JPH0236675B2 - - Google Patents
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- JPH0236675B2 JPH0236675B2 JP57123106A JP12310682A JPH0236675B2 JP H0236675 B2 JPH0236675 B2 JP H0236675B2 JP 57123106 A JP57123106 A JP 57123106A JP 12310682 A JP12310682 A JP 12310682A JP H0236675 B2 JPH0236675 B2 JP H0236675B2
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- active plasma
- plasma region
- anode
- movable
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3417—Arrangements
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はターゲツトの延命化を計る高速スパツ
タリング装置に関する。本発明方法は磁気強化型
や他の型式のスパツタリング装置において広い範
囲にわたる各種材料をスパツタリングするのに好
適である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high speed sputtering device for extending the life of a target. The method of the invention is suitable for sputtering a wide variety of materials in magnetically enhanced and other types of sputtering equipment.
スパツタリング技術において、ターゲツトの寿
命を制限する大きな問題はターゲツトの腐食であ
る。他の問題はターゲツトの過熱であるが、これ
は例えば電力密度を下げれば抑制できる。ただ
し、この解決法では、材料の付着率が下がる。ま
た、磁気強化型スパツタリング装置で磁性材料を
スパツタリングする場合、プラズマ閉じ込め磁場
がそれることを防ぐために、ターゲツトを比較的
薄肉化しなければならず、従つてプラズマが劣化
する。公知の磁性材料及び非磁材料をスパツタリ
ングする装置には上記のような欠点があるため、
ターゲツト材料を交換するために作業を度々中断
しなければならないので性能などに制限を受け
る。 In sputtering technology, a major problem that limits target life is target corrosion. Another problem is target overheating, which can be suppressed by lowering the power density, for example. However, this solution reduces the rate of material deposition. Furthermore, when sputtering a magnetic material with a magnetically enhanced sputtering device, the target must be made relatively thin in order to prevent the plasma confinement magnetic field from deflecting, thereby degrading the plasma. Since known devices for sputtering magnetic and non-magnetic materials have the above-mentioned drawbacks,
Performance is limited because work must be frequently interrupted to replace the target material.
例えば、現在利用されている公知装置の低いス
パツタリング速度が特に不利に作用するのは、磁
気記録/再生用テープの製造に適用される連続作
業である。 For example, the low sputtering speeds of currently available known equipment are particularly disadvantageous in continuous operations as applied to the manufacture of magnetic recording/playback tapes.
従つて、本発明の目的はターゲツト寿命の長
い、高速スパツタリング装置を提供することにあ
る。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high speed sputtering apparatus with a long target life.
本発明の別の目的はターゲツトの比較的小さな
部分のみが所定の時間プラズマに照射されるよう
にターゲツトを連続的に送るようにした高速スパ
ツタリング装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a high speed sputtering apparatus in which a target is continuously fed so that only a relatively small portion of the target is exposed to the plasma for a given period of time.
本発明のさらに別な目的はターゲツトの冷却効
率のすぐれた、従つて陰極/ターゲツトの電流密
度を増すことができる高性能スパツタリング装置
を提供することにある。 It is a further object of the present invention to provide a high performance sputtering apparatus which has excellent target cooling efficiency and therefore is capable of increasing cathode/target current density.
本発明のさらに別な目的は磁気強化剤や他の型
式のスパツタリング技術をはじめとする直流
(D.C.)か高周波(R.F.)でバイアスするスパツ
タリング装置に使用するのに好適で、しかも所定
の速度でプラズマ閉じ込め領域に連続的に送られ
る可動ターゲツトを使用する高性能スパツタリン
グ装置を提供することにある。 A further object of the present invention is to provide a sputtering device suitable for use in direct current (DC) or radio frequency (RF) biased sputtering equipment, including magnetic intensifiers and other types of sputtering techniques, which An object of the present invention is to provide a high performance sputtering apparatus that uses a movable target that is continuously delivered to a confinement area.
本発明のさらに別な目的は寿命の長い磁性材料
からなり、しかも周囲のプラズマ閉じ込め磁場を
そらせない可動ターゲツトからなる高速磁気強化
型スパツタリング装置を提供することにある。 It is a further object of the present invention to provide a high speed magnetically enhanced sputtering apparatus comprising a movable target made of long-life magnetic material and which does not deflect the surrounding plasma confinement magnetic field.
本発明のさらに別な目的は上記特徴をもち、し
かも例えば磁気テープなどの製品を製造する場合
などのように磁性材料を被処理体に高速付着させ
るのに適当な、効率のよいスパツタリング装置を
提供することにある。 A further object of the present invention is to provide an efficient sputtering apparatus having the above-mentioned characteristics and suitable for depositing magnetic material on a workpiece at high speed, such as when manufacturing products such as magnetic tape. It's about doing.
上記目的及びこれら以外の目的は陽極及び本発
明による可動陰極を真空室内に設けてなる所定の
ターゲツト材料を真空中で被処理体に高速スパツ
タリングする装置によれば達成できる。両電極間
には活性プラズマが形成される。可動陰極/ター
ゲツトは被処理体から離して設ける。また、スパ
ツタリング作業中陰極/ターゲツトの一部が所定
の時間活性プラズマ内に位置し、残りの連続部分
が活性プラズマの外側に位置するように陰極/タ
ーゲツトを活性プラズマに対して移動させる手段
を設ける。 The above objects and other objects can be achieved by an apparatus for sputtering a predetermined target material onto a workpiece in a vacuum at high speed, which comprises an anode and a movable cathode according to the invention in a vacuum chamber. An active plasma is formed between both electrodes. The movable cathode/target is provided away from the object to be processed. Additionally, means are provided for moving the cathode/target relative to the active plasma so that during the sputtering operation, a portion of the cathode/target is located within the active plasma for a predetermined period of time, and a remaining continuous portion is located outside the active plasma. .
本発明の前記目的、そして他の目的と長所は添
付図面を参照しながら下記の詳細な説明を読めば
明らかになるはずである。なお、最初に本発明に
よる装置の全体を第1図について説明してから、
各実施態様の詳細を第2図〜第8a図について説
明する。 These and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings. First, the entire apparatus according to the present invention will be explained with reference to FIG.
Details of each embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 to 8a.
第1図に示すように、空密(vacuum tight)
的にベースプレート3に取付け、かつ接地したハ
ウジングにより真空室26を取囲むが、この構成
は従来通りである。真空室26にはそれぞれ真空
ポンプ5及び例えばアルゴンなどの適当なガスの
ガス源23を接続する。ターゲツト材料によつて
スパツタリングする被処理体27はスパツタリン
グガン装置22から離してベース28に取付け
る。被処理体27は、例えば磁気テープ製造によ
つて知られている適当なプラスチツク材料から作
られるフレキシブルテープなどのように、固定型
のものでもよいし、あるいは可動型のものでもよ
い。プラスチツクテープ状の可動ターゲツト27
を使用する場合には、第1図に想像線で示すよう
に、シールド29によつてスパツタリングから保
護できる2つの対応するリール9間を通しベース
28上に導くことができる。スパツタリングガン
22は移動自在な−これについては後で詳しく触
れる−陰極10と陽極8を有する。用途に応じ
て、陽極8に給電する代りに、所要にD.C.電圧装
置またはR.F.電圧装置(ただし、図示を簡略化す
るために第1図には示していない)を被処理体2
7,28に接続することも可能である。この場
合、よく知られているように、これら被処理体は
スパツタリングの陽極となる。電場は陽極8と陰
極10との間に矢印101で示す方向に与える。 As shown in Figure 1, vacuum tight
The vacuum chamber 26 is surrounded by a housing which is attached to the base plate 3 and is grounded, but this structure is conventional. Each vacuum chamber 26 is connected to a vacuum pump 5 and a gas source 23 of a suitable gas, for example argon. A workpiece 27 to be sputtered with a target material is mounted on a base 28 away from the sputtering gun device 22. The object 27 may be of a fixed type, such as a flexible tape made of a suitable plastic material known from magnetic tape manufacturing, or it may be of a movable type. Plastic tape-like movable target 27
If used, it can be guided onto the base 28 between two corresponding reels 9, which can be protected from sputtering by shields 29, as shown in phantom in FIG. The sputtering gun 22 has a movable - more on this later - cathode 10 and anode 8. Depending on the application, instead of powering the anode 8, a DC voltage device or an RF voltage device (not shown in FIG. 1 for simplicity of illustration) may be connected to the workpiece 2.
It is also possible to connect to 7, 28. In this case, as is well known, these objects to be treated serve as anodes for sputtering. An electric field is applied between anode 8 and cathode 10 in the direction shown by arrow 101.
用途に応じて、陰極10は被処理体にスパツタ
リングするために選択したターゲツト材料で全体
を構成してもよい。あるいは、陰極10の表面部
のみをターゲツト材料で構成し、そして表面以外
の部分を適当な異なる材料で構成することも可能
である。説明を簡略化するために、以下の記載で
は、「陰極/ターゲツト」という用語でこれら異
なる態様の陰極を示すことにする。 Depending on the application, cathode 10 may be constructed entirely of a target material selected for sputtering onto a workpiece. Alternatively, only the surface portion of the cathode 10 may be made of the target material, and the other portions may be made of a suitable different material. For ease of explanation, in the following description the term "cathode/target" will be used to refer to these different embodiments of the cathode.
