽極（１１）へも真空
   室（１７）へも開口する接続管（１９）と連通し、マグ
   ネット（１２、２１、３０、６４、１０６）がプラズマ
   ビーム（Ｓ）を陽極（１１）を介して真空室（１７）へ
   配向および案内するため備えられ、この室が基材を支持
   および（または）案内する基材ホルダを有し、その際接
   続管（１９）から出るプラズマビーム（Ｓ）へプラズマ
   重合に作用する物質を導入するための導入管（３８）が
   開口していることを特徴とする陰極スパッタリング装置
   。