JPH01240645A

JPH01240645A - 真空蒸着装置

Info

Publication number: JPH01240645A
Application number: JP6701088A
Authority: JP
Inventors: Mikio Yamashita; 幹夫山下; Hiroshi Tamagaki; 浩玉垣
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1989-09-26
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH0699799B2

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）この発明は基板面に薄膜被覆加工を施す真空蒸着装置に
関する。

（従来技術）真空蒸着方法の中の物理的蒸着法の有力な方法として、
真空アーク蒸発法及びスパッタリング法がある。

真空アーク藤発法は、真空アークを応用したもので、ス
ネーバやサブレフによって、例えば、特公昭５８−３０
３３号、或いは特公昭５２−１４６９０号公報等に開示
されている方法であり、蒸発物質の高いイオン化率とイ
オンエネルギーによって密着度の高い膜が高成膜レート
で得られるという特徴を持つ一方で、蒸発時に発生する
溶融粒子（マクロパーティクル）によって成膜した膜が
粗い等の問題点があった。

一方、スパッタリング法は、不活性ガスプラズマを発生
させ、この不活性ガスイオンを膜物質の「ターゲット」
に衝突させ、この時に反動で飛び出す膜物質の原子を基
板に埋積させる周知の方法であり、集積回路の製造に多
く用いられる等、高品質の成膜が可能である一方、しば
しば成膜レートが遅いという問題があった。

そこで、上記の真空アーク蒸発法とスパッタリング蒸発
法の欠点を相互に補い合う従来技術として、真空アーク
蒸発源とスパッタ蒸発源を同一チャンバ内に設置し、交
互に蒸発させる形で両者の長所を利用する真空蒸着方法
が提室されている。

第２図はこの従来の真空蒸着方法を説明するための概略
構成図である。

真空ポンプ（図示せず）によって排気される真空チャン
バ１内に、陰極２ａ、陽極２ｂを備えた真空アーク蒸発
源２と、スパッタリングターゲラ）３ａを備えたスパッ
タ蒸発源３とを設置し、真空アーク蒸発源２は低電圧高
電流のアーク発生用電源４に接続して真空アークによる
蒸気５を発生させるようにし、また、スパッタ蒸発源３
は直流又はＲＦのスパッタ用電源６に接続してスパッタ
蒸発による原子流７を発生させるようにすると共に、真
空チャンバ１内にはガス導入系（図示せず）より不活性
ガスを導入するようにし、成膜すべき基板Ａを基板ホル
ダ８に固定するように構成したものである。

上記構成からなる装置の最も代表的な運転方法としては
、先ず、真空アーク蒸発源２を用い、真空アーク蒸発源
２からの真空アークによる蒸気５の高速度、且つ高密着
性という特徴を活して基板Ａ上に真空アーク蒸着膜の埋
積を行い、次いで、スパッタ蒸発源３を用いて、このス
パッタ蒸発源３からのスパッタ蒸発による原子流７によ
る平坦度に優れ、高品質なスパッタ蒸着膜を先の真空ア
ーク蒸着膜上に積層状に形成し、お互いの欠点を補う形
で成膜を行うものである。

（発明が解決しようとする問題点）上記するように、１つの真空チャンバ内に真空アーク蒸
発源と、スパッタ蒸発源の２種類の蒸発源を設置する構
成からすると次のような問題がある。

（ａ）　　装置が複雑化し、高価なものとなる。

（ロ）　１つの真空チャンバ内に２種類の蒸発源を設置
するのに、これ等蒸発源に多くのスペースが取られ、基
板をセットするための有効エリアが減少する。

（Ｃ）　　真空チャンバ（真空室）容積の大型化により
真空ポンプ容量が増大し、運転費用が高くなる。

（ｄ）　　一方の蒸発源による成膜中は、他方の蒸発源
は完全に休止状態にあり、装置の稼働率が低い。

この発明は、上述の点に鑑みなされたものであって、共
通の蒸発源から真空アーク蒸発とスパッタ蒸発の両方式
の蒸発を行わせ、上記問題点の解決を図った真空蒸着装
置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するためのこの発明の要旨とするとこ
ろは、真空アーク蒸発とスパッタ蒸発の両方式による蒸
発が可能な共通の蒸発源を真空チャンバ内に設置し、該
蒸発源をアーク発生用電源とスパッタ用電源の何れか一
方に選択的に切換え接続するように構成したことを特徴
とする真空蒸着装置にある。