本発明の特別な、そして重要な特徴は陽極と、
本発明により移動可能にした陰極との間に、活性
プラズマとも呼ばれる高エネルギーグロ放電を作
ることにある。陰極が移動可能な特徴は第1図に
示す通り、例えば移動可能なリボン状の陰極/タ
ーゲツト10を2つの送りリール11と巻取にリ
ール12との間に形成する。リボン陰極/ターゲ
ツト10の通路には、陽極8に近接させるが、所
定の間隔を置いてこのリボン陰極/ターゲツト1
0を滑動自在に案内する案内(または駆動)ロー
ラ33,34及び冷却支持構造体15がある。こ
のような構成はある特別なスパツタリングにおい
て必要である。電極間にグロー放電を起こさせる
ために陽極8と陰極10の両者に適当なD.C.電位
源またはR.F.電位源を接続する。即ち、電極間領
域44には、ガス源23からの適当な不活性ガス
の加速された粒子により高温の、高エネルギープ
ラズマが発生する。本発明によれば、リボン陽極
10が高温プラズマを通つて連続的に移動するの
で、陰極/ターゲツト10の比較的小さい部分だ
けが常にプラズマ内の条件に暴露されている。冷
却構造体15に加えて、プラズマ領域44外部で
可動陰極10の通路にそつて別な放射冷却装置3
5を設ける。この結果、陰極/ターゲツトが固定
されている従来の装置よりも、リボン陰極/ター
ゲツトの冷却(効率)がかなり向上し、従つて本
発明の装置の電流密度及びスパツタリング速度が
かなり向上し、しかも操作時間に不当な制限を受
けない。所望領域外のスパツタリングを防ぐため
に、シールド2,29,43を使用するが、これ
については後でより詳しく説明する。 A special and important feature of the invention is an anode;
The object of the invention is to create a high-energy glow discharge, also called active plasma, between the cathode and the movable cathode. As shown in FIG. 1, the feature that the cathode is movable is that, for example, a movable ribbon-shaped cathode/target 10 is formed between two feed reels 11 and a take-up reel 12. In the path of the ribbon cathode/target 10, the ribbon cathode/target 10 is placed close to the anode 8, but at a predetermined interval.
There are guide (or drive) rollers 33, 34 and a cooling support structure 15 for slidingly guiding the 0. Such an arrangement is necessary in certain special sputtering applications. A suitable DC or RF potential source is connected to both the anode 8 and the cathode 10 to create a glow discharge between the electrodes. That is, a high temperature, high energy plasma is generated in the interelectrode region 44 by accelerated particles of a suitable inert gas from the gas source 23. In accordance with the present invention, the ribbon anode 10 is continuously moved through the hot plasma so that only a relatively small portion of the cathode/target 10 is exposed to the conditions within the plasma at any given time. In addition to the cooling structure 15, a separate radiative cooling device 3 is provided outside the plasma region 44 and along the path of the movable cathode 10.
5 will be provided. As a result, the cooling (efficiency) of the ribbon cathode/target is considerably improved over conventional devices in which the cathode/target is fixed, and thus the current density and sputtering speed of the device of the present invention are considerably increased, and the operating Do not be subject to unreasonable time restrictions. To prevent sputtering outside the desired area, shields 2, 29, 43 are used, which will be explained in more detail later.
磁気強化型スパツタリング技術によつて磁性材
料をスパツタリングする場合、陰極/ターゲツト
材料を可動性にすると、さらに別な利点が得られ
る。特に、本発明では比較的厚み100(第2
図)が薄い、例えば約1〜50ミルのフレキシブル
リボン、中空ドラムまたはデイスク状の磁性ター
ゲツトを利用できる。このような薄いターゲツト
はプラズマ閉じ込め磁場によつて簡単に過陰和さ
せることができるので、所望濃度のグロー放電を
得ることができ、しかも所望に応じてグロー放電
を制御でき、従つて望ましいスパツタリング条件
を作り出すことができる。さらに有利なのは、所
要の電流密度に応じて可動ターゲツトの速度を選
択でき、また冷却速度をターゲツトの材料に対応
させることが可能なことである。従つて、ターゲ
ツトの単位表面につき必要な電流密度が増すに従
つて、可動ターゲツトの速度を増すことができる
ので、過熱を防ぐことができる。これについては
後でより詳しく説明する。 When sputtering magnetic materials using magnetically enhanced sputtering techniques, additional advantages can be obtained by making the cathode/target material mobile. In particular, in the present invention, the thickness is relatively 100 (second
Magnetic targets in the form of thin flexible ribbons, hollow drums, or discs, eg, from about 1 to 50 mils (see Figure), can be utilized. Such a thin target can be easily superdensed by a plasma confinement magnetic field to obtain a glow discharge of the desired concentration and to control the glow discharge as desired, thus adjusting the desired sputtering conditions. can be produced. A further advantage is that it is possible to select the speed of the movable target depending on the required current density and to adapt the cooling rate to the material of the target. Therefore, as the current density required per unit surface of the target increases, the speed of the movable target can be increased and overheating can be prevented. This will be explained in more detail later.
第2図は本発明の好適な実施態様による、第1
図のスパツタリングガン装置22を示す概略図で
ある。この装置は側壁2a、上壁2b及びベース
プレート3の一部を有する外側シールド2によつ
て内側真空室1を取囲んで構成する。上壁2bに
よつて開口2cを形成するが、この開口の形状は
円形、矩形その他の適当な形状であればよい。第
1図に実線40で示すように、開口2cはスパツ
タリングガンによつて加速され、固定被処理体ま
たは可動被処理体27に付着すべきターゲツト材
料の粒子のオリフイスとして作用する。被処理体
27は開口2cから所望に応じて所定の間隔を置
いて設ける。ステンレス鋼やアルミニウムなどの
非磁性導電材料で外側シールド2、ベースプレー
ト3及びハウジング21を構成するのが好まし
く、またアースしておく。従つて、上記部材2,
3及び21は陽極電位または陰極電位の高い真空
室26内の他の部材から公知手段によつて電気的
に絶縁しておく必要がある。前に記載したよう
に、従来の如く導管4によつて真空ポンプ5を真
空室26に接続すると共に、導管47によつて例
えばアルゴンなどの適当な不活性ガスのガス源2
3を真空室1に接続する。第1図からよく理解で
きるように、真空室1内には例えば適当な鋼材料
から作つた、好ましくは2つの平行なロツド状に
形成した固定陽極8を設ける。陰極/ターゲツト
10はその面を陽極8と平行にして設けると共
に、これから適当な間隔を置いて設ける。リボン
陰極10の全体は磁性金属材料例えば80%コバル
ト及び20%ニツケルで構成するのが好ましく、こ
れがスパツタリングによつて被処理体27に付着
する(第1図)。好適な実施態様である磁気強化
型スパツタリング装置において所望の過飽和状態
を得るためには、陰極/ターゲツト10の厚み1
00を比較的薄く(約1〜50ミル)する必要があ
る。しかし、本発明は上記構成に限定されず、例
えばよく知られているように、陰極の一面即ち陽
極に対向する側面のみをターゲツト材料で作る構
成にも適用できることを理解されたい。 FIG. 2 shows the first
FIG. 2 is a schematic diagram showing the sputtering gun device 22 shown in the figure. The device consists of an inner vacuum chamber 1 surrounded by an outer shield 2 having a side wall 2a, a top wall 2b and part of a base plate 3. An opening 2c is formed by the upper wall 2b, and the shape of this opening may be circular, rectangular, or any other suitable shape. As shown in solid line 40 in FIG. 1, opening 2c acts as an orifice for particles of target material to be accelerated by the sputtering gun and deposited on stationary or movable workpiece 27. The object to be processed 27 is provided at a predetermined distance from the opening 2c as desired. Preferably, the outer shield 2, base plate 3, and housing 21 are constructed of a non-magnetic conductive material such as stainless steel or aluminum, and are grounded. Therefore, the above member 2,
3 and 21 must be electrically insulated by known means from other members in the vacuum chamber 26 that have a high anode or cathode potential. As previously mentioned, conduit 4 connects vacuum pump 5 to vacuum chamber 26 and conduit 47 connects a source 2 of a suitable inert gas, e.g. argon.
3 to vacuum chamber 1. As can be clearly seen in FIG. 1, there is provided within the vacuum chamber 1 a stationary anode 8, preferably formed in the form of two parallel rods, made of a suitable steel material, for example. The cathode/target 10 is provided with its surface parallel to the anode 8 and at an appropriate distance therefrom. The entire ribbon cathode 10 is preferably composed of a magnetic metal material, for example 80% cobalt and 20% nickel, which is deposited on the workpiece 27 by sputtering (FIG. 1). In order to obtain the desired supersaturation state in the preferred embodiment of the magnetically enhanced sputtering apparatus, the thickness of the cathode/target 10 must be 1
00 should be relatively thin (approximately 1-50 mils). However, it should be understood that the present invention is not limited to the above-described configuration, but can also be applied, for example, as is well known, to configurations in which only one side of the cathode, ie, the side facing the anode, is made of the target material.
リボン10の両端はそれぞれ陽極8から離し
て、内側真空室1の下端に設けた2つの対応する
可逆送り/巻取にリール11,12に巻付ける。
リール11,12は適当な可逆モータ14を含む
ベルト駆動装置13などによつて一緒に駆動して
もよいし、あるいはリール11,12は別なリー
ル駆動モータ(図示せず)によつて個別に駆動し
てもよい。ただし、他の適当な駆動システムも適
用可能である。 The ends of the ribbon 10 are each wound on reels 11, 12, away from the anode 8, on two corresponding reversible feed/take-ups provided at the lower end of the inner vacuum chamber 1.
The reels 11, 12 may be driven together, such as by a belt drive 13 including a suitable reversible motor 14, or the reels 11, 12 may be driven individually by separate reel drive motors (not shown). It may be driven. However, other suitable drive systems are also applicable.
