JPH03197670A

JPH03197670A - 陰極スパツタリング装置

Info

Publication number: JPH03197670A
Application number: JP1338876A
Authority: JP
Inventors: Hans Aichert; ハンス・アイヒエルト; Rainer Gegenwart; ライナー・ゲーゲンヴアルト; Reiner Kukla; ライナー・ククラ; Klaus Wilmes; クラウス・ヴイルメス; Jorg Kieser; イエルク・キーザー
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-08-29
Also published as: EP0376017A2; US4966677A; EP0376017A3; DE3844064A1

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であって（イ）マグ
ネトロン原理に基づく中空陰極が設けられており、該中
空陰極が、少なくとも１つの冷却通路を備えた陰極基体
を有していて、該陰極基体が、中空のターゲットを受容
するための内側の円筒形の受容面を有していて、該ター
ゲットが同様にほぼ円筒形の内側のスパッタリング面と
円筒形の外面とを有しており、中空陰極がさらに、陰極
基体の外側を取り囲む磁石系を有していて、該磁石系が
、スパッタリング面の上で全周にわたって閉じられた回
転対称的な磁束のトンネルを生ぜしめるための磁極を有
しており、（ロ）スパッタリング面に対してほぼ同軸的に少なくと
も１つの陽極が設けられており、該陽極が、スパッタリ
ング面によって取り囲まれた室の外側に位置しており、（ハ）被覆すべき基体のための搬送路が、ターゲット及
び少なくとも１つの陽極を同軸的に貫通して設けられて
いる形式のものに関する。

従来の技術ＤＥ−Ｏ５２２４３７０８に基づイテ公知の上記形式の
陰極スペッタリング装置では、運転中に生じるプラズマ
は６つの側において密閉されており、これら６つの側の
うちの４つの側はターゲットと磁力線とによって形成さ
れ、残りの２つの側は磁気トンネルのリング状の集合に
よって形成される。マグネトロン陰極は条件ＥｘＢに従
っており、この場合Ｅは電界をかつＢは磁界を規定する
。スパッタリング率は、Ｅのための電気力線とＢのため
の磁力線とが直角に交差していてかつ磁力線がターゲッ
ト表面に対して平行に延びている所で、最高である。

ＤＥ−Ｏ５２２４３７０８に開示された中央マグネット
のための実施例の一部では、スパッタリング面の範囲に
おいて磁力線の軸平行な部分が使用される。この場合至
る所で前記条件Ｅ×Ｂが最適に満たされているので、タ
ーゲット材料は極めて均一に減少する。これによって極
めて高い材料効率が得られるが、しかしながらこの場合
、ターゲットが４辺条件を満たすために、半径方向内側
に向かって張り出したターゲット材料製の７ランジを有
しなくてはならないという大きな欠点が生じる。これに
よってターゲットは高価になり、付加的な熱の発生時に
不均一な熱膨張にさらされる。なぜならば、フランジは
ある程度「加熱リブ」として働くからである。

ＤＥ−ＯＳ２２４３７０８に記載の中空マグネトロンの
ための実施例の別の部分では４辺条件は次のことによっ
て満たされる。すなわちこの場合磁力線は極めて強く湾
曲されていて、円筒形もしくは円錐形のスパッタリング
面から１箇所において進出し、円弧状の軌道を通った後
で別の箇所において再び進入する。これによって条件Ｅ
ＸＥは、スパッタリング面の上方に位置している磁力線
の頂点を通る円形の線の範囲においてしか最適に満たさ
れない。なぜならば、磁力線は頂点の近くにおいてしか
ターゲット表面に対して少なくともほぼ平行に延びてい
ないからである。これによって確かに幾何学的に単純な
中空円筒形のターゲットの製造が可能になるが、しかし
ながら次のような大きな欠点がある。すなわちこの場合
もっばら前記頂点もしくは頂線の下で材料が減少するの
で、ターゲットには該ターゲットの内周部に深い浸食溝
が形成され、この浸食溝によってターゲットは早期に故
障し、結局材料効率が劣化することになるこの場合局部
的な熱入口は局部的なスパッタリング率に相当するので
、線形に浸食された中空円筒形のターゲットは、たとえ
僅かであろうとも、伝達面の間における熱伝導を妨害す
るトネンル形の変形を生ぜしめる。

