JPS5831081A - 対向タ−ゲツト式スパツタ装置 - Google Patents

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】 本発明は、スパッタ装置、更に詳しくは高速。

低温スパッタが可能な対向ターゲット式スパッタ装置の
改良に関する。

近年、研究・開発の盛んな超ＬＳ１．光通信用機能デバ
イス、超高密度記録用素子などでは、真空蒸着法ではと
ても作製できないような高融点あるいは活性的な材料の
膜をその組成１寸法。

特性を制御しながら作製するという強い要望があり、ど
のような材料でもほとんどの基板上に膜形成ができる技
術としてスパッタ法が見直され、その欠点の克服のため
に精力的な研究、開発がなされている。そして、その方
向は高速化。

低温化にあり、マグネトロンスパッタ法等既に多くの提
案がある。

本発明者の一人鵠、先に高速、低温のスバ′ツタができ
る上、磁性材料にも適用できるスバク夕方式として対向
ターゲット式スパッタ装置、を提案した（ｒ応用ＡＮ　
Ｊ　ＪＩＥ　４１１）１１ｍ号（１９７９）ｐｓｓｓ〜
ｐｓｓり、この対向ターゲット式スパ７ツタ装置は第１
ｍＫ示すように構成される。すなわち、従来の真空槽内
に基板とターゲットを対向させた！極スパッタ装置と異
なり、真空槽１０内に一対のターゲットＴ、、Ｔ、セス
バックされるスパッタ面〒、Ｓ　＊　？ｔＳが空間を隔
てて平行に対面するように配置すると共に％ＳＳ２Ｏは
ターゲットＴ、〒、の側方に設げたＳ＊ホルダー２１に
よりターゲット〒１．〒、の空間の側方ＩＩＣ腋空閏に
対面するよりに配置する。そして、真空槽重・の闘りに
設げたコイル３（ｌＫよりスパッタ面〒ＩＩ　＃　Ｔ’
ｓ　Ｋ＠直な方向の磁界を発生させるよ５Ｋしてある。

なお、図の１１．１’！は鉄からなるターゲットホルダ
ー、１１．１４は保−のためのシー□ルドである。

従って、図示省略した排気系により排気口４゜を通して
真空槽１０内を排気した後１図示省略したガス導入系か
ら導入口５すを通してアルゴン等のスパッタガスを導入
し、図示の如く１＃Ｌ流電源からなるスパッタ電源６０
によりシールド１３゜１４従って真空容器ＩＧを陽極（
ｉＩ地）に、ターゲットＴｌ　ｌ　丁、を陰極にしてス
パッタ電力を供給し、フィル３（ｌｋより前述の磁界を
発生させるととＫよりスパッタが行なわれ、基板２０上
にターゲットＴＩ、〒、に対応した組成の薄膜が形成さ
れる。

この際、前述の構成によりスパッタ面〒鳳−９〒、ｓ　
Ｋ垂直に磁界が印加されているので、対向するターグツ
）’ｒ、、？、間の空間内に高エネルギー電子が閉じ込
められ、ここでリスバッタガスのイオン化が促進されて
スパッタ速度が高くなり高速の膜形成ができる。その上
、基板２０は従来のスパッタ装置の如くターゲットに対
向せずターゲット〒１．Ｔ、の側方に゛配置されている
ので、基板２０上へのイオンや電子の衝突がはとんとな
くなり、かつターゲット丁１．〒、からの熱輻射も小さ
く基板温度の上昇の小さい、よって低温の膜形成ができ
る。更に磁界は全体としてターゲット〒、、〒、の垂直
方向に印加しであるので、ターグツ）　ＴＩ−−に磁性
材料を用いても有効に磁界が作用し、高速属形成ができ
る。

本発明は、上述の対向ターゲット式スパッタ装電の改喪
な目的としたもので、■ターゲットからスパッタされる
スパッタ粒子を基板に析出亥る効率が良く、■高品質の
薄膜を基板上に形成できるスパッタ装置を提供するもの
である。

すなわち、本発明は％陰極となる一対のターゲットをそ
のスパッタ面が空間を隔てて平行に対面するように設け
ると共に、該スパッタ面に垂直な方向の磁界を発生ずる
磁界発生手段を設け、前記多−ゲット間の空間の側方に
峡空関に対面するよ５に配置した基板上に膜形成するよ
うｋなした対向ターゲット式スパッタ装置において、前
記ターグツ）間の空間の周囲を、スパッタ時前記基板方
向、０４にスパッタ粒子が析出するよ５に遮蔽したこと
を特徴とする対向ター２２４式スパッタ装置である。