リボン10が高温プラズマ領域44を通る陽極
8に近接した場所では、フレーム16とリボン1
0に滑り接触する上部プレート17とを有する冷
却支持構造体15(第3図)によつて支持され
る。この支持構造体は例えばステンレス鋼やアル
ミニウムなどの非磁性導電材料で作る。冷却剤搬
送管18は例えば上部プレート17に適当な流路
をドリルなどによつて作るか、上部プレート17
の外側にこれと接触させて作ればよい。いずれの
場合にも、リボン10を最も有効に冷却できる。
例えば冷却水などの適当な冷却液体を端部19,
20を介して管18に循環させるが、これら管同
志は適当な管(図示せず)によつて接続する。よ
く知られているように、端部19,20は外部冷
却系に接続するのが好ましい。 In the vicinity of the anode 8 where the ribbon 10 passes through the hot plasma region 44, the frame 16 and the ribbon 1
It is supported by a cooling support structure 15 (FIG. 3) having a top plate 17 in sliding contact with the cooling support structure 15 (FIG. 3). The support structure is made of a non-magnetic conductive material such as stainless steel or aluminum. The coolant conveying pipe 18 can be formed by, for example, creating a suitable flow path in the upper plate 17 using a drill or the like, or
It can be made by contacting the outside of this with this. In either case, the ribbon 10 can be cooled most effectively.
A suitable cooling liquid, such as cooling water, is applied to the end 19,
20 to tubes 18, which are connected by suitable tubes (not shown). As is well known, the ends 19, 20 are preferably connected to an external cooling system.
よく知られているように、永久磁石30を利用
して領域44内に活性プラズマを閉じ込め、スパ
ツタリングを強化する。しかし、本発明のスパツ
タリング法及び装置は磁気強化型システムだけで
なく、ダイオード型、トライオード型や他の各種
型式の公知スパツタリング技術にも適用できる。
前に説明したように、本発明では磁性材料を含む
広範囲にわたる各種ターゲツト材料を使用するの
が意図されている。好適な実施態様では、活性プ
ラズマを強化するために使用する磁石30は、第
3図からよく理解できるように、幅がリボン10
の幅に相当する棒状になつている。磁束線48で
示すように、またBrian Chapman、John
Villey及びSons.著「Glow Discharge
Processess」New York1980、第268頁に記載さ
れているように、磁石30の方向を選定して、プ
ラズマ領域44内に所望の磁場が得られるように
する。第2図から判るように、磁束線48の方向
は第1図及び第2図において矢印101で示され
る電場の方向にほぼ直交している。矢印102は
磁石30が作る磁場の方向を示す。 As is well known, permanent magnets 30 are utilized to confine the active plasma within region 44 to enhance sputtering. However, the sputtering method and apparatus of the present invention is applicable not only to magnetically enhanced systems, but also to diode, triode, and other types of known sputtering techniques.
As previously discussed, the present invention contemplates the use of a wide variety of target materials, including magnetic materials. In a preferred embodiment, the magnet 30 used to intensify the active plasma has a width of ribbon 10, as best seen in FIG.
It is shaped like a bar with a width equivalent to . As shown by magnetic flux lines 48, also by Brian Chapman, John
“Glow Discharge” by Villey and Sons.
The orientation of the magnets 30 is selected to provide the desired magnetic field within the plasma region 44, as described in "Processess", New York 1980, p. 268. As can be seen in FIG. 2, the direction of the magnetic flux lines 48 is approximately perpendicular to the direction of the electric field indicated by arrow 101 in FIGS. 1 and 2. Arrow 102 indicates the direction of the magnetic field created by magnet 30.
可動陰極10は例えばはんだ付けによつて支持
構造体15に導電接続したシールド付き送電線3
2によつて外部の高電圧直流(D.C.)源か高周波
(R.F.)源31に接続する。 The movable cathode 10 is connected to a shielded power line 3 conductively connected to a support structure 15, for example by soldering.
2 to an external high voltage direct current (DC) source or radio frequency (RF) source 31.
駆動ロールとしても作動し、かつ想像線で示す
ピンチローラも含むことができる案内ローラ3
3,34を冷却支持構造体15の両側に設けて、
スパツタリングの目的に応じて、陽極8から所望
の間隔を置いて、上部プレート17に接触させな
がら所定の通路にそつてリボン陰極8を案内す
る。 Guide rollers 3 which also act as drive rolls and may also include pinch rollers shown in phantom
3 and 34 on both sides of the cooling support structure 15,
Depending on the purpose of sputtering, the ribbon cathode 8 is guided along a predetermined path while being in contact with the upper plate 17 at a desired distance from the anode 8.
重要なことはローラ33,34,58,59を
含み、かつ所要の精度をもつて所定の通路にそつ
てフレキシブルリボン10を搬送するために必要
になるかも知れない適当な部材(図示せず)を含
むリボン案内機構がターゲツト表面をねじつた
り、曲げたり、あるいは歪めたりすることのない
ようにリボン10に所要の張力が加わるように設
計されていることである。 Importantly, rollers 33, 34, 58, 59 and any other suitable elements (not shown) that may be necessary to convey flexible ribbon 10 along a predetermined path with the required precision are provided. is designed to apply the necessary tension to the ribbon 10 without twisting, bending, or distorting the target surface.
第2図に示すように、例えば活性プラズマ領域
44の外側でリボン通路の片側か両側に設けたラ
ジエータ冷却プラター(radiator cooling
platters)35などの冷却装置によつてさらにリ
ボン10を冷却するのが好ましい。それぞれ外部
の冷却系(図示せず)に接続した管36,37を
介して適当な冷却液体を循環させることによつて
これらプラター35を冷却することも可能であ
る。さらに冷却することが望ましい場合には、冷
却装置18及び35について述べたような方法で
ローラ33,34の内部に別な冷却管38,39
を設けてもよい。また、よく知られているよう
に、ハウジング21の外部に設けたひとつかそれ
以上の外部冷却装置(図示せず)に各管19,2
0,36,37,38及び39を接続することも
可能である。さらに、所要な接続管や真空室の内
部(例えば26)と外部との間に設ける接結部
4,7,32,47が、図示されているように、
空密シール45でシールする必要があることも容
易に理解できるはずである。 As shown in FIG. 2, for example, radiator cooling platters may be provided on one or both sides of the ribbon path outside the active plasma region 44.
Preferably, the ribbon 10 is further cooled by a cooling device such as platters 35. It is also possible to cool these platters 35 by circulating a suitable cooling liquid through tubes 36, 37, each connected to an external cooling system (not shown). If further cooling is desired, separate cooling tubes 38, 39 are installed inside the rollers 33, 34 in the manner described for the cooling devices 18 and 35.
may be provided. Also, as is well known, each tube 19, 2 may be connected to one or more external cooling devices (not shown) provided externally to the housing 21.
It is also possible to connect 0, 36, 37, 38 and 39. Furthermore, necessary connecting pipes and connections 4, 7, 32, 47 provided between the inside (for example 26) and the outside of the vacuum chamber are provided as shown in the figure.
It should be easy to understand that it is necessary to seal with the airtight seal 45.
リボン10の厚みを連続的に測定する装置41
及びリボン10の端部を検知する装置42はリボ
ン10の通路の一端か両端に設けることができ
る。いずれの装置42,42も例えば一般に磁気
テープやその他同種の用途に用いられている光学
を利用する従来の非接触タイプのものであればよ
い。例えば、リボン10のリール11,12によ
つて支持される両端を多孔性にしてもよいし、あ
るいは透明にしてもよい。テープの端部が検知装
置42に近ずくと、透明な部分が検知され、可逆
モータ14に制御信号が送られて、その回転を反
転させ、従つてリール11,12間のテープの走
行方向が反転する。同様に、リボン10の厚みが
所定の最小値に達したときに、ターゲツトを補充
しなければならないことを示す制御信号を発生す
る測定装置41を設けることも可能である。 Device 41 for continuously measuring the thickness of ribbon 10
A device 42 for sensing the end of the ribbon 10 can be provided at one or both ends of the path of the ribbon 10. Both devices 42, 42 may be of the conventional non-contact type, utilizing optics, such as those commonly used in magnetic tape and similar applications. For example, the ends of the ribbon 10 supported by the reels 11, 12 may be porous or transparent. When the end of the tape approaches the sensing device 42, the transparent area is detected and a control signal is sent to the reversible motor 14 to reverse its rotation and thus change the direction of tape travel between the reels 11, 12. Invert. It is likewise possible to provide a measuring device 41 which generates a control signal indicating that the target must be replenished when the thickness of the ribbon 10 reaches a predetermined minimum value.
第2図に示すように、内側真空室1内に、アー
スした保護シールド43を設けて、シールド2に
接続するのが好適である。シールド43はステン
レス鋼やアルミニウムで構成するのが好ましく、
これは以下に説明するように、外側室26と内側
室1との間に所望の圧力差を維持するのに役立
つ。圧力差はスロツトルバルブ25を介して内側
真空室1内に接続したガス源23から所定の圧力
下アルゴンを供給することによつて作るのが好ま
しい。真空室1の圧力は外側室26よりもかなり
高く、また外側室26はこれに接続した真空ポン
プ5及びスロツトルバルブ24によつて維持す
る。例えば、外側室26の圧力は0.1〜5×
10-6millitorrで、真空室1のそれは10〜
300millitorrである。従つて、シールド43によ
つて真空室1内に設けられるが、活性プラズマ領
域44内には直接含まれない各部材11,12,
33,34,35などをターゲツト材料の望まし
くないスパツタリングから保護できる。 Preferably, a grounded protective shield 43 is provided within the inner vacuum chamber 1 and connected to the shield 2, as shown in FIG. Preferably, the shield 43 is made of stainless steel or aluminum,
This helps maintain the desired pressure differential between the outer chamber 26 and the inner chamber 1, as explained below. Preferably, the pressure difference is created by supplying argon under a predetermined pressure from a gas source 23 connected into the inner vacuum chamber 1 via a throttle valve 25. The pressure in the vacuum chamber 1 is considerably higher than in the outer chamber 26, which is maintained by a vacuum pump 5 and a throttle valve 24 connected thereto. For example, the pressure in the outer chamber 26 is 0.1 to 5×
10 -6 millitorr, that of vacuum chamber 1 is 10~
It is 300 millitorr. Therefore, each member 11, 12, which is provided within the vacuum chamber 1 by the shield 43 but is not directly included within the active plasma region 44,
33, 34, 35, etc. from unwanted sputtering of the target material.