従って前記２つの先行技術においてターゲットのための
冷却条件は不良なので、この欠点を回避するために従来
、ターゲットをその外面において直接冷却媒体（水）に
接触させるという解決策が用いられている。しかしなが
らこれによって再び陰極基体とターゲットとの間のシー
ルの問題が浮上し、この際に注目すべきことは、陰極ス
パッタリング過程は約１０−２〜１０−４ｍｂａｒの真
空下で行われるということである。つまりこの結果極め
て小さな漏れが存在しているだけで、真空が中断されか
つ／又は製造される製品が汚染されてしまう。そしてこ
の場合ターゲットの交換は極めて困難で多くの時間を要
する。

発明の課題ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の陰極スパッ
タリング装置を改良して、高い材料効率を有するターゲ
ットを、高いスパッタリング率と、冷却媒体の直接接触
しない強力な冷却とでスパッタリングすることができ、
しかもターゲットを高い切削費用をかけることなく単純
かつ安価な管区分から製造することができる陰極スパッ
タリング装置を提供することである。

課題を解決するための子役この課題を解決するために本発明の構成では冒頭に述べ
た形式の陰極スパッタリング装置において、（ニ）少なくとも１つの冷却通路がターゲットに向かっ
て、陰極基体の一部である壁の円筒形の内面によって密
に閉鎖されており、（ホ）環状のターゲットが適当な狭い遊びをもって軸方
向で壁の円筒形の内面に挿入されていて、ターゲットが
遅くともその運転温度の到達時に壁に熱伝導接触するよ
うになっており、（へ）磁石系が、半径方向内側に向か
って延びた永久磁石を有していてターゲットに対して同
心的でかつ回転対称的な磁石ヨークから成っており、か
つ互いに逆の極性（Ｎ、Ｓ）を有するリング状に閉じら
れた磁極面を有して村り、両磁極面のうちの一方の磁極
面（Ｎ）ど他方の磁極面（Ｓ）とが軸方向においてはタ
ーゲットの端面を挟んでそれぞれ反対の側に位置し、か
つ半径方向においては、スパッタリング面の半径と同じ
か又はそれ以上の半径を有する円周上に位置しており、（ト）磁石系が、ターゲット及び陰極基体に対して並び
に陽極電位に対して自由に調節可能な電位に保持可能で
あるようにした。

発明の効果（ニ）の特徴によって、ターゲットを冷却通路もしくは
冷却回路の開放なしに交換することができる。

（ホ）の特徴にはまず初め半径方向の突起を有しない管
状のターゲットについて記載されており、この結果ター
ゲットを極めて簡単に管状の材料から製造することがで
きる。ターゲットの狭い遊びと回避不能な熱負荷とによ
って、ターゲットは始動時間後に強力に冷却され、そし
てこの場合冷却は、水のような冷却媒体によって直接接
触することなしに行われる。この冷却効果は、冷却通路
を内方に向かって、密閉する中空円筒形の壁をダイヤフ
ラムの形式で極めて薄壁に構成することによって、さら
に高めることができる。このようになっていると、壁は
水圧によって僅かに膨らまされて、ターゲットに圧着さ
れる。これによって熱均衡の発生を低温の方向に所望の
ようにずらすことができる。実地においては１〜２．５
ｍｍの壁厚が特に有利であることが分かっている。

（へ）の特徴によって、ターゲツト面内部の円筒形の体
積内を延びている“磁力線部分は僅かしか湾曲されてい
ないので、ターゲットはその全円筒面にわたって極めて
均一に減じられる。

前記磁力線部分は、より正確に表現すれば、ターゲット
のリング状の端面も位置している両平面間を延びている
磁力線区分である。これによって管状のターゲットにお
いては通常得られないような材料効率もしくは利用程度
が達成される。さらにこれによって、絶縁層の反応スパ
ッタリング時に、電位にある全ターゲット表面において
正味・浸食が行われ、この結果非伝導範囲が陰極の自己
被覆によって生じることはなくなる。

