JPH05302165A - スパッタリング装置の陰極体及びスパッタリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 スパッタリング装置の陰極体１２は、リング
状のターゲット１４の外周面の一側部にリング状のＮ極
磁性体１８を配し、また、ターゲット１４の外周面の他
側部に前記Ｎ極磁性体１８とは所要間隔をあけてリング
状のＳ極磁性体２２を配しているものである。このリン
グ状の陰極体１２を不活性ガスの雰囲気中に配し、前記
陰極体１２に高電圧を印加させてプラズマ放電を発生さ
せる。そして、この陰極体１２の中心部を軸方向に沿っ
て、ワイヤー状の基材Ｋを移動させる。 【効果】 これによって、ターゲット１４の物質がワイ
ヤー状の基材の表面に均一にスパッタさせることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維，光ファイバ―等
のワイヤー状の基材に、銅，金，ステンレス等の金属や
ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の無機物をスパッタするスパッ
タリング装置の陰極体及びスパッタリング方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】スパッタ法とは、プラズマエネルギーを
利用したもので、メッキ，真空蒸着に比べ、密着性及び
密度の高いコーティングが可能となる。

【０００３】図６に示すように、従来の平行状電極方式
におけるスパッタリング装置１１０にあっては、平板タ
―ゲット１１２のスパッタ面１１２ａが一方向に限られ
ていたために、ワイヤー状の基材Ｋの表面に、ターゲッ
ト１１２の物質を薄膜としてスパッタする場合には、真
空中においてワイヤー状の基材Ｋを走行させつつ回転さ
せながらスパッタを行なっていた。

【０００４】これにより、ワイヤー状の基材Ｋの全周面
にターゲット１１２の物質をスパッタすることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の平行状電極方式におけるスパッタリング装置１１０
においては、真空中において、ワイヤー状の基材Ｋを回
転させて走行の構造が複雑となり、ワイヤー状の基材Ｋ
の表面にターゲット１１２の物質が均一な厚さ（以下，
膜厚という）でスパッタできないという問題点があっ
た。

【０００６】

【発明の目的】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ワ
イヤー状の基材にターゲットの物質を均一な膜厚でスパ
ッタさせることができるスパッタリング装置の陰極体及
びスパッタリング方法について提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のスパ
ッタリング装置の陰極体は、リング状のターゲットと、
ターゲットの外周面の一側部に配されたリング状のＮ極
磁性体と、ターゲットの外周面の他側部に、前記Ｎ極磁
性体とは所要間隔を開けて配されたリング状のＳ極磁性
体とよりなるものである。

【０００８】本発明の請求項２のスパッタリング方法
は、請求項１記載のリング状の陰極体を不活性ガスの雰
囲気中に配し、前記陰極体に高電圧を印加させてプラズ
マ放電を発生させつつ、ワイヤ状の基材を、前記陰極体
の中心部を軸方向に沿って移動させて、ターゲットの物
質を基材の表面にスパッタさせるものである。

【０００９】

【作 用】請求項１のスパッタリング装置の陰極体は、
リング状のターゲットの外周面の一側部にリング状のＮ
極磁性体を配し、また、ターゲットの外周面の他側部に
前記Ｎ極磁性体とは所要間隔をあけてリング状のＳ極磁
性体を配しているものである。

【００１０】リング状の陰極体を不活性ガスの雰囲気中
に配し、前記陰極体に高電圧を印加させてプラズマ放電
を発生させる。そして、この陰極体の中心部を軸方向に
沿って、ワイヤー状の基材を移動させる。これによっ
て、ターゲットの物質がワイヤー状の基材の表面に均一
にスパッタさせることができる。すなわち、磁力線にお
けるプラズマ中に発生する熱電子は、タ―ゲットの表面
にトラップされる。これにより、プラズマ密度を高め、
スパッタ効果を増え膜付着速度が向上する。

【００１１】

【実施例】以下，本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１２】符号１０は、本発明の一実施例を示すスパ
ッタリング装置である。

【００１３】符号１２は、スパッタリング装置１０の陰
極体である。この陰極体１２は、下記のような構造とな
っている（図１及び図２参照）。

【００１４】符号１４は、リング状のターゲットであ
る。ターゲット１４は、ワイヤー状の基材Ｋの表面にコ
ーティングさせたい物質であって、銅，金，ステンレス
等の金属またはＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３等の無機物よりな
る。