陽極8、ある所定の瞬間に活性プラズマ領域4
4内に存在するリボン陰極/ターゲツト10の部
分、そして磁石30を有し、かつリボン10の上
記部分を支持する冷却支持構造体15はそれぞれ
シールド43内に設ける。前に説明したように、
公知技術によつて接地シールドからハウジング2
1内に設けた全部材を電気的に絶縁することが必
要である。例えば、接地シールドから絶縁すべき
各部材は適当なセラミツク材料などの非導電性材
料からなる絶縁支持ブラケツトに設けてもよい。 Anode 8, active plasma region 4 at a given moment
A portion of the ribbon cathode/target 10 residing within the shield 43 and a cooled support structure 15 having the magnet 30 and supporting said portion of the ribbon 10 are each provided within the shield 43. As explained before,
From the ground shield to the housing 2 by known technology
It is necessary to electrically insulate all the parts provided within 1. For example, each member to be insulated from the ground shield may be mounted on an insulating support bracket of a non-conductive material such as a suitable ceramic material.
この結果、特に、よく知られた方法で陰極の高
い電位を受けるリボン10を特にそれぞれリボン
10を通すシールド43に設けられた開口46,
50においてシールド43から十分に絶縁する必
要がある。所望ならば、第2図に示すように、シ
ールド43によつて取囲まれた領域内に直接延び
る導管7をもつ第2のアルゴン源6を設けてもよ
い。 This results in particular in the openings 46 provided in the shield 43 through which the ribbons 10 are respectively subjected to the high potential of the cathode in a well-known manner.
It is necessary to provide sufficient insulation from the shield 43 at 50. If desired, a second argon source 6 may be provided with a conduit 7 extending directly into the area surrounded by shield 43, as shown in FIG.
さらに、可逆送り/巻取りリール11,12を
使用し、テープの端部が検出装置42によつて検
出される度にテープ通路を反転する代りに、所定
の間、あるいは測定装置41によつて検知される
厚み100が最小値になるまで、一定の方向に走
行するエンドレステープとしてリボン10を形成
してもよい。 Furthermore, instead of using reversible feed/take-up reels 11, 12 and reversing the tape path each time an end of the tape is detected by detection device 42, The ribbon 10 may be formed as an endless tape that runs in a fixed direction until the detected thickness 100 reaches a minimum value.
次に第4図について説明すると、この図には第
2図の冷却支持構造体15の別な実施態様を図示
してある。第4図では、基本的にはu字形の永久
磁石が電磁石51によつて活性プラズマ44を取
囲むが、該磁石のS極52及びN極53はプラズ
マ44の両側でかつリボン10の全幅にわたつて
設けられる。磁石52,53はリボン陰極/ター
ゲツト10の面に対してほぼ平行で、従つて陽極
8と陰極10との間の電場101の方向に対して
直交する矢印102によつて示される方向に磁場
を与える。好ましくはステンレス鋼やアルミニウ
ムなどで作つた非磁性導電性支持構造体54に磁
石51を取付ける。この構造体54は保護シール
ドとしても作用する。可動リボン10は支持体5
4の中心部の平らな上面55に支持される。 Referring now to FIG. 4, an alternative embodiment of the cooling support structure 15 of FIG. 2 is illustrated. In FIG. 4, a basically U-shaped permanent magnet surrounds the active plasma 44 by means of an electromagnet 51, with south poles 52 and north poles 53 on either side of the plasma 44 and over the entire width of the ribbon 10. It is set up across the board. The magnets 52, 53 direct the magnetic field in the direction shown by the arrow 102, which is approximately parallel to the plane of the ribbon cathode/target 10 and thus perpendicular to the direction of the electric field 101 between the anode 8 and cathode 10. give. Magnet 51 is attached to a non-magnetic conductive support structure 54, preferably made of stainless steel, aluminum, or the like. This structure 54 also acts as a protective shield. The movable ribbon 10 is a support 5
It is supported by a flat upper surface 55 at the center of 4.
水などの適当な冷却液体を駆動する管56は、
最も効率のよい冷却を得るためには、リボン10
に近接して上面55のすぐ下に設ける。シールド
57は支持構造体54、磁石51、陽極8及び可
動陰極/ターゲツト10の一部を取囲む。第4図
のシールド57は基本的には第2図の内側シール
ド43に対応し、このシールドの外側に設けられ
ている部材(第4図には示していない)をスパツ
タリングから保護すると共に、第2図を説明する
さいに既に述べたように圧力差を維持する作用を
する。 A tube 56 driving a suitable cooling liquid, such as water,
For the most efficient cooling, ribbon 10
It is provided immediately below the upper surface 55 in the vicinity of. Shield 57 surrounds support structure 54, magnet 51, anode 8 and a portion of movable cathode/target 10. The shield 57 of FIG. 4 basically corresponds to the inner shield 43 of FIG. As already mentioned when explaining FIG. 2, it functions to maintain the pressure difference.
なお、第3図及び第4図に示した支持構造体の
各構成は本発明により得られる数多くの構成のう
ちのわずか2つの例にしか過ぎない。 It should be noted that the configurations of the support structure shown in FIGS. 3 and 4 are only two examples of the many configurations obtainable by the present invention.
次に、本発明による高速スパツタリングの好適
な方法を第1図及び第2図について説明する。ま
ずスパツタリング開始前に、真空ポンプ5のスイ
ツチを入れて、外側室26に例えば10〜
5millitorrかそれ以下の低圧を作る。この後、内
側室1にガス源23からアルゴンを装入して、外
側室26の圧力より高い例えば20millitorrかそれ
以上の圧力を作る。所望ならば、ガス源6からア
ルゴンを空間44に追加装入する。なお、いうま
でもないことだが、上記圧力値はスパツタリング
の目的に応じて変化する。ひとつかそれ以上の外
部冷却装置のスイツチを入れ、所望の低温に冷却
された冷却液体を管(第2図の19,20,36
〜39)のいくつかまたは全部に送り込む。 Next, a preferred method of high speed sputtering according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. First, before starting sputtering, turn on the vacuum pump 5 and fill the outer chamber 26 with a
Make a low pressure of 5 millitorr or less. After this, the inner chamber 1 is charged with argon from the gas source 23 to create a pressure higher than the pressure in the outer chamber 26, for example 20 millitorr or more. If desired, additional argon can be charged into space 44 from gas source 6. It goes without saying that the above pressure value changes depending on the purpose of sputtering. Turn on one or more external cooling devices and supply cooling liquid cooled to the desired low temperature to the tubes (19, 20, 36 in Figure 2).
to some or all of 39).
モータ14のスイツチを入れて、ローラ33,
58及び59,34、冷却プレート17及び冷却
プラター35を有する所定の通路にそつてリール
11,12間をを連続的に走行させる。ローラ3
3,34を駆動する場合には、対応するモータ
(図示せず)をも駆動する。 Turn on the motor 14 and move the rollers 33,
58, 59, 34, a cooling plate 17, and a cooling platter 35. roller 3
3 and 34, the corresponding motors (not shown) are also driven.
リボン陰極10のターゲツト材料に応じて必要
になる冷却条件を満足し、かつ所望のスパツタリ
ング速度に必要な電流密度を得ることができるよ
うにリボン10の走行速度を選択する。 The running speed of the ribbon 10 is selected so as to satisfy the cooling conditions required depending on the target material of the ribbon cathode 10 and to obtain the current density necessary for the desired sputtering speed.
本発明の高速スパツタリングガンによれば、陰
極/ターゲツトの1インチ2当り約500W〜約5kW
かそれ以上の電流密度が得られる。比較のために
述べると、公知装置で流密度は1インチ2当り約
250Wに制限される。また、リボンの材料、大き
さ、電流密度や他の特性ならびにスパツタリング
装置やその目的により異なるが、所要の冷却を得
るために可動リボン10の速度を5インチ/分か
それ以上にすることもできる。 According to the high speed sputtering gun of the present invention, the cathode/target output power ranges from about 500 W to about 5 kW per inch of cathode/target.
or higher current densities can be obtained. For comparison, in known equipment the flow density is approximately
Limited to 250W. Also, depending on the material, size, current density and other characteristics of the ribbon, as well as the sputtering equipment and its purpose, the speed of the movable ribbon 10 can be 5 inches per minute or more to obtain the required cooling. .
所望の圧力差、冷却条件やその他公知の所要ス
パツタリング条件をはじめとする、所定のスパツ
タリングに必要な条件を真空室内に設定したなら
ば、電源31(第2図)のスイツチを入れ、陰極
10及び陽極8に所望のD.C.またはR.F.を送つ
て、電極間にグロー放電を起こさせる。つまり、
本発明のスパツタリング装置では、グロー放電は
陽極8と、プレート17に支持され、いつでも必
ず活性プラズマ44内に存在する可動陰極/ター
ゲツト10の部分との間にある空間44で生じ
る。陰極/ターゲツト10は活性プラズマ内を連
続的に走行するので、プラズマ領域内のターゲツ
ト材料が連続的に補充される。つまり、リボン/
ターゲツトの速度や所望の電流密度及びターゲツ
トの材料に応じ定まる他の関係するパラメータを
選択することによつてターゲツト材料を所望に応
じて冷却することができる。 Once the conditions necessary for the desired sputtering have been established in the vacuum chamber, including the desired pressure difference, cooling conditions, and other known required sputtering conditions, the power supply 31 (FIG. 2) is turned on, and the cathode 10 and A desired DC or RF voltage is sent to the anode 8 to cause a glow discharge between the electrodes. In other words,
In the sputtering apparatus of the invention, the glow discharge occurs in the space 44 between the anode 8 and the part of the movable cathode/target 10 which is supported on the plate 17 and which is always present within the active plasma 44. As the cathode/target 10 travels continuously through the active plasma, target material within the plasma region is continuously replenished. In other words, ribbon/
The target material can be cooled as desired by selecting the target speed, desired current density, and other relevant parameters depending on the target material.