以下、本発明の詳細を図ｉ１に基いて説明する。

第２図は本発明の構成の一例を示す説明図、第３図はそ
のターゲット間部の平面断面図である。

なお図の記号は、第１図と同じものを使用しである。

図から明らかな通り、ターゲットＴｌｔ　　丁、及び基
板！０の真空槽１０内の配置は第１図の従来の対向ター
ゲット式スパッタ装置と同じである。

ただし、ターゲットホルダー１２．Ｉｓは空胴構造とし
冷却水の供給管１？ａ、１８ｍ及び排出管１７ｂ、ｌｓ
ｋを設は冷却可能とし、絶縁部材１ｓ、１＠を介して真
空槽１０ｅＣＩ！着しである。又、基板ホルダー２１は
、基板２０の取着部にヒーター２２を設は基板２ｏの温
度を調節可能としである。更に、磁界発生手段は。

第１図のコイル３６に替えて、永久磁石３１゜３２にす
ると同時に、ターグツ）　ＴＩ−Ｔ＊の稜方のターゲッ
トホルダー１１．Ｉｓ内にその磁極により形成される磁
界が全てターグツ）Ｔ、。

テ曾のスパッタ面の垂直方向で同じ向きｋなるように、
かつターゲット〒１．Ｔ、の周辺部に配置して、全体と
してコンパクトな構成としである。

そして、クーグツト７３，７．間の空間８の周囲は、遮
蔽手段１１０により次のように遮蔽しである。すなわち
、第ｘ＠に示すように、基板ホルダー２１に対画する部
分を除いてターゲラトチ。

（〒、）回りのシールド１！（１４）に沿ってステンレ
ス板等からなる遮蔽板ｓ１を設電すると共に、遮蔽［１
１を設ａすない開放部ＩＩ２には図示省略した操作手段
で開閉できるシャッター１３を設け、スバクタ時には操
作子Ｒによりシャッター８ｓｔ−開はスパッタ粒子が基
板ホルダー２１方向のみに析出するよ５にし【ある。

従って、従来の対向ターゲット式スパッタ装蓋と同様に
排気系により排気口４０から充分排′　気した後、ガス
導入系から導入口５０を通し【スパッタガスを導入し、
シールド４３．１４とターゲット〒１１　　〒、ｖｃ、
パッタ電源より、スパッタ電力を供給することにνクス
パッタが行なわれ基板２０上に所望の膜形成ができる。

ところが、前述の構成のため、プレスパツタ時にはシャ
ッター８３で開放部８２を閉じることができ、クーグツ
）Ｔ、、Ｔ、のスパッタ粒子は遮蔽［１１１とシャッタ
ー８３とからなる遮蔽手段ｇｏＫよりクーグツ）Ｔ、１
丁１間Ｋ１１ｌじ込められる。

一方、シャッター８ｍを用いて行なう膜形成ホルダー！
１方向のみにスパッタ粒子は析出し、基板２０上に堆積
して膜となる。従って、クーグツ）？、、　テ、からス
パッタされるスパッタ粒子を基板２０方向のみに析出で
きるので、クーグツト１．，７．部から基板、２０　Ｋ
形成する薄膜のスパッタ効率が著しく上昇する。更Ｋ、
スパッタが閉じられた空間で行なわれ、開放部８２を通
してのみスパッタ粒子が拡散するので、高品質の薄膜形
成ができる。その上、スパッタガスが周囲と遮蔽板によ
り区画され−ので、周囲の条件例えばガス圧等の変動の
影響な受けにくく、スパッタが安定する・ 次Ｋ　Ｉｉ上の装置による磁性膜の作成例を説明する。

〔作成例〕

ム６作成条件 １、クーグツ・ト材：パーマｐイ（Ｎｔ７’）’ｅ−ｔ
ｓ／２２　）ｂ、　　基板：２５μ厚ポリエチレンテレ
フタレートフイルム Ｃ０ターゲットＴＩＴ　　〒、閣隔隔ニア５■ｄ　スパ
ッタ表両の磁界：１５０〜２１１０ガクス ・、ターゲット形状：１００■ダＸＩＳｍｋ　　２枚ｆ
、基板とターゲット端部の距離：５０■ｇｊｌ蔽手段８
０をシールド１３．１４に密着させて設けた １、操作手原 以下の手順で膜形成を行なった。

