JPS5943548B2 - マグネトロン型スパッタ装置 - Google Patents

マグネトロン型スパッタ装置

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JPS5943548B2
JPS5943548B2 JP19207282A JP19207282A JPS5943548B2 JP S5943548 B2 JPS5943548 B2 JP S5943548B2 JP 19207282 A JP19207282 A JP 19207282A JP 19207282 A JP19207282 A JP 19207282A JP S5943548 B2 JPS5943548 B2 JP S5943548B2
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JP
Japan
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sputtering
target
magnet
magnetron type
type sputtering
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JP19207282A
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JPS5891168A (ja
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迪 渡辺
哲雄 栗崎
嘉規 伊藤
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Toshiba Corp
Tokuda Seisakusho Co Ltd
Original Assignee
Tokuda Seisakusho Co Ltd
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • H01J37/3408Planar magnetron sputtering

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネトロン型スパッタ装置に関し、特にター
ゲットの材料及び形状を改良したマグネトロン型スパッ
タ装置に係る。
近年、無公害なメッキ方法として、蒸着法、イオンブレ
ーティング法、スパッタリング法などの真空メッキ法が
盛んに用いられるようになつてきた。
これらの方法は、いずれの場合でもメッキ基板の表面温
度が上昇し、特にプラスチックなどをメッキ基板とする
場合には、基板を劣化される問題があつた。このうち、
スパッタリング法は不活性ガスの低真空中でグロー放電
を行なつたとき、その放電で陰極(ターゲット)の金属
が陽イオンの衝撃によりたたき出されて、メッキ基板の
表面に付着するもので、合金の組成を変えることなくメ
ッキ皮膜が得られ、しかも高融点材料のメッキも可能で
あるという特色を有している。しかしこの方法はスパッ
タ速度が遅く、作業圧力が高い上、前述の如くメッキ基
板の表面温度が上昇するといつた欠点があるため、限ら
れた分野でしか応用されていなかつた。この点を改善す
るため、ターゲットの裏面に磁石を配置して放電空間に
於ける電界に直交した磁石をかけるようにしたマグネト
ロン型のスパッタ装置が開発された。
この装置は放電に伴つて生成された電子が磁界により曲
げられて、ドリフト運動を行なうようにして、陰極(タ
ーゲット)に対向して配置されたメッキ基板に電子が流
入するのを防止して、メッキ基板の温度上昇を抑えるよ
うにしたものである。しかもこの装置は磁力線がターゲ
ット表面近傍で長い連続軌道を持ち高い密度の電子雲が
形成されるため、低い圧力においても効率良く気体を電
離でき、大電力を投入してもメッキ基板の温度上昇が抑
えられるので、蒸着に近い高速スパッタが可能で、プラ
スチックなど熱損傷を受け易いメッキ基板に良好なメッ
キ皮膜を形成することができる。しかしながら、このマ
グネット型スパッタ装置のターゲットは、その材料とし
て強磁性体を使用しないことが常識とされていた。
この理由はターゲツトの表面近傍に磁力線が存在するこ
とが低温高速スパツタを行なうための要件であることか
ら、鉄、ニツケル、コバルトなどの強磁性体でターゲツ
トを構成すると、磁力線がこの中を通り、外部に出にく
くなると考えられていたためである。しかもターゲツト
はスパツタ材料で構成されていることから、形成される
メツキ皮膜は磁石に吸引されない材料で、その上、比較
的成形性に優れた材料に限定されていた。またターゲツ
トはこれ自体がスパツタ材料で構成されていることから
メツキの進行と共に消費されて行き、適宜、新たなター
ゲツトを取付けなければならず作業性が悪かつた。本発
明は、かかる点に鑑み、強磁性体を始めとして、あらゆ
る材料のスパツタリングが可能で、しかも低温高速のス
パツタリングが可能なマグネトロン型スパツタ装置を提
供することを目的とするものである。以下、本発明を図