例えば、第3図からよく判るように、それぞれ
絶縁ケーブル32,32aを通じて陰極に−
500V〜−4kVのD.C.電圧、そして陽極に+500V
〜+4kVのD.C.電圧を印加する。被処理体27は
ゼロ電位に維持する。目的に応じて、被処理体2
7を陽極電位に維持することも可能であり、この
場合には陽極は必要ない。後者の場合には、支持
構造体15によつて支持された陰極10の部分と
被処理体27との間に電位及び活性プラズマが形
成すると共に、これらの間に維持される。第2図
の好適な実施態様では、前に述べたように、ケー
ブル32が導電性冷却フレーム15、従つて該フ
レーム15の導電性プレート17を介して可動リ
ボンに接続される。例えば、被処理体27として
MYLARテープなどの連続的に走行するプラス
チツクテープを使用する場合には、陰極及び陽極
にそれぞれ−2000VD.C.及び+2000VD.C.を印加
する。第2図のリボン陰極/ターゲツトに前記の
磁性金属材料を利用する場合には、本発明のスパ
ツタリングガンによつて得られる付着速度は2×
104Å/分程度にも達し、磁気テープの製造に利
用されている公知スパツタリングの2倍である。 For example, as can be clearly seen from FIG. 3, the -
DC voltage from 500V to -4kV and +500V at the anode
Apply a DC voltage of ~+4kV. The object to be processed 27 is maintained at zero potential. Depending on the purpose, the object to be processed 2
It is also possible to maintain 7 at an anodic potential, in which case no anode is needed. In the latter case, a potential and an active plasma are formed and maintained between the portion of the cathode 10 supported by the support structure 15 and the object 27 to be processed. In the preferred embodiment of FIG. 2, the cable 32 is connected to the movable ribbon via the conductive cooling frame 15 and thus the conductive plate 17 of the frame 15, as previously mentioned. For example, as the object to be processed 27
When using a continuously running plastic tape such as MYLAR tape, apply -2000 VD.C. and +2000 VD.C. to the cathode and anode, respectively. When utilizing the magnetic metal material described above for the ribbon cathode/target of FIG. 2, the deposition rate obtained with the sputtering gun of the present invention is 2
The sputtering speed reaches as high as 10 4 Å/min, which is twice that of the known sputtering process used in the manufacture of magnetic tapes.
このように、本発明によれば公知装置よりも陰
極/ターゲツトの冷却がかなり向上するので、陰
極/ターゲツトの電流密度が増すと共に、スパツ
タリング速度も高速になる。加えて、所定のター
ゲツトを用いた場合には、固定ターゲツトに比較
して材料のスパツタリング量及び操作時間の長さ
が著しく増えると共に、延長化される。というの
はターゲツトの冷却によりターゲツトの寿命が延
びるからである。 Thus, the present invention significantly improves cathode/target cooling over known devices, resulting in increased cathode/target current densities and faster sputtering rates. In addition, when using a fixed target, the amount of material sputtered and the length of operation time are significantly increased and extended compared to a fixed target. This is because cooling the target extends its lifespan.
第5図に本発明によるスパツタリングガン装置
22の別な実施態様を示すが、説明を簡略化する
ために、同種な部材は同一参照数字で示し、それ
らの説明は省くことにする。この実施態様では、
第2図のリボン10の代りに、連続回転する中空
ドラム60(以下ドラム面と呼ぶこともある)を
可動陰極/ターゲツトとして使用する。特に、第
5図の実施態様はフレキシブルリボンの形で使用
すると、その脆性や疲労による破損などのために
機械的に損傷しやすい材料や、非可撓性の脆弱な
材料でターゲツトが構成されている場合に好適で
あるが、これには限定されない。このような材料
の実例はタングステンやフエライト、その他同種
の硬質の脆い材料である。 FIG. 5 shows another embodiment of a sputtering gun device 22 according to the present invention; for the sake of simplicity, similar parts are designated by the same reference numerals and their description will be omitted. In this embodiment,
In place of the ribbon 10 of FIG. 2, a continuously rotating hollow drum 60 (hereinafter sometimes referred to as the drum surface) is used as the movable cathode/target. In particular, the embodiment of FIG. 5, when used in the form of a flexible ribbon, may be used when the target is comprised of a material that is susceptible to mechanical damage due to its brittleness or failure due to fatigue, or a material that is inflexible and brittle. Although it is suitable if there are any Examples of such materials are tungsten, ferrite, and similar hard brittle materials.
例えば、ドラム60は公知技術によつて所望の
厚みをもつ比較的薄い中空ドラム状の均一な構造
体を得るためにタングステンやコバルトを真空鋳
造すると作ることができる。第2図や第3図の支
持構造体15と同じように、冷却支持構造体61
によつてドラム60を支持する。ただし、支持構
造体61の上部プレート62の曲率はドラム面6
0の曲率に相当する。この特徴によつて可動ドラ
ム面60との接触が良好になり、従つて冷却もす
ぐれたものになる。冷却支持構造体61は回転ド
ラム面60を滑動自在に支持する。第2図のスパ
ツタリングガン装置22について説明したよう
に、冷却管18、磁石30、陽極8及びシールド
43を第5図において設ける。ドラム60は保護
シールド43の両側で、かつ外側に設けた駆動ロ
ーラ63,64によつて駆動するのが好適であ
る。所望ならば、第5図に想像線でピンチローラ
65,66を使用して、駆動ローラ63,64と
ドラム面60との間にスリツプが生じるのを妨ぐ
こともできる。駆動ローラ63,64は矢印69
で示される方向かまたはこれとは逆方向にドラム
60を回転させるように適当なモータ(図示せ
ず)によつて駆動させることができる。 For example, drum 60 can be made by vacuum casting tungsten or cobalt to obtain a relatively thin, hollow drum-like uniform structure of the desired thickness using known techniques. Similar to the support structure 15 of FIGS. 2 and 3, the cooling support structure 61
supports the drum 60. However, the curvature of the upper plate 62 of the support structure 61 is
Corresponds to a curvature of 0. This feature provides good contact with the movable drum surface 60 and therefore good cooling. The cooling support structure 61 slidably supports the rotating drum surface 60. Cooling tube 18, magnet 30, anode 8 and shield 43 are provided in FIG. 5 as described for sputtering gun apparatus 22 of FIG. Preferably, the drum 60 is driven by drive rollers 63, 64 located on both sides of the protective shield 43 and on the outside. If desired, pinch rollers 65, 66, shown in phantom in FIG. 5, may be used to prevent slippage between the drive rollers 63, 64 and the drum surface 60. Drive rollers 63 and 64 are indicated by arrow 69
The drum 60 can be driven by a suitable motor (not shown) to rotate the drum 60 in the direction shown or in the opposite direction.
回転ドラム面60に隣接して、第2図の冷却プ
レート35と同様なラジエータ型のものであれば
より固定冷却プレート67,68を設ける。冷却
プレート67,69は冷却をより効率よくするた
めにドラム面60に合うように湾曲させる。な
お、被処理体の大きさ及びスパツタリングの目的
に関係する他のパラメータに応じて、例えば数イ
ンチ程度のドラム長さ及びドラム径を採用すれば
よい。 Adjacent to the rotating drum surface 60 are fixed cooling plates 67, 68, preferably of the radiator type, similar to the cooling plate 35 of FIG. The cooling plates 67, 69 are curved to fit the drum surface 60 for more efficient cooling. Note that, depending on the size of the object to be processed and other parameters related to the purpose of sputtering, a drum length and drum diameter of, for example, several inches may be adopted.
第6A図及び第6B図は本発明の別な実施態様
の概略図である。より詳細には、この実施態様に
よるスパツタリングガン装置22は可動陰極/タ
ーゲツトが連続的に回転するデイスク70状に形
成してあるが、このデイスクは所望の厚み100
を有し、かつ全体が所定のターゲツト材料で構成
されている。例えば、回転テーブルを回転させる
のに知られている適当なモータ78に接続したシ
ヤフト77によつてデイスク70を回転させる。
冷却プレート71,72はデイスク70の両側
で、その所定部分に隣接して設けることができ
る。可動デイスク70の残りの部分は陽極74か
ら所定の間隔を置いて近接させておき、そして接
触冷却支持構造体73によつて滑動自在に支持す
る。好ましくは円形の陽極74は第5図の前記陽
極8と類似するものである。また、冷却支持構造
体73も前記構造体61と類似しているが、平ら
か上面79を持つている点が異なる。陽極74の
横断面は円形か矩形であればよい。冷却支持構造
体73には、第2図または第5図について既に説
明したように、活性プラズマ44を強化する磁場
102を作る磁石(図示せず)を設けてもよい。
第2図の給電装置31に対応する給電装置から回
転デイスク陰極70及び陽極74にD.C.電圧また
はR.F.電圧を印加して、前に説明したように、電
場101を作る。冷却プレート71,72及びこ
れらによつて冷却された可動デイスク70の隣接
部分はそれぞれ接地保護シールド76によつて取
囲む。第6A図及び第6B図に示したスパツタリ
ングガン装置全体は第1図の外側室26に相当す
る真空室に入れる。第6A図及び第6B図の実施
態様の陽極74と陰極70との間の領域44にお
いてグロー放電を行うのに必要な条件を作り出す
他の部材は第1図、第2図及び第5図の実施態様
のものと同様である。 Figures 6A and 6B are schematic diagrams of another embodiment of the invention. More specifically, the sputtering gun apparatus 22 according to this embodiment has a movable cathode/target formed in the shape of a continuously rotating disk 70 having a desired thickness of 100 mm.
and is entirely composed of a predetermined target material. For example, the disk 70 is rotated by a shaft 77 connected to a suitable motor 78 known for rotating rotary tables.