簡単に表現すれば（へ）の特徴は、互いに逆の極性を有
する磁極もしくは磁極面の間の間隔が陰極基体もしくは
ターゲットの軸方向の延びよりも大きいということであ
る。このことだけで磁力線の曲率半径は大きくなる。さ
らにこのようになっていると、磁極面をさらに半径方向
片側に配置することがでさ、これによってこの効果はさ
らに高められる。

また（ト）の特徴によって、磁石系もしくは磁石系を取
り囲むケーシング部分及び遮蔽体を浮動の電位において
調節することが可能になりこの電位では、これら露出し
ている部分のスパッタリングは行われない。

全体的に見ると、本発明による管状陰極には以下に述べ
るような別の利点がある：（ａ）ターゲットによってスパッタリングされた原子が
ほとんどすべて基体に付着する。

（ｂ）棒状、管状又はワイヤ状の基体が該基体の回転な
しにすべての側において被覆される。

（Ｃ）大きなターゲット直径からスパッタリングされた
粒子が必然的に小さな基体直径に凝縮されることによっ
て、高い被覆率が得られる。

（ｄ）ろう接、接着、ねじ締結なしにターゲットを簡単
に取り付けることができる。

本発明の特に有利な構成では、円筒形の内面を備えた２
つの陽極部分が陰極に対して鏡面対称的な配置形式で設
けられており、両陽極部分のうちの一方の陽極が軸方向
で見て陰極の片側に、かつ他方の陽極が他方の側に位置
しておりこの場合陽極の円筒形の内面が、ターゲットの
スパッタリング面の半径と同じか又はそれよりも小さい
半径を有している。このようになっていると、電流回路
への陽極の良好な連結が可能である。

スパッタリング装置の内部における規定されたガス大気
の維持もしくは調節のために、本発明の別の特に有利な
構成では、陽極が陰極に向いた側に、各１つのリング状
のガス分配導管を有しており、該ガス分配導管が適当な
ガス流出開口を備えている。

このような陰極スパッタリング装置を用いてまた、ター
ゲットが軸方向において種々異なりた材料から構成され
ている場合には、混合層もしくは卓台金製の層を生ぜし
めることも可能である。

本発明による陰極スパタリング装置は、それが強磁性材
料製のターゲットをスパッタリングするために適してい
るように構成することも可能である。

そこで本発明の別の特に有利な構成では、り−ゲットが
強磁性材料から成っていて、中空円筒形の３つのターゲ
ット部分に分割されており、そのうちの軸方向で見て外
側に位置する２つのターゲット部分が、真ん中に位置す
るターゲット部分と軸方向においてはオーバラップして
いるが、半径方向においてはオーバラップ範囲において
、真ん中に位置するターゲット部分に対して各１つの空
隙を形成しており、該空隙の半径方向の幅が、運転条件
下で生じる暗黒部間隔よりも小さい。

このように構成することによって、強磁性材料製のター
ゲット部分からの磁力線の進出が強いられる。

実施例次に図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図には中空・マグネトロン原理に基づく陰極スパッ
タリング装置ｌが示されており、この装置は１つの陰極
部分２と２つの陽極部分３４とから成っている。陰極部
分並びに陽極部分は対称軸線Ａ−Ａに対してほぼ回転対
称的に構成されている。

第１図の下側部分には、リング状の冷却通路６を備えた
リング状の陰極基体５が設けられている。対称軸線Ａ−
Ａに向かって冷却通路６はダイヤプラム状の壁７の円筒
形の内面８によって閉鎖されており、この壁７には、円
筒形のスパッタリング面１０と同様に円筒形の外面とを
備えた管状のターゲット９が挿入されている。

図面かられかるようにターゲット９は厚壁の管として構
成されており、つまりかなり長い耐用寿命を有している
。壁７の一端にはターゲット９のための、半径方向内側
に向かって張り出したストッパ肩部７ａが設けられてい
る。

陰極基体５は絶縁リング１１を介してリング状の磁石ヨ
ーク１２によって取り囲まれておりこの磁石ヨークは軸
線を含む断面図で見てＣ字形横断面を有している。磁石
ヨーク１２と絶縁リング１１と陰極基体５とを貫いて２
つの冷却媒体導管１３が貫通しており、両冷却媒体導管
は冷却通路６に開口している。磁石ヨーク１２の範囲に
おいて導管１３は絶縁スリーブ１９によって取り囲まれ
ている。

