JPH0539569A - 対向ターゲツト式スパツタ装置及びスパツタ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】対向ターゲット方式による優れた特性を維持し
つつ、成膜速度の高速化を実現し、高効率化及び省エネ
ルギー化を図り、生産性を向上する。 【構成】ターゲット１，１ａに対して基板１３と反対側
に、補助ターゲッオ２２と網目状のグリッド電極２３と
からなる補助スパッタ電極手段２０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種材料の薄膜形成を
行うのに好適な対向ターゲット式スパッタ装置及びスパ
ッタ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスパッタ装置は、図２に
示すように、真空容器５０内に間隔をおいて平行に対向
配置された一対のターゲット５１，５１ａと、これらタ
ーゲット５１，５１ａのスパッタ面に対して垂直な方向
に磁界を発生させる磁界発生手段５３と、前記ターゲッ
ト５１，５１ａ間に形成される磁界空間５４に面するよ
うにターゲット５１，５１ａの一側方に設けられて表面
に薄膜が被着される基板５５とを備えたものである。

【０００３】前記真空容器５０内にアルゴンガスを導入
した後に、接地電位にある基板ホルダーを陽極とし、タ
ーゲット５１，５１ａを陰極としてスパッタ電力を供給
すると共に、磁界発生手段５３により空間５４に磁界を
発生させると、スパッタリングが行われ、このときター
ゲット５１，５１ａから放出される粒子は飛散して基板
５５の表面に被着し、基板５５に薄膜が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例のスパッタ
装置は、基板５５がプラズマに曝されないプラズマフリ
ーの状態でスパッタできることから膜質の制御が容易
で、しかも、膜質を均一にできる等の点で優れている
が、この装置は、ターゲット５１，５１ａ及び基板５５
等の配置構成上、その成膜速度に限界がある。

【０００５】また、スパッタ時に放出されるスパッタ粒
子は、大きなエネルギーを有しているが、大部分が電気
的に中性であることから、指向性を持っていない。従っ
て、この粒子は基板５５方向に飛散するものと、基板５
５と反対方向に飛散するものとがあり、基板５５方向に
飛散する粒子が基板５５に被着されるだけで、基板５５
と反対方向に飛散するものは成膜に寄与していないのが
現状である。

【０００６】このため、生産効率が低くなる欠点があ
り、特に大面積の磁性薄膜の作成において、上記問題が
顕著になる傾向にある。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を鑑み、対向
ターゲット方式による優れた特性を維持しつつ、成膜速
度の高速化を実現し、高効率化及び省エネルギー化を図
り、生産性を向上することのできる対向ターゲット式ス
パッタ装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、対向ターゲット式スパッタ装置及
びスパッタ方法として提案されたもので、対向ターゲッ
ト式スパッタ装置としての特徴は、真空容器２内に間隔
をおいて平行に対向配置された一対のターゲット１，１
ａと、これらターゲット１，１ａのスパッタ面に対して
垂直な方向に磁界を発生させる磁界発生手段１０，１０
ａと、前記ターゲット１，１ａにより形成される空間５
に面するようにターゲット１，１ａの一側方に設けら
れ、且つ、表面に薄膜が被着される基板１３を装着した
基板ホルダー１４とを備える対向ターゲット式スパッタ
装置において、前記ターゲット１，１ａの他側方には、
前記空間５に面して該磁界空間５を略完全に遮蔽するよ
うに配置された補助ターゲット２２と該補助ターゲット
２２のスパッタ面側にこれと間隔を保って設けられた網
目状のグリッド電極２３とを備えた補助スパッタ電極手
段２０が設けられてなることにある。

【０００９】また、スパッタ方法としての特徴は、真空
容器２内に間隔をおいて平行に対向配置された一対のタ
ーゲット１，１ａをスパッタし、該ターゲット１，１ａ
から飛散するスパッタ粒子を、ターゲット１，１ａの一
側方に配置された基板１３の表面に被着させるスパッタ
方法において、前記ターゲット１，１ａの他側方に陰極
の電圧が印加される補助ターゲット２２とグリッド電極
２３とをを配置し、該補助ターゲット２２をスパッタす
ることにより、該補助ターゲット２２から飛散するスパ
ッタ粒子と共に、グリッド電極２３を透過して該補助タ
ーゲット２２に到達した前記ターゲット１，１ａのスパ
ッタ粒子を、再スパッタして前記基板１３表面に被着さ
せることにある。