The cooling plates 71, 72 can be provided on both sides of the disk 70, adjacent to predetermined portions thereof. The remainder of movable disk 70 is spaced apart from anode 74 and slidably supported by contact cooling support structure 73. Preferably circular anode 74 is similar to anode 8 of FIG. Cooling support structure 73 is also similar to structure 61, except that it has a flat top surface 79. The cross section of the anode 74 may be circular or rectangular. The cooled support structure 73 may be provided with magnets (not shown) for creating a magnetic field 102 that enhances the active plasma 44, as previously described with respect to FIGS. 2 or 5.
A DC or RF voltage is applied to rotating disk cathode 70 and anode 74 from a power supply corresponding to power supply 31 of FIG. 2 to create electric field 101 as previously described. The cooling plates 71, 72 and the adjacent portions of the movable disk 70 cooled by these are each surrounded by a ground protection shield 76. The entire sputtering gun apparatus shown in FIGS. 6A and 6B is placed in a vacuum chamber corresponding to outer chamber 26 in FIG. Other elements that create the conditions necessary to effect a glow discharge in the region 44 between the anode 74 and the cathode 70 of the embodiment of FIGS. 6A and 6B are shown in FIGS. 1, 2, and 5. Similar to that of the embodiment.
第6A図及び第6B図のスパツタリング法で
は、モータ78によつて所定の速度で矢印75で
示すようにデイスク陰極/ターゲツト70を回転
させて、各冷却構造体73、そして所望ならば冷
却プレート71,72によつて所要の冷却を行
う。つまり、第6A図及び第6B図の実施態様で
は、作業中回転デイスク陰極/ターゲツト70の
一部を必ずプラズマ領域44内に存在させると共
に、残りの連続部分をプラズマ領域の外部で冷却
する。このようにすると、回転デイスクを最も効
率よく回転デイスクを冷却できる。回転速度、デ
イスクの直径及び厚みは所望の電流密度、スパツ
タリング速度、ターゲツトの寿命などを初めとし
て、所要の冷却に応じて選択すればよい。ほとん
どの場合、デイスク70の表面速度は5インチ/
分を超える。 In the sputtering method of FIGS. 6A and 6B, a disk cathode/target 70 is rotated by a motor 78 at a predetermined speed as indicated by arrow 75 to connect each cooling structure 73 and, if desired, a cooling plate 71. , 72 provide the necessary cooling. Thus, in the embodiment of FIGS. 6A and 6B, a portion of the rotating disk cathode/target 70 is always present within the plasma region 44 during operation, while the remaining continuous portion is cooled outside of the plasma region. In this way, the rotating disk can be cooled most efficiently. The rotational speed, disk diameter and thickness may be selected depending on the desired current density, sputtering speed, target life, etc., as well as the required cooling. In most cases, the surface speed of disk 70 is 5 inches/
More than a minute.
特に、第6A図及び第6B図の実施態様は、第
2図のリボン陰極ターゲツトのように、曲げ応力
に耐えることができないターゲツト材料を適用す
る場合に特に好適であるが、これには限定されな
い。よく知られているように、デイスク70は例
えば真空鋳造によつてタングステンやコバルトが
作ればよい。 In particular, the embodiment of FIGS. 6A and 6B is particularly suitable for applications where target materials cannot withstand bending stresses, such as, but not limited to, the ribbon cathode target of FIG. . As is well known, the disk 70 may be made of tungsten or cobalt, for example, by vacuum casting.
一例として、デイスク70は直径が数インチか
それ以上で、1〜300r.p.mの速度で回転する。ま
た、デイスクに500V〜4kVの電圧を印加すれば、
2×104Å/分以上のスパツタリング速度が得ら
れる。 In one example, disk 70 is several inches or more in diameter and rotates at a speed of 1 to 300 rpm. Also, if a voltage of 500V to 4kV is applied to the disk,
A sputtering rate of 2×10 4 Å/min or higher can be obtained.
当業者ならば、上記の各実施態様の範囲内でよ
く知られている手段によつて陽極、被処理体及び
シールドのいずれかも冷却構造体とすることがで
きるはずである。 A person skilled in the art will be able to convert any of the anode, object and shield into a cooling structure by well-known means within the scope of each of the embodiments described above.
第2図〜第6B図の各実施態様を例えば磁気強
化型スパツタリング技術を利用して説明してきた
けれども、上記の実施態様やその他の実施態様で
は、他の型式のスパツタリング技術も適用可能で
ある。例えば、公知トライオードスパツタリング
装置などの場合のように、第3図及び第4図の磁
性構造体を使用する代りに、高温フイラメントと
一緒に別な陽極を使用してスパツタリングを強化
するこも可能である。 Although the embodiments of FIGS. 2-6B have been described using, for example, magnetically enhanced sputtering techniques, other types of sputtering techniques are also applicable to these and other embodiments. Instead of using the magnetic structure of FIGS. 3 and 4, as is the case, for example, in known triode sputtering devices, it is also possible to use a separate anode together with the hot filament to enhance the sputtering. It is.
第1図及び第2図の説明から判るように、第5
図のドラム60や第6A,6B図のデイスク70
の材料が磁性材料の場合には、ターゲツトの厚み
を例えば1〜50ミル程度にすることが望ましく、
こうすれば所望の過飽和が得られる。 As can be seen from the explanation of Figures 1 and 2, the fifth
Drum 60 in the figure and disk 70 in figures 6A and 6B
When the material is a magnetic material, it is desirable that the thickness of the target is, for example, about 1 to 50 mils.
In this way, the desired supersaturation can be obtained.
第7図に本発明のスパツタリングガン装置22
のさらに別な実施態様を示す。また、第8A図及
び第8B図は第7図の面80に対応する8A−8
A線についての横断面図である。第7図のスパツ
タリングガン装置22は陽極81とロツド状の可
動陰極/ターゲツト82からなり、このターゲツ
ト82はその長手軸線83を陽極81と交差する
面80に対して実質的に直交させる。陰極82は
第7図に示すコイル99によつて電磁石を形成す
る磁性材料で構成するのが好ましい。陰極82の
上部磁極84、好ましくはS極84はその面10
5が陽極81から所定の間隔を置いて近接するよ
うに設け、一方N極95はロツド82の反応側の
下端部で形成する。 FIG. 7 shows a sputtering gun device 22 of the present invention.
2 shows yet another embodiment of the invention. 8A and 8B are 8A-8 corresponding to the plane 80 in FIG.
It is a cross-sectional view about the A line. The sputtering gun apparatus 22 of FIG. 7 comprises an anode 81 and a rod-shaped movable cathode/target 82 having its longitudinal axis 83 substantially perpendicular to a plane 80 intersecting the anode 81. Cathode 82 is preferably constructed of a magnetic material that forms an electromagnet with coil 99 shown in FIG. The top pole 84 of the cathode 82, preferably the south pole 84, is located at its surface 10.
5 is provided close to the anode 81 at a predetermined distance, while the N electrode 95 is formed at the lower end of the reaction side of the rod 82.
第7図の実施態様では、S極84がスパツタリ
ングを強化する磁気回路の一部を形成する。磁気
回路の残りの部分は第8A図に示すように磁石8
6によつて形成する。あるいは、これを第8B図
に示すように、複数のu字形磁石86aで形成し
てもよい。u字形磁石86または86aにより陰
極82の陽極81及び磁極84を取囲む。磁石8
6または86aを磁化して、S極89が可動陰極
82のS極84に隣接する陽極81側にくるよう
にすると共に、N極90が陽極81の反対側にく
るようにする。 In the embodiment of FIG. 7, south pole 84 forms part of a magnetic circuit that enhances sputtering. The remainder of the magnetic circuit consists of magnet 8 as shown in Figure 8A.
Formed by 6. Alternatively, it may be formed of a plurality of U-shaped magnets 86a, as shown in FIG. 8B. The anode 81 and the magnetic pole 84 of the cathode 82 are surrounded by a U-shaped magnet 86 or 86a. magnet 8
6 or 86a so that the south pole 89 is on the side of the anode 81 adjacent to the south pole 84 of the movable cathode 82, and the north pole 90 is on the opposite side of the anode 81.
陰極82は例えばコバルト、鉄、ニツケル、ク
ロムなどの適当な磁性合金か、磁性ターゲツト材
料で構成すればよい。あるいは、陰極82は例え
ば銅やアルミニウムなどの非磁性ターゲツト材料
かまたは適当な非磁性合金で作ることも可能であ
る。後者の場合にはしかし前に述べたように、軸
線83と実質的に平行な方向に所望強度をもつ磁
束86を含むより強い磁場が得られるように磁石
86を設ける必要がある。ロツド82の直径及び
長さはそれぞれ0.25〜数インチの範囲及び数イン
チの範囲から選択すればよい。例えばステンレス
鋼やアルミニウムからなるシールド87を電極8
1,84と磁石86または86aとの間に設け
て、各磁石をスパツタリングから保護する。シー
ルド87は接地するのが好ましく、所望ならば冷
却すればよい。 Cathode 82 may be constructed of a suitable magnetic alloy, such as cobalt, iron, nickel, chromium, or a magnetic target material. Alternatively, cathode 82 can be made of a non-magnetic target material such as copper or aluminum, or a suitable non-magnetic alloy. In the latter case, however, as previously mentioned, it is necessary to provide the magnet 86 so as to obtain a stronger magnetic field containing a magnetic flux 86 of the desired strength in a direction substantially parallel to the axis 83. The diameter and length of rod 82 may be selected from the range of 0.25 to several inches and several inches, respectively. For example, a shield 87 made of stainless steel or aluminum is connected to the electrode 8.
1, 84 and magnet 86 or 86a to protect each magnet from sputtering. Shield 87 is preferably grounded and may be cooled if desired.