面を参照して詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すもので、図中の1は鉄
、ニツケル、コバルト、又はこれらの合金からなる強磁
性体のターゲツトであり、このターゲツト1の裏面には
E字形状をなす磁石2が設けられている。また、前記磁
石2のN極とS極の中間に位置するターゲツト1の表面
にはU型状をなす2個の溝部3,3が形成され、該溝部
3,3の対向する端部の一方はN極、他方がS極となる
。前記磁石2には該磁石2を支持するカバー4が取付け
られている。更にこのカバー4は絶縁碍子5を介して真
空壁6の開口部に取付けられ、この真空壁6により大気
側7と内部の真空側8とを隔離している。また前記磁石
2にはカバー4を通して冷却水の流入管9と流出管10
とが設けられ、磁石2を常時冷却するようになつている
11は陰極となるターゲツト1に対向して配置された陽
極で、電源12を介して陰極側の磁石2に接続されてい
る。
なお図において13はメツキ基板、14はガスケツトを
夫々示す。しかして、上記マグネトロン型スパツタ装置
において、その作用を説明すると、先ず装置内を低真空
にしてアルゴンガスを導入し、所定の内圧に保持する。
一方、磁石2によりターゲツト1に磁場を与えると、該
ターゲツト1の厚さは溝部3,3の箇所で部分的に薄く
してあるので、比較的磁力の弱い磁石2を用いても容易
に磁気飽和体に達し、溝部3,3の所で破線で示すよう
に磁力線15がN極とS極との間に形成される。この状
態で電源12により陰極となるターゲツト1と陽極11
との間に電圧を印加すると、グロー放電が生じてターゲ
ツト1を構成するスパツタ材料が陽イオンの衝撃により
前記溝部3,3から優先的にたたき出され、メツキ基板
13の表面に付着して強磁性体のメツキ皮膜16が形成
され、低温高速のマグネトロンスパツタがなされる。な
お、溝部3の形状としては、第1図に示すように口型状
のものに限らず第2図に示すように型状をなすもの、あ
るいは第3図に示すように皿状をなすものなど何れの形
状のものでも良い。
更に本発明は、スパツタ材料自体でターゲツト1を構成
せず、第4図に示すように強磁性体でターゲツト1を構
成すると共に、このターゲツト1の表面に設けた溝部3
に非磁性材料からなるスパツタ材料17を充填して、ス
パツタリングを行なつても良い。この場合、前記溝部3
に対応して、スパツタ材料17を溝部3に供給するフイ
ーダ一18,18が設けられている。この装置では、磁
石2の磁力を調整し、溝部3の所で、その端部の一方を
N極、他方をS極として、これらの間に磁力線15が形
成されるようにすると、強磁性体で構成されたターゲツ
ト1がスパツタリングに対して安定となり、溝部3に充
填した非磁性体からなるスパツタ材料17が優先的にス
パツタリングされて、メツキ基板13の表面に低温高速
でメツキ皮膜16を形成させることができる。
従つて、スパツタ材料17としては粉状、粒状をなす材
料や、成形性の悪い材料、あるいは高価な材料などでメ
ツキ皮膜16を形成する場合に特に有効である。
また異種金属の粉体、粒体を混合したスパツタ材料17
を充填することにより、容易に所定の組成比の合金メツ
キ皮膜16を形成することもできる。また上記装置はフ
イーダ一18を備えていることからスパツタ材料17が
連続的に供給され、従来の如くスパツタ材料自体でター
ゲツトを構成し、次第に消耗して行くものに比べて、著
しく作業性を向上させることができる。なお上記実施例
ではフイーダ一18を備えたものについて示したが、ス
パツタ材料17が箔状であるような場合には、自動的に
供給することが難しく、必ずしもフイーダ一18を設け
ていなくとも良い。次に、本発明の具体的な実施例につ
いて説明する。
実施例 1 第4図に示す如きスパツタ装置において、フイーダ一1
8を設けず、またターゲツト1を鉄で構成して、その表
面にはば4WI.、深さ4穢の溝部3,3を形成したも
のを用いた。
前記溝部3,3にスパツタ材料17として銀のリボン材
を挿入、充填した。この状態で装置内を真空にしてアル
ゴンガスを導入し、アルゴン分圧を3×10−3T0r
rとし、直流電圧420V、電流2Aの電力を与えた。
またメツキ基板13としてプラスチツク板を用い、メツ
キ基板13とターゲツト1の距離を100?唐してスパ
ツタリングを行なつたところ、プラスチツク板の表面に
400オングストローム/分の成膜速度で良好な銀メツ
キ皮膜が形成され、またプラスチツク板の表面には何ら
熱変形は認められなかつた。実施例 2 第4図に示す如きスパツタ装置においてフイーダ一18
を設けず、またターゲツト1を鉄で構成し、その表面に
第3図に示すような皿状の溝部3を形成したものを用い
た。
この溝部3に、約50メツシユの金粉末と、同じく約5
0メツシユの銀粉末を予じめ重量比で1:1となるよう
に混合した混合粉末をスパツタ材料17として充填した
。この状態でアルゴン分圧を3×10−3T0rrとし
、直流電圧400V1電流1.5Aとして、プラスチツ
ク板からなるメツキ基板13の表面にスパツタリングを