磁石ヨーク１２は、半径方向内側に向かって張り出した
２つの７ランジ１４を有しチオ９、両７ランジには、互
いに逆向きの磁性を備えたリング状に閉じられた永久磁
石１５．１６が装着されている。図面かられかるように
、両永久磁石１５と１６との間の内側の間隔は半径方向
の２つの平面Ｅ、、Ｅ２の間の長さしよりも明らかに大
きく、周平面には陰極基体５及びターゲット９の真円形
の端面も位置している。

永久磁石１５．１６と陰極基体５との間の中間室は、大
部分アルミニウム製のリング１７によって満たされてお
り、このリング１７は陰極基体５の両側において図示さ
れていない環状間隙を解放しており、該環状間隙は、そ
の中においてグロー放電が生じ得ないほど狭く保たれて
いる。

磁石ヨーク１２と永久磁石１５とは磁石系１８を形成し
ており、この磁石系は絶縁間隔っまり空隙と絶縁リング
１１と絶縁スリーブ１９とによって陰極基体５に対して
絶縁されている。

磁石ヨーク１２は同時に装置全体の保持部分を形成して
おり、別の絶縁部材２０を介して支持体２２の扁形の７
ランジ２１に支持されている。すべての側に向かって絶
縁されたこの固定によって、磁石系１８は陰極基体に対
してもアース電位にある支持体２２に対しても、その電
圧を自由に調節することができる。

磁石ヨーク１２の半径方向端面及び永久磁石１５．１５
の側部の外面並びに該永久磁石の半径方向内側を向いた
磁極面は、非強磁性の材料から成る各１つの磁気遮蔽体
２３によって覆われており、この磁気遮蔽体は磁石系１
８のその他の部分と導電結合されている。リング状の磁
気遮蔽体２３はＬ字形横断面を有しており、このＬ字形
横断面の長い方の脚は半径方向に、かつ短い方の脚は軸
方向に向けられている。磁気遮蔽体２３もまた各１つの
リング状の冷却通路２４を有しており、この冷却通路に
は流入・流出導管４０が設けられている（第４図も参照
）。

第１図からさらにわかるように、両陽極部分３．４は円
筒形の内面２５を有しており、この場合装置ｌは絶縁間
隔をおいてかつ陰極２に対して鏡面対称的に配置されて
いる。これによって軸線方向で見て一方の陽極３は陰極
を挾んでこちら側にかつ他方の陽極はあちら側に位置し
ている。この場合陽極の円筒形の内面２５は、ターゲッ
ト９のスパッタリング面１０の半径よりも小さな半径を
有している。円筒形の内面２５は円筒形の管区分２６に
よって形成され、この管区分はＬ字形のリング７ランジ
２７の軸平行な脚２７ａに挿入されており、該脚の半径
方向外側に向かって延びた脚２７ｂは下部においてそれ
ぞれ支持体２８と結合されている。支持体２８は真空室
２９の内面に導電的に支持されていて、ひいてはアース
電位にあってもよい。

しかしながらまた、支持体を絶縁して真空室に固定する
ことも可能であり、この結果陽極部分３．４はアースに
対して正の電位になることができ、これによって陽極作
用が強化される（第５図参照）。陽極部分３．４にもま
た各１つのリング状の冷却通路３０が設けられている。

陽極部分はさらに、陰極２に向いた側に各１つのリング
状のガス分配導管３１を有しており、このガス分配導管
には陰極２に向かって、図示されていないパー７オレー
シａンに似たガス流出孔が設けられている。ガス分配導
管３１は接続導管３２を介して、反応成分をも含有する
ことができるスパッタリングガスのための源（図示せず
）と接続されている。

第１図にさらに示されているように、永久磁石１５．１
６の、半径方向内側を向いていて磁石ヨーク１２とは反
対側の軸平行な面には、軟質磁性材料から成る磁極シュ
ー３３．３４が装着されている。この場合極面Ｎ、Ｓは
もはや、半径方向内側に向いた永久磁石１５．１６の表
面によって形成されるのではなく、磁極シューの内面、
つまり磁極シューの軸平行な表面と内側に位置する半径
方向の表面とによって形成される。装置全体は場合にお
いてもリング状に閉じられて構成されており、従ってＬ
字形の再磁気遮蔽体２３は半径方向内側で見て、磁極シ
ュー３３．３４をも覆っている。