ロツド進行機構91を利用して矢印92の方向
にロツド82を進める。例えばこの機構91はラ
ツク/ピニオン機構、ねじその他の公知手段によ
つて構成すればよい。適当な制御装置(図示せ
ず)を接続した適当なモータ92か、あるいは手
動によつてこの機構は制御できる。例えば適当な
セラミツク材料などの耐熱性材料からなる絶縁ス
リーブ93によつてロツド82を滑動自在に支持
する。所望ならば、絶縁スリーブ93は冷却装置
としても設けることができ、この場合には前記の
実施態様と同様に、適当な冷却液体(図示せず)
これを駆動する。 The rod 82 is advanced in the direction of arrow 92 using the rod advancement mechanism 91. For example, this mechanism 91 may be constructed by a rack/pinion mechanism, a screw, or other known means. This mechanism can be controlled manually or by a suitable motor 92 connected to a suitable control device (not shown). Rod 82 is slidably supported by an insulating sleeve 93 made of a heat resistant material, such as a suitable ceramic material. If desired, the insulating sleeve 93 can also be provided as a cooling device, in which case a suitable cooling liquid (not shown) can be provided, as in the previous embodiments.
Drive this.
前と同様に、シールド付き給電線32によつて
ロツド82の端部95に給電装置31を接続すれ
ばよい。前記の好適な実施態様におけるものと同
様な第7図の他の部材についてはここでは説明し
ない。 As before, the power supply 31 may be connected to the end 95 of the rod 82 by means of a shielded power supply line 32. Other elements of FIG. 7 that are similar to those in the preferred embodiment described above will not be described here.
さて、第7図、第8A図及び第8B図の実施態
様によるスパツタリング方法について説明する。
第1図の真空室26内にスパツタリングを行うの
に必要な条件を作り出すと、陽極81とロツド陰
極/ターゲツト82の上端部84の面105との
間にグロー放電即ち活性プラズマが生じる。スパ
ツタリングによつて陰極82の面105が徐々に
侵食されるに従つて、矢印92の方向に機構91
によつて陰極82が活性プラズマ内を進む。 Now, the sputtering method according to the embodiment of FIGS. 7, 8A, and 8B will be described.
When the conditions necessary for sputtering are created in the vacuum chamber 26 of FIG. 1, a glow discharge or active plasma is created between the anode 81 and the surface 105 of the upper end 84 of the rod cathode/target 82. As the surface 105 of the cathode 82 is gradually eroded by sputtering, the mechanism 91 moves in the direction of the arrow 92.
The cathode 82 advances through the active plasma.
第7図、第8A図及び第8B図の実施態様で
は、例えば2000ガウス以上の高強度の磁場が得ら
れる。陰極82の表面部分のみがプラズマ44内
で侵食されている間、他の部分が活性プラズマの
外部にあるので極めて有利である。また、陰極8
2の侵食部がロツド82をプラズマ内に進めるこ
とによつて連続的に補充されるのも極めて有利で
ある。第7図、第8A図及び第8B図の実施態様
は、第2図を説明するさいに指摘しておいたよう
に、例えば陰極がリボン状になつているときに、
起こることだが、曲げなどの作用が加わつたとき
に例えば脆性や疲粒損傷により機械的に破損しや
すいターゲツト材料を使用する場合特に好適であ
る。 In the embodiments of FIGS. 7, 8A, and 8B, a high intensity magnetic field of, for example, 2000 Gauss or more is obtained. It is highly advantageous that only the surface portion of the cathode 82 is eroded within the plasma 44 while other portions are outside the active plasma. In addition, the cathode 8
It is also very advantageous that the eroded portion of 2 is continuously replenished by advancing the rod 82 into the plasma. The embodiments of FIGS. 7, 8A, and 8B, as pointed out in the explanation of FIG.
As may occur, this is particularly advantageous when using target materials that are susceptible to mechanical failure, for example due to brittleness or fatigue damage, when subjected to an action such as bending.
第7図、第8A図及び第8図の実施態様による
装置及び方法は活性プラズマに対して可動陰極/
ターゲツト82を適用し、そしてターゲツト材料
を連続的に補充できる点では前に述べた実施態様
による装置及び方法と同じである。ただし、磁性
材料で陰極82を構成した場合に、この陰極を磁
場によつて過飽和せず、これによりスパツタリン
グを強化するために利用される磁性構造体の活性
部分を形成する点に差がある。活性プラズマ内に
あるロツド82の端部84は高温を受けるが、好
適な実施態様ではこの部分84は冷却しない。ロ
ツド82はプラズマ領域の外にある部分を冷却す
るのが好適である。、
さらに第7図、第8A図及び第8B図のロツド
陰極は活性プラズマ44を通過できるようにする
代りに、ロツド82をプラズマへ移動可能にし、
ここで徐々に侵食させるようにした点が前の実施
例と異なる。 The apparatus and method according to the embodiments of FIGS. 7, 8A, and 8 provide a movable cathode/
The apparatus and method are similar to the previously described embodiments in that the target 82 can be applied and the target material can be continuously replenished. The difference, however, is that when the cathode 82 is constructed of magnetic material, it is not oversaturated by the magnetic field, thereby forming the active portion of the magnetic structure used to enhance sputtering. The end 84 of rod 82 within the active plasma experiences high temperatures, but in the preferred embodiment this portion 84 is not cooled. Preferably, rod 82 cools portions outside the plasma region. Furthermore, the rod cathodes of FIGS. 7, 8A, and 8B, instead of allowing passage through the active plasma 44, allow the rods 82 to move into the plasma;
This differs from the previous embodiment in that it is gradually eroded.
ロツド82の上端部84の横断面の表面単位当
り磁束密度が極めて高く、従つて活性プラズマ領
域44内の磁場の強度も極めて高いのでさらに有
利である。 It is further advantageous that the magnetic flux density per surface unit of the cross section of the upper end 84 of the rod 82 is very high, and therefore the strength of the magnetic field within the active plasma region 44 is also very high.
以上本発明の好適な実施態様を説明してきたけ
れども、特許請求の範囲で規定した本発明の範囲
から逸脱せずに各種の変更や改変を実施できるこ
とはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention as defined in the claims.
第1図は本発明の好ましい実施態様によるスパ
ツタリング装置の概略図、第2図は第1図の一部
に相当する拡大部分図、第3図は第2図の一部に
相当する斜視図、第4図は第3図に示す部分の別
な実施態様を示す断面図、第5図は本発明の別な
実施態様を示す第2図と同様な拡大部分図、第6
A図及び第6B図は本発明の別な実施態様を示す
それぞれ概略上面図及び横断面図、第7図は本発
明のさらに別な好ましい実施態様を示す拡大断面
図、第8A図は第7図の線8A−8Aについての
部分横断面図、そして第8B図は第7図実施態様
の別な構成を示す第8A図と同様な部分横断面図
である。
2,29,43……シールド、3……ベースプ
レート、5……真空ポンプ、8……陽極、10…
…陰極、11……送りリール、12……巻取りリ
ール、15……冷却支持構造体、26……真空
室、23……ガス源、33,34……案内ロー
ラ、15……冷却構造体、22……スパツタリン
グガン装置、44……プラズマ領域。
1 is a schematic diagram of a sputtering apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged partial view corresponding to a part of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view corresponding to a part of FIG. 2; 4 is a sectional view showing another embodiment of the part shown in FIG. 3; FIG. 5 is an enlarged partial view similar to FIG. 2 showing another embodiment of the present invention; and FIG.
Figures A and 6B are schematic top views and cross-sectional views, respectively, showing another embodiment of the present invention; Figure 7 is an enlarged sectional view showing still another preferred embodiment of the invention; FIG. 8B is a partial cross-sectional view similar to FIG. 8A showing an alternative configuration of the FIG. 7 embodiment. 2, 29, 43...Shield, 3...Base plate, 5...Vacuum pump, 8...Anode, 10...
... cathode, 11 ... feed reel, 12 ... take-up reel, 15 ... cooling support structure, 26 ... vacuum chamber, 23 ... gas source, 33, 34 ... guide roller, 15 ... cooling structure , 22... sputtering gun device, 44... plasma region.
