JPH0610347B2 - 三極スパツタリングソ−ス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、薄膜作製に用いられるスパッタリング装置の
スパッタソースに関するものである。

（従来技術とその問題点） スパッタリングによる成膜は、金属、合金、絶縁物等種
々の物質の薄膜化が容易であることから電子部品工業界
では、真空蒸着と並んで、汎用薄膜作製技術として広く
用いられている。当初、スパッタリング装置としては、
ＲＦ２極スパッタリング装置が用いられた。近年生産性
の向上と、基板損傷を防ぎ膜質の向上を図るために、低
温高速成膜装置への要求が高まり、かかる観点から、マ
グネトロンスパッタリング装置が主流となっている。し
かし、この装置ではターゲットの損傷が著しく局在して
いるため、ターゲット使用効率が低く、又、磁性体ター
ゲットを用いる場合、その厚みを相当小さくしなければ
ならない等の欠点を有している。この様な欠点を解決で
きるものとして三極スパッタリングソースを用いたスパ
ッタリング装置が注目され、各方面への応用が検討され
ている。

第４図(a)は、真空チャンバ１内に、三極スパッタリン
グソース２と基板３が配されて、スパッタリング装置が
構成された様子を模式的に示したものである。三極スパ
ッタリングソース２は、ターゲット５とその両側に、等
しい距離を隔てて配された熱電子を発生するフィラメン
ト６と、フィラメント６に対して正電位に、バイアスさ
れ、熱電子を誘導するアノード電極７及びアノード近傍
に設けたガス導入部１２とから成り、さらにこれらは、
ターゲット５の開口部を残して、Ａｌなどの導電体から
成るカバー８でおおわれたガンタイプのソースを形成し
ている。この図では繁雑さを避けるため、ターゲット冷
却機構は省略してある。スパッタリングは、前記ソース
２内に導入されたアルゴン等のガスが熱電子によってプ
ラズマ化されこれがターゲット５に印加される負の直流
電圧もしくは負にバイアスされた高周波電力によりター
ゲット５をボンバードする過程で、行われる。この方式
では、プラズマがソース２内に殆ど閉じ込められるの
で、高いスパッタイールドが効率良く得られる。さら
に、第４図(b)に示す様に、アノード７とフィラメント
間６に発生する電界と直交する磁界を発生する様に、永
久磁石１４を、ターゲット５近傍に配すると、プラズマ
とソース２内への閉じ込めがより完全なものとなり、マ
グネトロンスパッタリングと同様の原理によって、極め
て優れた低温高速スパッタリングが実現できる。

近年、光磁気記録媒体や磁気記録材料の分野において、
合金ターゲット化が困難な材料への要求から、ターゲッ
トとして、母材の上に、チップ状の別材料を分散配置し
た、複合ターゲットがしばしば用いられる。この場合、
膜組成は主にチップの数及び配置の仕方に依存するた
め、細かい組成の調整は困難であり、膜特性の再現性に
も問題があった。

又、この様な複合ターゲット方式の欠点をなくすため
に、第５図(a)，(b)に示す様に、複数の単体ターゲット
３３，３４から同時にスパッタする方法が提案されてい
る。しかし、従来のスパッタリングソースを、この方式
に採用した場合、ターゲット間隔がはなれているため
に、基板に対して間欠的な成膜が成され、基板ホルダー
３５上に基板36の回転数が小さいと膜厚方向に組成むら
を生じるという欠点があった。

（発明の目的） 本発明は、かかる観点から成されたものでありターゲッ
ト部を、各々別電源に接続された複数のターゲットで構
成し、各ターゲットへ印加する電力を制御することによ
って、膜組成の調整を、容易に、しかも再現性良く行う
ことができる三極スパッタリングソースを提供すること
にある。