第２図の図面では、部分的に視界を覆っている陽極部分
が取り去られている。図面かられかるように冷却通路６
は再冷却媒体導管１３の間において、流れの短絡を回避
するために条片３５によって中断されている。その他の
部材は第１図において用いたのと同一の符号で示されて
いる。ねじ３６によって示されているように、７ランジ
２１を備えた支持体２２及び磁石ヨーク１２は陰極のそ
の他の構造のための支持エレメントを形成している。

重要なことは、管状のターゲット９を第１図において右
側に位置する磁気遮蔽体２３の解離及びリング状に配置
された磁極シュー３４の取外し後に、極めて容易に右に
向かって陰極から引き出せることである。この場合ター
ゲットは、その場に残る壁７から軸方向に引き出される
。新しいターゲット９の取付けは逆の順序で行われる：
すなわち新しいターゲットは極めて容易にストッパ肩部
７ａの所まで挿入される。このターゲットはストッパ肩
部７ａの箇所に相補形状を有する凹設部を有している。

第３図には第１図及び第２図に示されｔ；装置と極めて
合致する装置が示されている。次に両者の違いを、第３
図の下方中央部分の拡大断面図である第４図を参照しな
がら説明する。この場合同一部材は同一符号で示されて
いる。

ターゲット９は強磁性材料から成っていて、中空円筒形
の３つのターゲット部分９ａ、９ｂ９ｃに分割されてい
る。軸方向で見て外側に位置している２つのターゲット
部分９ａ、９ｃは、真ん中に位置するターゲット部分９
ｂとオーバラップしていて、オーバラップ範囲において
も半径方向に各１つの空隙３７　；　３８を、真ん中に
位置するターゲット部分９ｂに対して形成している。い
ずれにせよこの空隙の半径方向の幅は、運転条件下で生
じる暗黒部間隔よりも小さいので、運転中におけるグロ
ー放電が空隙３７．３８の中に進入することはない。

装置の空間的な固定は、ターゲット部分９ａ９ｂ、９ｃ
がオーバラップ及び空隙を維持しながら、２部分から成
る回転体として構成された非磁性材料製のターゲット保
持体３９に配置されていることによって達成されており
、このターゲットは良好な導電性と熱伝導性とを有して
いる（銅）。ターゲット部分９ａ、９ｂ、９Ｃはこのタ
ーゲット保持体３９と構成ユニットを形成していて、タ
ーゲット保持体３９と一緒に壁７から第４図で見て左に
向がって引き出すことができる。

ターゲット保持体３９は第４図に示されているように、
軸方向断面図で見て、冷却媒体導管１３の軸線を含む半
径方向対称平面を挾んで、ダブル２字形に構成されてい
る。これによって、第１の内径Ｄ１を有する真ん中の中
空円筒形区分が形成され、この区分は円形リング状の２
つの半径方向ウェブを介して、軸方向外側に位置する２
つの中空円筒形区分と結合されておりこの２つの中空円
筒形区分は第２の内径Ｄ２を有している。直径差Ｄ２−
ＤＩの絶対的な寸法は、真ん中のターゲット部分９ｂの
壁厚の２倍に、両空隙３７．３８のそれぞれの半径方向
幅の２倍を足したものに相当している。また、軸方向外
側に位置するターゲット部分９ａ、９Ｃの内径Ｄ２は、
真ん中のターゲット部分の内径Ｄ３よりも各空隙３７；
３８の半径方向の寸法の２倍だけ小さい。

特に有利にはターゲット保持体３９は軸方向で見て真ん
中で分割されていて、図面には示されていない両ターゲ
ット部分が軸方向で真ん中の保持体部分９ｂに押し嵌め
可能に構成されている。

第４図にはさらに、どのような形式で両冷却媒体通路２
４が接続導管４０を備えているかが示されている。

第４図に示された磁石系１８’　と、強磁性のターゲッ
ト部分９ａ、９ｂ、９ｃの特殊な配置形式によって生ぜ
しめられる該磁石系の磁気特性とに関しては、さらに以
下において述べる。