【００１５】符号１６は、ターゲット１４の外周面に配
された銅よりなるパッキングプレートである。

【００１６】符号１８は、リング状のバッキングプレー
ト１６の一側部に配された軟鉄よりなるＳ極ポールピー
スである。Ｓ極ポールピース１８の外周面に、磁石２０
を等間隔に配している。磁石２０は、Ｓ極側の面がＳ極
ポールピース１８に固定されている。これにより、Ｓ極
ポールピース１８は、Ｓ極に磁化される。

【００１７】符号２２は、バッキングプレート１６の他
側部に配された軟鉄よりなるＮ極ポールピースである。
Ｎ極ポールピース２２の外周面に、磁石２４が等間隔に
配されている。磁石２４は、Ｎ極側の面がＮ極ポールピ
ース２２に固定されている。これにより、ポールピース
２２は、Ｎ極に磁化される。

【００１８】符号２６は、磁石２０と磁石２４との間に
掛け渡されたリング状のヨークである。

【００１９】符号２８は、磁石２０，磁石２４及びヨー
ク２６を覆い、後述するアースカバーとの間に２〜３ｍ
ｍの隙間を形成するテフロンである。

【００２０】符号３０は、テフロン２８を覆うリング状
のアースカバーである。

【００２１】符号３４は、バッキングプレート１６の中
心部に設けられたリング状の冷却パイプである。冷却パ
イプ３４の内部には、常温の水が流れている。

【００２２】符号３６は、アースカバー３０の外周面に
取付けられた冷却パイプである。冷却パイプ３６内部に
も、常温の水が流れている。冷却パイプ３４，３６によ
って、陰極体１２及びア―スカバ―３０が冷却されてい
る。

【００２３】上記構成のスパッタリング装置１０の使用
状態を、図３及び図４に基づいて説明する。なお、図３
の陰極体１２の縦断面図は、説明のために図２の縦断面
図を簡略化したものである。なお、図３の中の符号３２
は、ターゲット１４，ポールピース１８，ポールピース
２２，ヨーク２６の陰極体１２に高電圧を印加する直流
電源である。なお、タ―ゲット１４が、無機物の場合に
は、高周波電源を使用する。

【００２４】図３の陰極体１２を、図４に示すように、
真空槽３８に配する。真空槽３８内部は、減圧したアル
ゴンガス等の不活性ガスの雰囲気中となっている。そし
て、直流電源３２によって、−１００Ｖ〜−１，０００
Ｖの高電圧を陰極体１２に印加する。この場合、３００
Ｖ程度が好適である。これにより、陰極体１２にプラズ
マ放電が発生する。

【００２５】ワイヤー状の基材Ｋを、巻き出しコア４０
及び巻き取りコア４２を使用して、陰極体１２の中心部
を軸方向に沿って移動させる。この結果、ワイヤー状の
基材Ｋの表面全体は、常にプラズマ放電によって覆われ
ているため、その表面に極めて均一な膜厚でスパッタが
できる。

【００２６】また、陰極体１２の外周及び側面は、テフ
ロン２８によって形成された２ｍｍ〜３ｍｍの隙間を隔
てて、アースカバー３０で囲まれているため、ターゲッ
ト１４のみプラズマに覆われる。

【００２７】なお、本発明におけるリング状のターゲッ
トとは、ターゲットの直径Ｘと幅Ｙとの比率が、Ｘ：Ｙ
＝３：１〜１０：１の比率を満足する形状のリングをい
う。好適には、Ｘ：Ｙ＝４：１ぐらいである。この理由
は、ターゲットが、リング形状から筒状の形状に近付く
と、ターゲットの中央部でのスパッタが行われないから
である。

【００２８】図５は、第２の実施例の陰極体６０の縦断
面図である。

【００２９】陰極体６０と、第１の実施例の陰極体１２
との相違点は、ターゲット１４の断面形状にある。ター
ゲット１４は、断面板状に形成されていたが、第２の実
施例の陰極体６０のターゲット６２は、図５に示すよう
に、断面Ｖ字型に形成されている。これにより、陰極体
６０の外表へのスパッタリングの広がりを押えることが
でき、膜付着速度を向上させることができる。