【００１０】

【作用】本発明の対向ターゲット式スパッタ装置及びス
パッタ方法において、ターゲット１，１ａがスパッタさ
れると、該ターゲット１，１ａよりスパッタ粒子が放出
され、その一部は基板１３方向に飛散して基板１３表面
に被着する。

【００１１】一方、基板１３と反対方向に飛散する粒子
は、グリッド電極２３を透過して補助ターゲット２２に
到達するが、該補助ターゲット２２においてもスパッタ
されることから、補助ターゲット２２の粒子と共に、基
板１３に到達した前記スパッタ粒子は基板１３方向に飛
散され該基板１３に被着し、薄膜が形成される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。図１において、１，１ａは強磁性材料等から成る一
対のターゲットで、真空容器２内に空間５を形成するよ
うに間隔をおいて対向配置されている。３，３ａは前記
各ターゲット１，１ａを支持するターゲットホルダー
で、絶縁板（図示省略）を介して真空容器２側に取付け
られている。尚、６はターゲット用の電源で、例えば、
約７００Ｖの電圧を印加可能であり、７，７ａは保護す
るためのシールドである。

【００１３】１０，１０ａは前記ターゲット１，１ａの
スパッタ面に垂直方向の磁界を発生させるための一対の
永久磁石で、各ターゲット１，１ａの背面側に設けられ
ている。１３は円形状等を呈した基板で、その表面が前
記空間５に面するようにターゲット１，１ａの一側方に
位置し、且つ、ホルダー１４を介して真空容器２に取付
けられている。

【００１４】２０は前記空間５を隔てて基板１３と対向
する方向、すなわち、ターゲット１，１ａの他側方に設
けられた補助スパッタ電極手段で、該補助スパッタ電極
手段２０は、スパッタ面が前記空間５に面し該空間５を
略完全に遮蔽するように配置された補助ターゲット２２
と、該補助ターゲット２２に対向するように該補助ター
ゲット２２のスパッタ面側に配置された網目状のグリッ
ド電極２３とを備えている。

【００１５】前記補助ターゲット２２及びグリッド電極
２３は前記ターゲット１，１ａと同一材料或いはその成
分金属元素材料からなり、補助ターゲット２２とグリッ
ド電極２３との間隔Ｌは、補助スパッタ電極手段２０に
おけるスパッタが効果的に行えるように、スパッタガス
圧における中性ガス分子の平均自由工程以下に設定され
ている。また、前記グリッド電極２３の網目構造は、面
積透過率が９０％以上となるように設定されている。

【００１６】２５はグリッド用電源であり、該グリッド
用電源２５は、補助ターゲット用の電源としても使用さ
れる前記ターゲット用の電源６よりも３００〜５００Ｖ
高い電圧を印加できるようになっている。

【００１７】次に、本発明の対向ターゲット式スパッタ
装置の使用例について説明する。先ず真空容器２内の真
空排気後にアルゴンガスを導入し、その後、ターゲット
１，１ａに該ターゲット１，１ａを陰極とすべく電圧を
印加させると、永久磁石１０，１０ａにて磁界が発生さ
れた空間５内には、ターゲット１，１ａがスパッタされ
てスパッタ粒子、二次電子及びアルゴンガスイオン等の
飛散したプラズマ空間が形成される。

【００１８】この際に、スパッタ粒子の大部分は電気的
に中性であり、特に、飛行方向には指向性を持たないこ
とから、一部のスパッタ粒子が基板１３方向に飛散し、
該基板１３の表面に被着される。一方、基板１３と反対
方向に飛散するほとんどのスパッタ粒子は、グリッド電
極２３を透過して補助ターゲット２２側に到達する。

【００１９】また、補助スパッタ電極手段２０におい
て、補助ターゲット２２も陰極電圧を印加されてスパッ
タされることから、ターゲット１，１ａから飛散しこの
補助ターゲット２２に受けられたスパッタ粒子は、補助
ターゲット２２のスパッタ粒子と共に飛散され、これら
粒子は、さらにグリッド電極２３の網目を透過して、基
板１３に被着することとなる。従って、補助ターゲット
２２をスパッタすることにより、該補助ターゲット２２
のスパッタ粒子と共にターゲット１，１ａから基板１３
と反対方向に飛散した粒子も効果的に基板１３に被着で
きることとなり、成膜速度が非常に向上する。