空隙を介在させることによって、第４図において破線で
示されているような磁力線経過が生じる。この場合磁石
ヨーク１２の７ランジ１４は軸方向及び半径方向内側に
向かって、軟質磁性材料製のリング４１．４２によって
補強されており、この場合適当な極位置を有する永久磁
石１５．１６（矢印参照）は半径方向内側でリング４２
に装着されている。これによって永久磁石１５．１６を
真ん中のターゲット部分９ｂのより近くに接近させて、
ターゲット部分９ａ。

９ｃとオーバラップさせることができる。

磁界はいずれにせよ部分的に両空隙３７．３８を橋絡し
、部分的にしかしながらまた直接ターゲット部分９ａか
らターゲット部分９ｃに延びている。最下位に示された
磁力線は、空隙３７．３８の外側においてリング状に閉
じられた２つの「プラズマループ」を生ぜしめるだけで
ある。ターゲット部分９ａと９ｃとの間において一種の
ブリッジを形成する磁力線との関連において、しかしな
がらまたその間に位置するターゲット部分９ｂの範囲に
おいても、極めて大きなリング状のプラズマループが構
成され、このプラズマループによって、真ん中のターゲ
ット部分９ｂのほぼ全面的な減少（浸食）が生ぜしめら
れる。

ターゲット保持体３９の幾何学形状及び空隙範囲におけ
るオーバラップの寸法並びに直径Ｄｌ　、Ｄ２　、Ｄ３
の関係によって、真ん中のターゲット部分９ｂにブリッ
ジとしてまたがる磁力線に対する、真ん中のターゲット
を貫流する磁力線の配分を変化させることができる。そ
して注意深い同調によって、スパッタリング面１０の範
囲における浸食効果を真ん中のターゲット部分９ｂのほ
ぼ全長にわたって可能な限り均一な値に最適化すること
が可能である。

上述の記載かられかるように、真ん中のターゲット部分
９ｂが本来のターゲットであるのに対して、外側の両タ
ーゲット部分９ａ、９ｃは磁極シューと呼ぶこともでき
る。請求項１の特徴（へ）において規定された磁極面と
ターゲットとの軸方向位置は、この場合永久磁石１５゜
１６の磁極面と真ん中のターゲット部分９ｂとに関係し
ている。

ワイヤ、ロッド又は（細い）管の形をした被覆すべき基
体は、対称軸線Ａ−Ａに対して同軸的に陰極スバ・ンタ
リング装置を貫いて移動させられる。従って対称軸線Ａ
−Ａは基体の搬送路を規定する。特殊な基体保持装置又
は案内（例えばローラ系）は図面を簡単化させるために
示されていない。

第５図においてさらに示されているように、基体の搬送
路は管状の遮蔽体４３によって取り囲まれていて、該遮
蔽体は陽極部分３，４に固定されていて、両陽極部分と
同じ電位にある。

間隙３７．３８との関連における「空隙」という表現は
、必ずしも中空室を意味するのではなく、当該間隔は非
磁性材料によって満たされていてもよい。

さらに付は加えると、磁石ヨークは陰極基体を挿入する
ために、半径方向の継ぎ目箇所で突き合わされた２つの
半割シェルから成っているしかしながらこのことは図面
には特に示されていない。

【図面の簡単な説明】

第１図は非強磁性材料製のターゲットを備えたマグネト
ロン・管状陰極の側面図（上側）及び軸方向断面図（下
側）、第２図は第１図に示した対象を幾分拡大させて示
す端面図（上側）及び半径方向断面図（下側）、第３図
は強磁性材料製のターゲット部分を備えたマグネトロン
・管状陰極の側面図及び軸方向断面図、第４図は第３図
に示した下側半部を拡大して示す部分断面図、第５図は
陰極スパッタリング装置の完全な陰極・陽極装置を示す
側面図である。 ■・・・陰極スパッタリング装置、２・・・陰極部分３
．４・・・陽極部分、５・・・陰極基体、６・・・冷却
通路、７・・・壁、８・・・内面、９・・・ターゲット
、１０・・・スパッタリング面、１１・・・絶縁リング
、１２・・・磁石ヨーク、１３・・・冷却媒体導管、１
４・・・７ランジ、１５．１６・・・永久磁石、１７・
・・リング、１８・・・磁石系、１９・・・絶縁スリー
ブ、２０・・・絶縁部材、２１・・・フランジ、２２・
・・支持体、２３・・・磁気遮蔽体、２４・・・冷却通
路、２５・・・内面、２６・・・管区分、２７・・・リ
ング７ランジ、２８・・・支持体、２９・・・真空室、
３０・・・冷却通路、３１・・・ガス分配導管、３２・
・・接続導管、３３゜３４・・・磁極シュー　３５・・
・条片、３６・・・ねじ、３７．３８・・・空隙、３９
・・・ターゲット保持体、４０・・・接続導管、４１．
４２・・・リング、４３・・・遮蔽体ＦＩＧ、２２３ＦＩＧ、４ワくト