【００３０】第１の実施例のスパッタリング装置１０と
平行状電極方式におけるスパッタリング装置１１０とを
真空槽３８に配して、膜厚が１０００オングストロ―ム
を基材Ｋにスパッタする場合について比較した実験結果
を下記に示す。

【００３１】（１）平行状電極方式におけるスパッタリ
ング装置１１０の実験 平板ターゲット１１２の上を距離６ｃｍだけ離して、ワ
イヤー状の基材Ｋを平行に回転させつつ走らせる。ま
た、真空槽３８は、１０^−６Ｔｏｒｒ以下に真空排気し
た後、アルゴンガスを導入し、陰極体に−３００Ｖを印
加する。

【００３２】その他の条件は、次の通りである。

【００３３】ターゲットの材質 銅 アルゴンガス圧力 ５．０×１０^−３Ｔｏｒｒ 基材の走行速度 １０ｃｍ／分 直流電源 ３００Ｗ 基 材 テフロン 直径１５０μｍ その実験結果は、表１のようになっている。

【００３４】

【表１】 （２）第１の実施例のスパッタリング装置１０の実験 リング状の陰極体１２の形状は、直径８０ｍｍ，幅２８
ｍｍ，厚み２ｍｍであり、その中心にワイヤー状の基材
を走らせる。真空槽３８は、１０^−６Ｔｏｒｒ以下に真
空排気した後、アルゴンガスを導入して、−３００Ｖを
陰極体１２に印加する。

【００３５】その他の条件は、次の通りである。

【００３６】ターゲットの材質 銅 アルゴンガス圧力 ５．０×１０^−３Ｔｏｒｒ 基材の走行速度 １０ｃｍ／分 直流電源 ３００Ｗ 基 材 テフロン 直径１５０μｍ その実験結果は、表２のようになっている。

【００３７】

【表２】 両実験結果を比較すると、従来のスパッタリング装置１
１０においては、平均膜厚が１３００オングストロ―ム
であり、本実施例のスパッタリング装置１０の場合には
１１００オングストロ―ムとなっている。膜厚分布も１
２％から０．８％に下がっており、膜厚がより均一にな
っていることが実証されている。

【００３８】また、基材Ｋの温度も、従来のスパッタリ
ング装置１１０においては２６３℃まで上昇しているの
に対し、本実施例のスパッタリング装置１０の場合のに
は、１８９℃までしか上昇していないという効果もあ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上により、本発明のスパッタリング装
置の陰極体及びそのスパッタリング方法であると、リン
グ状のターゲットの中心部を、ワイヤー状の基材を走行
させるため、ワイヤー状の基材表面に均一にスパッタさ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すスパッタリング装
置の正面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】第１の実施例の陰極体の簡略化した縦断面図で
ある。

【図４】第１の実施例の陰極体を使用したスパッタリン
グ装置の説明図である。

【図５】第１の実施例の陰極体の簡略化した縦断面図で
ある。

【図６】従来のスパッタリング装置の簡略化した縦断面
図である。

【符号の説明】

１０……スパッタリング装置 １２……陰極体 １４……ターゲット １６……バッキングプレート １８……ポールピース ２０……磁石 ２２……ポールピース ２４……磁石 ２６……ヨーク ２８……テフロン ３０……アースカバー ３２……直流電源 ３４……冷却パイプ ３６……冷却パイプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リング状のターゲットと、 ターゲットの外周面の一側部に配されたリング状のＮ極
   磁性体と、 ターゲットの外周面の他側部に、前記Ｎ極磁性体とは所
   要間隔を開けて配されたリング状のＳ極磁性体とよりな
   ることを特徴とするスパッタリング装置の陰極体。
2. 【請求項２】請求項１記載のリング状の陰極体を不活性
   ガスの雰囲気中に配し、 前記陰極体に高電圧を印加させてプラズマ放電を発生さ
   せつつ、 ワイヤ状の基材を、前記陰極体の中心部を軸方向に沿っ
   て移動させて、 ターゲットの物質を基材の表面にスパッタさせることを
   特徴とするスパッタリング方法。