【００２０】しかも、補助スパッタ電極手段２０におい
て、グリッド電極２３と補助ターゲット２２との間隔距
離Ｌを、中性ガス分子の平均自由工程以下に設定するこ
とにより、該補助ターゲット２２のスパッタを促進でき
る。また、グリッド電極２３の網目構造における面積透
過率が９０％以上であることから、飛散する粒子は、グ
リッド電極２３をほとんど支障なく透過できることとな
る。尚、本発明は前記の実施例に限定されるものではな
く、スパッタ装置を構成する他の部材の具体的な構成も
決して上記実施例に限定されるものではないことは無論
である。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明はターゲットの他
側方には、前記磁界空間に面するように配置された補助
ターゲットと該補助ターゲットのスパッタ面側に間隔を
有して設けられた網目状のグリッド電極とを備えた補助
スパッタ電極手段を設けたので、基板と反対方向に飛散
する従来成膜に寄与していなかったスパッタ粒子を、該
補助ターゲットをスパッタすることにより、基板に被着
できることとなる。

【００２２】このため、膜形成物質に損傷を与えること
が少なく、膜質を均一にできる等の対向ターゲットスパ
ッタ方式の特性を維持しつつ、成膜速度の高速化を実現
でき、高効率化及び省エネルギー化を図り、生産性を向
上することができることとなり、特に、大面積の薄膜作
成においてその実用的価値は著大である。

【００２３】また、前記補助スパッタ電極手段の補助タ
ーゲットとグリッド電極との間隔を、スパッタガス圧に
おける中性ガス分子の平均自由工程以下に設定すること
により、該補助スパッタ電極手段におけるスパッタを効
果的に行うことが可能となる。しかも、グリッド電極の
網目構造を、面積透過率が９０パーセント以上に設定す
ることにより、該粒子がグリッド電極を透過する際の支
障を軽微にでき、補助スパッタ手段でのスパッタを好適
に行うことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタ装置を示す概略図。

【図２】従来例を示す概略図。

【符号の説明】

１，１ａ…ターゲット、２…真空容器、５…空間、１
０，１０ａ…永久磁石（磁界発生手段）、１３…基板、
２０…補助スパッタ電極手段、２２…補助ターゲット、
２３…グリッド電極。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器２内に間隔をおいて平行に対向配
   置された一対のターゲット１，１ａと、これらターゲッ
   ト１，１ａのスパッタ面に対して垂直な方向に磁界を発
   生させる磁界発生手段１０，１０ａと、前記ターゲット
   １，１ａにより形成される空間５に面するようターゲッ
   ト１，１ａの一側方に設けられ、且つ、表面に薄膜が被
   着される基板１３を装着した基板ホルダー１４とを備え
   る対向ターゲット式スパッタ装置において、前記ターゲ
   ット１，１ａの他側方には、前記空間５に面して該磁界
   空間５を略完全に遮蔽するよう配置された補助ターゲッ
   ト２２と該補助ターゲット２２のスパッタ面側にこれと
   間隔を保って設けられた網目状のグリッド電極２３とを
   備えた補助スパッタ電極手段２０が設けられてなること
   を特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。
2. 【請求項２】前記補助スパッタ電極手段２０の補助ター
   ゲット２２とグリッド電極２３との間隔Ｌが、スパッタ
   ガス圧における中性ガス分子の平均自由工程以下に構成
   されてなる請求項１に記載の対向ターゲット式スパッタ
   装置。
3. 【請求項３】前記補助スパッタ電極手段２０の補助ター
   ゲット２２は、前記ターゲット１，１ａと同一材料から
   構成されてなる請求項１または２に記載の対向ターゲッ
   ト式スパッタ装置。
4. 【請求項４】前記グリッド電極２３の網目構造は、面積
   透過率が９０パーセント以上となるように構成されてな
   る請求項１、２または３に記載の対向ターゲット式スパ
   ッタ装置。
5. 【請求項５】真空容器２内に間隔をおいて平行に対向配
   置された一対のターゲット１，１ａをスパッタし、該タ
   ーゲット１，１ａから飛散するスパッタ粒子を、ターゲ
   ット１，１ａの一側方に配置された基板１３の表面に被
   着されるスパッタ方法において、前記ターゲット１，１
   ａの他側方に陰極の電圧が印加される補助ターゲット２
   ２とグリッド電極２３とをを配置し、該補助ターゲット
   ２２をスパッタすることにより、該補助ターゲット２２
   から飛散するスパッタ粒子と共に、グリッド電極２３を
   透過して該補助ターゲット２２に到達した前記ターゲッ
   ト１，１ａのスパッタ粒子を、再スパッタして前記基板
   １３表面に被着させることを特徴とするスパッタ方法。