Claims (1)
高速スパツタリングする装置において、 (a) 陽極、陰極及びこれらの間に活性プラズマを
作る手段を持つ真空室を設け、 (b) 前記陰極を前記所定のターゲツト材料で構成
し、そしてこの陰極を前記真空室内で該プラズ
マ領域を介して移動可能にすると共に、前記処
理体から間隔をおいて設け、そして (c) 前記活性プラズマ領域を介して前記陰極を移
動させて、前記陽極の一部をこの活性プラズマ
領域内に位置させると共に、前記陰極の残りの
連続部分を前記活性プラズマ領域の外側に位置
させる手段を設けたことを特徴とする高速スパ
ツタリング装置。 2 前記陰極を移動させる手段が連続的に移動す
る手段で、そして前記活性プラズマ領域内に必ず
存在する前記可動陰極の前記部分が残りの連続部
分よりも実質的に小さいことを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の装置。 3 冷却手段を前記可動陰極に近接させて設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
装置。 4 活性プラズマを作る前記手段が、 前記陽極と前記陰極との間に電場を作る手段を
有し、 所定厚みをもつ前記可動陰極を前記活性プラズ
マ領域内に設けて、前記電場と実質的に平行に延
長させ、そして 前記電場と実質的に直交する方向に前記活性プ
ラズマ領域を介して前記陰極を移動可能にしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の装
置。 5 前記可動陰極を磁性ターゲツト材料で構成
し、 前記電場に実質的に直交する方向に磁場を作つ
て前記活性プラズマを強化する手段を設け、そし
て 前記活性プラズマ領域内に存在する前記ターゲ
ツトの部分を前記磁場によつて飽和することを特
徴とする特許請求の範囲第4項に記載の装置。 6 前記陰極に存在する前記ターゲツト材料の前
記厚みがその長さ及び幅よりも小さいことを特徴
とする特許請求の範囲第5項に記載の装置。 7 前記冷却手段が所定の時間前記活性プラズマ
領域内に存在する前記可動陰極の前記部分に近接
させて設けた第1冷却手段からなることを特徴と
する特許請求の範囲第3項に記載の装置。 8 所定の時間前記活性プラズマ領域内に存在す
る前記可動陰極の部分を滑動自在に支持する支持
構造体を有し、この支持構造体に前記第1手段を
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第7項に
記載の装置。 9 前記第1冷却手段を導電性冷却手段として設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第7項に記
載の装置。 10 前記冷却手段が所定の時間前記活性プラズ
マ領域外に存在する前記可動陰極の残りの隣接部
分に近接させて設けた第2冷却手段からなる特許
請求の範囲第3項に記載の装置。 11 前記第2冷却手段を放射冷却手段として設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第10項に
記載の装置。 12 前記活性プラズマ領域内から前記陰極及び
前記第2冷却手段を移動させる前記手段を分離す
るシールド手段を有することを特徴とする特許請
求の範囲第10項に記載の装置。 13 前記陰極が端部を有し、前記活性プラズマ
領域内に存在する前記陰極の部分が前記端部から
所定の距離離れたときに、前記陰極の移動方向を
反転させる手段を設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の装置。 14 さらに、前記可動陰極の厚みを監視する手
段を有し、そしてこの手段を前記活性プラズマ領
域の外側において前記可動陰極の通路にそつて設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第13項に
記載の装置。 15 真空中で被処理体に所定のターゲツト材料
を高速スパツタリングする装置において、 (a) 陽極、前記所定のターゲツト材料からなる回
転ドラム面の形で与えられる可動陰極、及びこ
れら電極間に活性プラズマを作る手段を持つ真
空室を設け、 (b) 前記活性プラズマ領域内に前記回転ドラム面
の一部を滑動自在に支持すると共に、前記ドラ
ム面の残りの連続部分を所定の時間、前記活性
プラズマ領域の外側に位置させるために前記陽
極から所定の間隔を置いた支持手段を設け、そ
して (c) 所定の速度で前記ドラム面を回転させる手段
からなることを特徴とする高速スパツタリング
装置。 16 さらに、第1冷却手段を前記支持手段内に
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第15項
に記載の装置。 17 さらに、第2冷却手段を前記活性プラズマ
領域の外側で前記回転ドラムに近接して設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第15項に記載の
装置。 18 さらに、前記活性プラズマ領域から前記ド
ラム面を回転させる手段及び前記第2冷却手段を
分離するシールド手段を設けたことを特徴とする
特許請求の範囲第17項に記載の装置。 19 さらに、前記回転ドラム面の厚みを監視す
る手段を設けると共に、この監視手段を前記活性
プラズマ領域の外側で前記ドラム面に沿つて設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第15項に記
載の装置。 20 長手軸線が前記陽極と前記回転ドラム面と
の間に作られる電場に対して実質的に直交するよ
うに前記ドラム面を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第15項に記載の装置。 21 真空中で被処理体に所定のターゲツト材料
を高速スパツタリングする装置において、 (a) 陽極、前記所定のターゲツト材料からなる回
転デイスクの形で与えられる陰極、及びこれら
電極間に活性プラズマを作る手段を持つ真空室
を設け、 (b) 前記活性プラズマ領域内に前記回転デイスク
の一部を滑動自在に支持すると共に、前記デイ
スクの残りの連続部分を所定の時間、前記活性
プラズマ領域の外側に位置させるために前記陽
極から所定の間隔を置いた支持手段を設け、そ
して 前記デイスクを所定の速度で回転させる手段
からなることを特徴とする高速スパツタリング
装置。 22 さらに、前記支持手段内に第1冷却手段を
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第21項
に記載の装置。 23 さらに、前記活性プラズマ領域の外部で前
記回転デイスクに近接させて第2冷却手段を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第21項に記
載の装置。 24 さらに、前記活性プラズマ領域から前記デ
イスクを回転させる前記手段及び前記第2冷却手
段を分離する手段を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第22項に記載の装置。 25 さらに、前記回転デイスクの厚みを連続的
に監視する手段を設けると共に、この監視手段を
前記活性プラズマ領域の外側で前記回転デイスク
の通路に沿つて設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第21項に記載の装置。 26 平らな面が前記陽極と前記回転デイスクの
間に形成される電場に対して実質的に直交する方
向に延びるように前記回転デイスクを設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第21項に記載の装
置。 27 前記陰極が磁性ターゲツト材料からなり、
さらに前記活性プラズマ領域を強化する磁場を作
る手段を設けると共に、前記可動陰極の厚みそれ
の他の寸法よりも小くして、前記活性プラズマ領
域内で前記ターゲツト材料を飽和させたことを特
徴とする特許請求の範囲第21項に記載の装置。[Scope of Claims] 1. An apparatus for high-speed sputtering of a predetermined target material onto an object to be processed in a vacuum, comprising: (a) a vacuum chamber having an anode, a cathode, and a means for creating active plasma between them; (b) ) the cathode is comprised of the predetermined target material and is movable through the plasma region within the vacuum chamber and spaced from the processing body; and (c) the active plasma means for moving said cathode through a region so that a portion of said anode is located within said active plasma region and a remaining continuous portion of said cathode is located outside said active plasma region; High-speed sputtering equipment with special features. 2. Claim characterized in that the means for moving the cathode are continuously moving means, and that the portion of the movable cathode that necessarily lies within the active plasma region is substantially smaller than the remaining continuous portion. Apparatus according to scope 1. 3. The device according to claim 1, characterized in that a cooling means is provided close to the movable cathode. 4. The means for creating active plasma includes means for creating an electric field between the anode and the cathode, and the movable cathode having a predetermined thickness is provided within the active plasma region and is substantially parallel to the electric field. 4. The apparatus of claim 3, wherein the cathode is movable through the active plasma region in a direction substantially perpendicular to the electric field. 5. The movable cathode is constructed of a magnetic target material, and means are provided for creating a magnetic field in a direction substantially orthogonal to the electric field to enhance the active plasma, and the portion of the target that is within the active plasma region is 5. Device according to claim 4, characterized in that it is saturated by the magnetic field. 6. The device of claim 5, wherein the thickness of the target material present at the cathode is less than its length and width. 7. Apparatus according to claim 3, characterized in that the cooling means comprises a first cooling means located in close proximity to the portion of the movable cathode that is present in the active plasma region for a predetermined period of time. . 8. A support structure for slidably supporting a portion of the movable cathode that is present in the active plasma region for a predetermined period of time, and the support structure is provided with the first means. Apparatus according to scope 7. 9. The device according to claim 7, characterized in that the first cooling means is provided as a conductive cooling means. 10. The apparatus of claim 3, wherein said cooling means comprises a second cooling means located adjacent a remaining adjacent portion of said movable cathode that is outside said active plasma region for a predetermined period of time. 11. The device according to claim 10, characterized in that the second cooling means is provided as a radiation cooling means. 12. The apparatus of claim 10, further comprising shielding means separating said means for moving said cathode and said second cooling means from within said active plasma region. 13. The cathode has an end, and means is provided for reversing the moving direction of the cathode when a portion of the cathode existing in the active plasma region moves a predetermined distance from the end. An apparatus according to claim 1. 14. Claim 13 further comprising means for monitoring the thickness of said movable cathode, said means being located outside said active plasma region and along the path of said movable cathode. The device described. 15 An apparatus for high-speed sputtering of a predetermined target material onto a workpiece in vacuum, comprising: (a) an anode, a movable cathode provided in the form of a rotating drum surface made of said predetermined target material, and an active plasma between these electrodes; (b) slidably supporting a portion of said rotating drum surface within said active plasma region and maintaining a remaining continuous portion of said drum surface within said active plasma region for a predetermined period of time; (c) means for rotating the drum surface at a predetermined speed; and (c) means for rotating the drum surface at a predetermined speed. 16. The apparatus of claim 15, further comprising a first cooling means within the support means. 17. The apparatus of claim 15 further comprising a second cooling means outside the active plasma region and adjacent to the rotating drum. 18. The apparatus of claim 17 further comprising shielding means for separating said drum surface rotating means and said second cooling means from said active plasma region. 19. According to claim 15, further comprising means for monitoring the thickness of the rotating drum surface, the monitoring means being provided along the drum surface outside the active plasma region. equipment. 20. Apparatus according to claim 15, characterized in that the drum surface is arranged such that the longitudinal axis is substantially perpendicular to the electric field created between the anode and the rotating drum surface. . 21. An apparatus for high-speed sputtering of a predetermined target material onto a workpiece in vacuum, comprising: (a) an anode, a cathode provided in the form of a rotating disk of said predetermined target material, and means for creating an active plasma between these electrodes; (b) slidably supporting a portion of the rotating disk within the active plasma region and positioning a remaining continuous portion of the disk outside the active plasma region for a predetermined period of time; A high-speed sputtering apparatus comprising: support means spaced a predetermined distance from the anode to allow the disk to rotate at a predetermined speed; and means for rotating the disk at a predetermined speed. 22. The apparatus of claim 21, further comprising a first cooling means within the support means. 23. The apparatus of claim 21 further comprising a second cooling means outside the active plasma region and adjacent to the rotating disk. 24. The apparatus of claim 22 further comprising means for separating said means for rotating said disk and said second cooling means from said active plasma region. 25. The invention further comprises means for continuously monitoring the thickness of the rotating disk, the monitoring means being located outside the active plasma region and along the path of the rotating disk. 22. Apparatus according to paragraph 21. 26. Claim 21, characterized in that the rotating disk is arranged such that the flat surface extends in a direction substantially perpendicular to the electric field formed between the anode and the rotating disk. The device described. 27 the cathode is made of a magnetic target material;
Further, means are provided for creating a magnetic field to strengthen the active plasma region, and the thickness of the movable cathode is smaller than other dimensions thereof to saturate the target material within the active plasma region. Apparatus according to claim 21.
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