Claims

【特許請求の範囲】

１．陰極スパッタリング装置であって、（イ）マグネトロン原理に基づく中空陰極が設けられて
おり、該中空陰極が、少なくとも１つの冷却通路を備え
た陰極基体を有していて、該陰極基体が、中空のターゲ
ットを受容するための内側の円筒形の受容面を有してい
て、該ターゲットが同様にほぼ円筒形の内側のスパッタ
リング面と円筒形の外面とを有しており、中空陰極がさ
らに、陰極基体の外側を取り囲む磁石系を有していて、
該磁石系が、スパッタリング面の上で全周にわたって閉
じられた回転対称的な磁束のトンネルを生ぜしめるため
の磁極を有しており、（ロ）スパッタリング面に対してほぼ同軸的に少なくと
も１つの陽極が設けられており、該陽極が、スパッタリ
ング面によって取り囲まれた室の外側に位置しており、（ハ）被覆すべき基体のための搬送路が、ターゲット及
び少なくとも１つの陽極を同軸的に貫通して設けられて
いる形式のものにおいて、（ニ）少なくとも１つの冷却通路（６）がターゲット（
９）に向かって、陰極基体（５）の一部である壁（７）
の円筒形の内面（８）によって密に閉鎖されており、（ホ）環状のターゲット（９）が適当な狭い遊びをもっ
て軸方向で壁（７）の円筒形の内面（８）に挿入されて
いて、ターゲット（９）が遅くともその運転温度の到達
時に壁（７）に熱伝導接触するようになっており、（ヘ）磁石系（１８）が、半径方向内側に向かって延び
た永久磁石（１５，１６）を有していてターゲット（９
）に対して同心的でかつ回転対称的な磁石ヨーク（１２
）から成っており、かつ互いに逆の極性（Ｎ，Ｓ）を有
するリング状に閉じられた磁極面を有しており、両磁極
面のうちの一方の磁極面（Ｎ）と他方の磁極面（Ｓ）と
が軸方向においてはターゲット（９）の端面を挟んでそ
れぞれ反対の側に位置し、かつ半径方向においては、ス
パッタリング面（１０）の半径と同じか又はそれ以上の
半径を有する円周上に位置しており、（ト）磁石系（１８）が、ターゲット（９）及び陰極基
体（５）に対して並びに陽極電位に対して自由に調節可
能な電位に保持可能であることを特徴とする陰極スパッタリング装置。
２．陰極基体（５）及びターゲット（９）の端面が対を
なして、共通の半径方向平面（Ｅ＿１；Ｅ＿２）に位置
している、請求項１記載の陰極スパッタリング装置。
３．冷却通路（６）を制限する壁（７）に、ターゲット
（９）のための半径方向に張り出したストッパ肩部（７
ａ）が設けられている、請求項１記載の陰極スパッタリ
ング装置。
４．永久磁石（１５，１６）の、磁石ヨーク（１２）と
は反対側の半径方向内側を向いた軸平行な面に、軟質磁
性材料製の磁極シュー（３３，３４）が装着されており
、該磁極シューが、リング状に閉じられた磁極面（Ｎ，
Ｓ）を有している、請求項１記載の陰極スパッタリング
装置。
５．磁石ヨーク（１２）の半径方向端面と、永久磁石（
１５，１６）の側部の外面と半径方向内側を向いた磁極
面とが、非強磁性材料から成る各１つのリング状の磁気
遮蔽体（２３）によって覆われており、該磁気遮蔽体が
磁石系（１８）のその他の部分と導電結合されている、
請求項１記載の陰極スパッタリング装置。
６．リング状の磁気遮蔽体（２３）がＬ字形横断面を有
しており、その長い方の脚が半径方向にかつ短い方の脚