行なつたところ、表面に300オングストローム/分の
成膜速度でAu−Ag合金のメツキ皮膜が得られた。実
施例 3 第4図に示す如きフイーダ一18,18を2個設けたス
パツタ装置において、ターゲツト1を鉄で構成し、その
表面に第3図に示すような皿状の溝部3を形成したもの
を用いた。
前記フイーダ一18からスパツタ材料17として粒径0
.5〜1穢の金属クロムを溝部3に連続的に供給した。
また装置内のアルゴン分圧を2.2×10−3T0rr
とし、直流電圧400、電流2.5Aでプラスチツク板
からなるメツキ基板13の表面にスパツタリングを行な
つたところ、純度の高い金属クロムのメツキ皮膜が形成
され、また連続作業が可能であつた。実施例 4第4図
に示す如きフイーダ一18,18を2個設けたスパツタ
装置において、ターゲツト1をニツケルで構成し、一方
のフイーダ一18に約50メツシユの金粉末を入れ、他
方のフイーダ一18に約50メツシユの錫粉末を入れた
また装置内のアルゴン分圧を2.2×10−3T0rr
1直流電圧450V1電流2.5Aとし、一方のフイー
ダ一18からスパツタ材料17として金粉末を溝部3に
供給しながらスパツタリングを行なつた後、他方のフイ
ーダ一18から別のスパツタ材料17として錫粉末を他
方の溝部3に供給してスパツタリングを行ない、この操
作を交互に行なつた。この結果、プラスチツクからなる
メツキ基板13の表面に金と錫の多層メツキ皮膜が形成
され、またプラスチツクの表面には何ら熱変形は認めら
れなかつた。以上説明した如く、本発明に係るマグネト
ロン型スパツタ装置によれば、従来、不可能とされてい
た強磁性体を始め、あらゆる材料の低温高速スパツタリ
ングが可能であり、かつターゲツトに溝部を設けてここ
に充填したスパツタ材料を優先的にスパツタリングでき
るので、成型性の悪い材料や、粉状、粒状、あるいは箔
状など何れの形状の材料でも容易にスパツタリングする
ことができる。
更に本発明によれば、ターゲツトに設けた溝部に対応し
てスパツタ材料を供給するフイーダ一を設けることによ
り、連続作業も可能になるなど、スパツタ材料自体でタ
ーゲツトを構成していた従来装置に比べて著しく作業性
を向上させることがでぎる。
【図面の簡単な説明】
第1図はターゲツトの表面に溝部を設けたマグネトロン
型スパツタ装置の正面断面図、第2図および第3図は夫
々異なる溝部の形状を示すターゲツトの要部断面図、第
4図は溝部に対応してフイーダ一を設けたマグネトロン
型スパツタ装置の正面断面図である。 1・・・・・・ターゲツト、2・・・・・・磁石、3・
・・・・・溝部、6・・・・・・真空壁、11・・・・
・・陽極、12・・・・・・電源、13・・・・・・メ
ツキ基板、15・・・・・・磁力線、16・・・・・・
メツキ皮膜、17・・・・・・スパツタ材料、18・・
・・・・フイーダ一。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ターゲットの裏面に磁石を設けたマグネトロン型ス
    パッタ装置において、前記ターゲットを鉄、ニッケル、
    コバルト又はこれらの合金などの強磁性体で形成し、か
    つ前記磁石のN極とS極の中間に位置するターゲットの
    表面に1個又は複数個の溝部を設け、該溝部の対向する
    端部がN極又はS極となるようにしたことを特徴とする
    マグネトロン型スパッタ装置。 2 ターゲットの表面に設けた溝部に対応して、これに
    スパッタ材料を供給するフィーダーを備えたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のマグネトロン型スパ
    ッタ装置。
JP19207282A 1982-11-01 1982-11-01 マグネトロン型スパッタ装置 Expired JPS5943548B2 (ja)

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DE3331406A1 (de) * 1983-08-31 1985-03-14 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Zerstaeubungskatode
JPH11193457A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Japan Energy Corp 磁性体スパッタリングターゲット
KR100948547B1 (ko) 2007-12-11 2010-03-18 한국원자력연구원 고진공 마그네트론 스퍼터링 건
RU180112U1 (ru) * 2017-04-20 2018-06-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Магнетрон с увеличенным коэффициентом использования материала мишени

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