（作　用）選択的に電源の切換えを行い、共通の蒸発源から真空ア
ーク蒸発とスパッタ蒸発を行わせ、基板面にそれぞれの
膜を積層状に成膜する。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例を示す要部の構成図である。

図において、９は真空チャンバ１０内（図面左側）に設
置した蒸発源で、絶縁構造体１１により、電気的に印加
される電圧に充分な耐圧をもって真空チャンバ１０壁か
ら絶縁されている。

１２はこの蒸発源９をスパッタ蒸発源として作動させる
ためのスパッタ用電源、１３は蒸発源９を真空アーク蒸
発源として作動させるためのアーク発生用電源で、両型
源１２．１３は切換えスイッチ１４によって切換えられ
るようにしている。

さて、上記する蒸発源９は、これをスパッタ蒸発源とし
て機能かせるために、スパッタ蒸発材（ターゲット）１
５と、この蒸発材１５の背面において励磁マグネッ１−
１６を配装した透磁率の良い物質で構成された磁気回路
１７を備え、また、蒸発源９を真空アーク蒸発源として
機能させるために、蒸発源９の蒸発面の前方に真空チャ
ンバ１０壁から絶縁され、且つ冷却機構（図示せず）に
より冷却されたリング状をなす導電性構造の陽極１８と
、蒸発面の周囲に、真空アークスポットを蒸発面内に閉
じ込めるために設置したリング１９を備えている。

また、図示はしていないが、真空アークを点火するため
の点火機構が蒸発源近辺に設置される。

上記構成において、切換えスイッチ１４がスバッダ用電
源１２側に接続され、スパッタ用電源１２の直流または
ＲＦの出力が蒸発源９と真空チャンバ１０壁間に印加（
直流電源を用いる時は、蒸発源９を陰極とする）され、
背面から冷却された蒸発材１５、その背面の励磁マグネ
ッＨ６及び磁気回路１７によって、磁場２０が蒸発材１
５表面に形成される。

こうして、真空チャンバ１内にガス導入系より、アルゴ
ン等の不活性ガスを導入し、磁場２０の強度を適切なも
のに保つようにしてスパッタ用電源Ｉ２出力を印加する
ことにより、磁力線がターゲツト面と平行する辺りで、
放電が発生し、スパッタリングによる蒸発材１５の蒸発
が発生する。

この場合の蒸発源９の構造は周知のプレーナマグネトロ
ンと呼ばれるスパッタ蒸発源と基本的に変わる所がない
。

次に、切換えスイッチ１４をアーク発生用電源１３側に
接続し、アーク発生用電源１３の出力を、蒸発源９を陰
極とし、蒸発源９の蒸発面の前方の陽極１８に印加しつ
つ、真空アーク点火機構を作動させると、背面から冷却
された蒸発材１５表面と陽極１８間に真空アーク放電が
発生し、真空アークにより蒸発材１５の蒸発が発生する
。

この場合の蒸発源９の構造は、周知の真空アーク蒸発源
のものと基本的に変わる所がない。

次に、この発明の装置の蒸発源９が、一方の蒸発方式に
用いられている時、他方の機構が悪影響を与えぬかにつ
いて検討する。

先ず、真空アーク蒸発を行う際には、スパッタ用電源１
２は切換えスイッチ１４で完全に切り離されているため
に影響はなく、磁場２０を形成するための励磁マグネッ
ト１６及び磁気回路１７では、励磁マグネッ［６に電流
が流れていないので、実質的にこれが存在しないのと同
じで何隻問題にならない。

また、仮に、励磁が行われていても、真空アークは磁場
が蒸発面に平行になる位置近辺にアークスポットが集ま
る傾向を示し、また、アークスポットは磁力線に垂直方
向に力を受け、移動することになるが、蒸発自体には重
要な影響は出ない。