が軸方向に延びている、請求項５記載の陰極スパッタリ
ング装置。
７．磁気遮蔽体（２３）が各１つのリング状の冷却通路
（２４）を有している、請求項５記載の陰極スパッタリ
ング装置。
８．円筒形の内面（２５）を備えた２つの陽極部分（３
，４）が陰極（２）に対して鏡面対称的な配置形式で設
けられており、両陽極部分のうちの一方の陽極（３）が
軸方向で見て陰極（２）の片側に、かつ他方の陽極（４
）が他方の側に位置しており、この場合陽極の円筒形の
内面（２５）が、ターゲット（９）のスパッタリング面
（１０）の半径と同じか又はそれよりも小さい半径を有
している、請求項１記載の陰極スパッタリング装置。
９．陽極部分（３，４）が円筒形の管区分（２６）を有
していて、該管区分がＬ字形のフランジ（２７）の軸平
行な脚（２７ａ）に挿入されていて、該フランジの半径
方向外側を向いた脚（２７ｂ）が支持体（２８）と結合
されている、請求項８記載の陰極スパッタリング装置。
１０．陽極部分（３，４）が各１つのリング状の冷却通
路（３０）を有している、請求項９記載の陰極スパッタ
リング装置。
１１．陽極部分（３，４）が陰極（２）に向いた側に、
各１つのリング状のガス分配導管（３１）を有している
、請求項８記載の陰極スパッタリング装置。
１２．ターゲット（９）が軸方向において、種々異なっ
た材料から構成されている、請求項１記載の陰極スパッ
タリング装置。
１３．ターゲット（９）が強磁性材料から成っていて、
中空円筒形の３つのターゲット部分（９ａ，９ｂ，９ｃ
）に分割されており、そのうちの軸方向で見て外側に位
置する２つのターゲット部分（９ａ，９ｃ）が、真ん中
に位置するターゲット部分（９ｂ）と軸方向においては
オーバラップしているが、半径方向においてはオーバラ
ップ範囲において、真ん中に位置するターゲット部分（
９ｂ）に対して各１つの空隙（３７，３８）を形成して
おり、該空隙の半径方向の幅が、運転条件下で生じる暗
黒部間隔よりも小さい、請求項１記載の陰極スパッタリ
ング装置。
１４．ターゲット部分（９ａ，９ｂ，９ｃ）がオーバラ
ップと空隙とを維持しながら、回転体として構成された
非磁性材料製のターゲット保持体（３９）に固定されて
おり、該ターゲット保持体が良好な導電性と熱伝導性と
を有している、請求項１３記載の陰極スパッタリング装
置。
１５．ターゲット保持体（３９）が軸方向断面図で見て
、半径方向対称面を挟んでダブルＺ字形に構成されてい
て、この場合第１の外径Ｄ１を有する真ん中の中空円筒
形区分は、円形リング状の２つの半径方向ウェブを介し
て、軸方向外側に位置していて第２の外径Ｄ＿２を有す
る２つの中空円筒形区分と結合されており、この場合直
径差Ｄ＿２−Ｄ＿１の絶対寸法は、真ん中のターゲット
部分（９ｂ）の壁厚の２倍に空隙（３７，３８）の半径
方向幅の２倍を足したものに相当する、請求項１４記載
の陰極スパッタリング装置。
１６．軸方向外側に位置するターゲット部分（９ａ，９
ｃ）の外径Ｄ＿２が、真ん中のターゲット部分（９ｂ）
の内径Ｄ＿３よりも半径方向寸法だけ小さい、請求項１
３記載の陰極スパッタリング装置。
１７．ターゲット保持体（３９）が軸方向で見て真ん中
で分割されていて、両保持体部分が、真ん中のターゲッ
ト部分（９ｂ）に軸方向で差し嵌め可能である、請求項
１５記載の陰極スパッタリング装置。