（発明の構成） 本発明の構成は、ターゲット部と、その近傍に配置され
た熱電子を発生するフィラメントと、ターゲット部を介
してフィラメントと対向する位置に設置されフィラメン
トに対して正電位にバイアスされたアノード電極と、ガ
ス導入部と、アノードとフィラメント間に発生する電界
と直交する磁界を発生する永久磁石とを備えた三極スパ
ッタリングソースにおいて、前記ターゲット部が各々別
電源に接続された複数のターゲットから成ることを特徴
とする。

（実施例） 次に本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は、本発明の実施例を示したものであり永久磁石
１７と、アノード２０とフィラメント19との間に、各々
別電源２４，２５に接続された２つのターゲット１５，
１６が一列に並んで配されている。１８はカバー、２１
はガス導入管である。

第２図は、第１図のX-X′断面の模式図である。

例えば、光磁気記録媒体として知られるTb-Fe合金膜を
作製する場合、ターゲットＡとして厚さ５mmのFe板、タ
ーゲットＢとして厚さ５mmのTb板を用いる。膜組成は、
各ターゲットに印加する高周波電力によって調整でき
る。

ガラス基板に対して、次の様な条件でスパッタを行っ
た。

背 圧 ５×１０^-7Torr以下 Arガス圧 ７×１０^-3Torr スパッタパワー ターゲットＡ(Fe)…16W／cm² ターゲットＢ(Tb)…4.8W／cm² 電極間距離 15cm プラズマ電圧 70Ｖ プラズマ電流 5A 基板回転数 10RPM この様にして作製された膜厚1500Åの膜は組成Tb26at％
で膜面に垂直方向に磁化容易軸を有し、又、Ｘ線的に非
晶質であった。又、カーヒステリシスループより得られ
る抗磁力Hcは3KOe，カー回転角OKは0.23゜であり、光磁
気媒体として良好なる特性を有する。

この様に、各ターゲットへ印加するスパッタパワーを選
択することによって所望の組成の膜を、容易に得ること
ができる。

又、ターゲット間隔が小さいために、基板回転数が、比
較的小さい10RPM前後においても膜厚方向に組成むらを
生じることはなかった。

第３図は、本発明の他の実施例を示したものであり、各
々別電源に接続された２つのターゲット２６，２７が、
永久磁石２８の間に、一列に並んで配されている。２９
はフィラメント、３０はアノード、３２はカバー、３１
はガス導入管である。

この場合も、各ターゲットへ印加するスパッタパワーを
選択することによって所望の組成の膜を容易に得ること
ができる。

以上述べた実施例では、ターゲット形状が円板状のもの
について述べたが、方形状のターゲットについても同様
に、本発明の効果が適用される。

又、ターゲット個数は、２個以上でも良い。

（発明の効果） 以上述べた様に、本発明によれば、ターゲット部を各々
別電源に接続された複数のターゲットで構成し、各ター
ゲットへ印加する電力を制御することによって、膜組成
の調整を、容易に、しかも再現性良く行うことができる
三極スパッタリングソースを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例を示す図、第４図
(a)，(b)，第５図(a)，(b)は従来例を説明するための図
である。 図において、１は真空チャンバ、２は三極スパッタリン
グソース、３，３６は基板、４，３５は基板ホルダ、
５，１５，１６，２６，２７，３３，３４はターゲッ
ト、６，１９，２９はフィラメント、７，２０，３０は
アノード、８，１８，３２はカバー、９はフィラメント
電源、１０はアノードバイアス電源、１１，２４，２５
はターゲット電源、１２，２１，３１はガス導入部、１
３はガスボンベ、１４，１７，２８は永久磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターゲット部と、その近傍に配置された熱
   電子を発生するフィラメントと、ターゲット部を介して
   フィラメントと対向する位置に設置されフィラメントに
   対して正電位にバイアスされたアノード電極と、ガス導
   入部と、アノードとフィラメント間に発生する電界と直
   交する磁界を発生する永久磁石とを備えた三極スパッタ
   リングソースにおいて、前記ターゲット部が、各々別電
   源に接続された複数のターゲットから成ることを特徴と
   する三極スパッタリングソース。