このことは、スパッタ用磁場形成の手段として永久磁石
の使用も可能であることを示している。

次に、スパッタ蒸′発を行う際には、アーク電発生用源
１３は切換えスイッチ１４により完全に蒸発源９より切
り離されいて影響はなく、アーク閉じ込めリング■９は
ターゲットの最の外側にあり、強い放電が発生しスパッ
タ作用の起こる位置から離れた位置に設置でき、スパッ
タ現象には悪影♂はないと考えられる。

また、アーク点火機構も、周知の機械的に動作するもの
を用いることにより、使用しない時は蒸発面より遠（離
してお（ことが可能で、スパッタ蒸発の妨げにはならい
。また、陽極もリング状構造のものを採用すれば、スパ
ッタ蒸発の妨げにはならず、しかも１６図示のようなフ
ローテング状態では、スパッタ用放電に悪影響が出るよ
うな場合も、スパッタ蒸発源として使用時には真空チャ
ンバへ接地するような方法で容易に影響を取り除くこと
が出来る。

尚、上記の実施例においては、スパッタ蒸発源としてプ
レートマグネトロン構造のものを用い、アーク電源とし
ては、陽極をリング状に陰極前方に置き、且つアーク閉
じ込め手段としてＢＮ製等のセラミックリングを用いた
場合について述べたが、これ以外の周知の各蒸発源構造
を採用して良い。

例えば、スパッタ蒸発源としては、プレーナマグネトロ
ン型だけでなく、同軸マグネトロン型でも良いし、また
、磁場を用いない２極管、或いは二極管構造のものでも
良く、更には、プレーナマグネトロン型であっても、磁
場を永久磁石で構成したタイプのものでも良い。

また、上記実施例のように真空チャンバを陽極とせずに
、チャンバ内に独立の陽極を設置する方式のものでも良
いことは勿論である。

アーク蒸発源としても、上記実施例ではチャンバ内に独
立の陽極を設置した例について述べたが、特別に陽極を
用意せず、真空チャンバを陽極としても良いし、また、
アーク閉じ込めもＢＮ製セラミックリングに限定される
ものではなく、例えば、サブレフ等によって開示された
、シールドリングを用いたものでも良いことは勿論であ
る。

また、スパッタ蒸発源として同軸マグネトロン構造のも
のを用いた時は、アーク蒸発源も周知の円筒構造で使用
可能である。

（効　果）この発明は上述のように構成したから、真空チャンバ内
に共通の蒸発源を設置し、真空アーク蒸発法とスパッタ
蒸発法の２種の成膜方法を可能にしたから、従来技術と
しての個別的に設けた２種類の蒸発源を備えて２種の成
膜方法を併用する効果はそのまま保持される一方で、蒸
発源そのものは、１種のみを真空チャンバ内に設置する
だけで良く、装置構造がシンプルとなり、安価に製作で
き、また真空チャンバ内の蒸発源の占有スペースも多く
を必要とせず、基板セットのための有効エリアを大きく
採ることが可能となり、また、真空チャンバの小型化に
より真空ポンプの容量を小さく出来る等、運転費用の低
減も図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す要部の構成図、第２図
は従来の真空蒸着方法を説明するための概略構成図であ
る。１・・・真空チャンバ、２・・・真空アーク蒸発源、３
・・・スパッタ蒸発源、４・・・アーク発生用電源、５
・・・蒸気、６・・・スパッタ用電源、７・・・原子流
、８・・・基板ホルダ、９・・・蒸発源、１１・・・絶
縁構造体、１２・・・スパッタ用電源、１３・・・アー
ク発生用電源、１４・・・切換えスイッチ、１５・・・
蒸発材、１６・・・励磁マグネット、１７・・・磁気回
路、１８・・・陽極、１９・・・閉じ込めリング、八・
・・基板。

Claims

【特許請求の範囲】

真空アーク蒸発とスパッタ蒸発の両方式による蒸発が可
能な共通の蒸発源を真空チャンバ内に設置し、該蒸発源
をアーク発生用電源とスパッタ用電源の何れか一方に選
択的に切換え接続するように構成したことを特徴とする
真空蒸着装置。