１、基板を設置後、真空槽１０内を到達真空度ｐｔが１
×１〇−嘗〒ｅｒｒ　”−ｓ　ｘ　ｔ　ｏ−・〒ｅｒｒ
　の範囲に調部する。

ｂ、アルゴン（Ａｒ　）ガスを所定の圧力まで導入し、
３〜ｒ１分間のプレスパツタを行い。

Ｃ９シャッターを開いて基板上Ｋ１１ｌ形成を行な−゛
つた。スパッタ条件のムｒガス圧は１０■〒・ｒｒであ
る。

Ｃ０結　　果 磁性層の代表特性である保持力Ｈｅ及び磁性媒体ｆ）ソ
リの度合ＫｐＫついて、遮蔽手段８０を設けない場合と
の比較を行なった。

なお、そりの度合Ｋｐは嬉４図に示す方法で評価する。

すなわち、そりのない場合の試料長ｔ。

Ｋ対し、そりＫよって生じた両端のずれを−、。

ｂ、とし、そりの度合を、、＝ｈ、−＋ｙｂ−とし、そ
り２１　。

の極性を磁性層を外側にして変形した場合をプラス（イ
）、磁性層を内側にして変形した場合をライナス（ハ）
とした。また保持力Ｈｅは振動試料雷磁力針で測定した
。

第５図に、本発明に係わる前述の装置により得られた結
果を、第１ｆｉＫ諌侠置で遮蔽手段ｌを取や除いた場合
に得られた結果を示す。

第１図から明らかなように、遮蔽手段−Ｏを設ける本発
明によれば、到達真空度Ｐｆの広い範Ｉ！に鍍って保持
力Ｈ＠、そりの度合Ｋｌともに捻どんと一様であった。

これに対して遮蔽手段８０を取や除いた場壺では第６図
に示すように、保持力Ｈｅｎそりの度合ｘｐと−に到達
真空度ＰｆＫ対応して蜜化が大きい、特１ｃ＠達真空度
Ｐｆが３×１０″″’　Ｔｏｒｒ以下では保持力Ｈｅが
大きく、かつそりの度合Ｋｐがマイナスになりヒビワレ
が生じ島くなった。このように遮蔽手段８０を設げるこ
とによ゛す、条件変１１に対する安定性が大巾に上昇す
ることがわかる。

以上本発明を説明したが、本発明はかかる実施例に＠彎
す゛るものではない。

遮蔽手段として遮蔽板の開放１部にシャッターを散けた
ものを示したが、シャッターは必要時基板への粒子の飛
散を実質的に遮蔽で會るものであれば良く、従つズター
ゲットと基板の間に位置すれば曳く、遮蔽１［Ｋ破着す
る必要はない。

倒し、遮蔽板の開放部に設置すると効果的に粒子の飛散
が防止でき、かつ構成もランバク）になる。

又、遮蔽板もターゲット〒１．〒、に密着して設ける必
要はなく、粒子の飛散を実質的ＫＷ止できるものであれ
ば良い。なお、遮蔽板をターゲットホルダー回りのシー
ルドと一体的に構成する構成が簡単になり有利である。

また遮蔽板はシールド等同じ材を用いれば良い。

以上の通り、本発明では、対向ターゲットのターゲット
間の空間の周囲を基板方向の部分を除いて遮蔽するよう
にしたので、スパッタ効率が良く、かつ条件変動に左右
されない安定した対向ターゲット式スパッタ装置が可能
となった。

コノように本発明はスパッタによる膜形成技術の向上に
大きな寄与をなすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の対向タ、−□ゲット式スパック装置の説
明図、第意図は本発明に係わる実施例の説明図、第３図
は該実絢例のターゲット部の平面断面図、第４図はそり
の度合Ｋｐの測定法の説明図、第５図、　＠＠＠は前記
実施例と該実施例から遮蔽手段を除％、罵たものにより
作成した磁性膜の評価結果を示すグラフであを。 ｌＯ：真空槽　ＴＩＰ　〒パターゲット　２０：基板　
畠Ｏ：遮蔽手段　Ｓｌ：遮蔽板　ｍ　ｓ”：　シャツ・
タ− 汁／「口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　陰極となる一対のターゲットをそのスパッタ面が空
   間を隔てて平行に対面するよ５に設けると共に、該スパ
   ッタ面に垂直な方向の磁界を発生する磁界発生手段を設
   け、前記ターゲット間の空間の側方に該空間に対面する
   よう忙装置した基板上に膜形成するようになした対向タ
   ーゲット式スパッタ装置において。 前記ターゲット間の空間の周囲を、スパッタ時ｉ記基板
   方向のみにスパッタ粒子が析出するよ一’５　＜遮蔽し
   たことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。 １　前記基板に対面する部分Ｋ１１ｌ閉可能、なシャッ
   タを有する遮蔽板で遮蔽した特許請求の範囲第１項記載
   の対向ターゲット式スパッタ装置。 １　前記遮蔽板をターゲットホルダー回りのシールドと
   一体構成とした特許請求の範囲第２項記載の対向ターゲ
   ット式スパッタ装置。