JPS621228Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ この考案は、スパツタリング装置に係り、特
に、被メツキ物が大型の板状体のようなものであ
る場合に適したスパツタリング装置に関する。

［考案の背景技術およびその問題点］ 被メツキ物の表面に高融点金属や合金の薄膜を
付着させる場合には、一般に、スパツタリング装
置が用いられている。スパツタリング装置は、通
常、低圧の不活性ガス中でグロー放電を行なわ
せ、この放電によつて生じた陽イオンをターゲツ
トに衝突させ、この衝突によつてターゲツトから
たたき出された金属微粒子を被メツキ物の表面に
付着させることによつて薄膜層を形成するように
している。

ところで、最近では、たとえば、縦４ｍ、横１
ｍと云つた大型板状体の表面にスパツタ薄膜を形
成し得る装置の出現が望まれ、この要望を一応満
す装置も考えられている。この装置は、円板状の
ターゲツトを複数同一面上に配置し、これらター
ゲツト配列面と平行に被メツキ物を移動させるこ
とによつて、上記被メツキ物の表面にスパツタ薄
膜を形成するように構成されている。

しかしながら、上記構成の装置にあつては、た
とえば、前述した大きさの被メツキ物に対してス
パツタ薄膜を均一に形成するために、数10個のタ
ーゲツトを必要とし、しかも、ターゲツト数と同
数の電源を必要とするため構成が複雑化する問題
があつた。また、被メツキ物を真空容器内におい
て精密に移動させなければならないので、移動機
構の複雑化を免れ得ず、さらには、被メツキ物の
移動に必要な空間を十分に確保するために、真空
容器内の容積が大きくなり、その結果、排気系が
大掛りとなる問題もあつた。

［考案の目的］ この考案は、このような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、スパツタ源お
よびこれを駆動する電源の単純化、被メツキ物の
静止状態化ならびに真空容器の小型化を図つた状
態で、大型の板状被メツキ物に対して良好なスパ
ツタ薄膜を形成できるスパツタリング装置を提供
することにある。

［考案の概要］ この考案によれば固定的に設けられた第１の容
器形成要素の開口端面と可動的に設けられた第２
の容器形成要素の開口端面とを選択的に水平方向
に突き合わせて内部に縦長の気密空間を形成する
真空容器が設けられる。そして、前記第１の容器
形成要素内に軸心線を重力方向と平行させた筒状
のターゲツトおよび上記ターゲツとの回りに位置
する陽極からなる少なくとも１つのスパツタ源が
配置される。さらに、前記第１の容器形成要素の
底部内面で、かつ上記第１の容器形成要素の開口
面側位置に上記第１の容器形成要素とは絶縁状態
に少なくとも２本の支柱が立設され、これら支柱
に前記スパツタ源との間の距離を可変にして被メ
ツキ物を吊下げ保持する被メツキ物支持機構が設
けられる。また、前記スパツタ源の軸心線を中心
に回転して上記スパツタ源と前記被メツキ物との
間を選択的に仕切るシヤツタが設けられる。

［考案の効果］ 上記のように筒状のターゲツトを用いるように
しているので、実質的に複数の円板状ターゲツト
を配置した場合と同等になり、しかも、この場合
には、１つのスパツタ源につき１個の電源です
む。したがつて、大面積を有する被メツキ物の場
合でも１個または数個と云つた数少ないスパツタ
源および数少ない電源で１度にスパツタ薄膜を形
成することができ、この結果、全体の構成を頗る
単純化できる。また、上記のように単純な構成で
大面積の被メツキ物表面に１度にスパツタ薄膜を
形成することができるので従来装置とは違つて被
メツキ物を移動させる必要はない。したがつて、
従来装置とは違つて、精密な移動機構を不要化で
きるばかりか真空容器の容積を小さくできるので
排気系の小型化を図ることができる。

［考案の実施例］ 以下、この考案に係るスパツタリング装置の実
施例を図面を参照しながら説明する。

第１図において、図中１は真空容器であり、こ
の真空容器１は、図示しない架台に固定された第
１の容器形成要素２の開口端面と、可動的に設け
られた第２の容器形成要素３の開口端面とを選択
的に水平方向に突き合わせて内部に縦長の気密空
間を形成するように構成されている。なお、この
例では第２の容器形成要素３の開口端縁部に形成
されたフランジ４を第１の容器形成要素２の開口
端縁部に形成されたフランジ５にパツキン６を介
してボルト７によつて締付け結合させるようにし
ているが、第２の容器形成要素２をドア構成によ
つて気密結合させてもよい。

しかして、第１の容器形成要素２の上壁には２
個の比較的大径の孔（図示せず）が形成されてお
り、これら孔の上面には環状絶縁板８ａ，８ｂが
気密に固定されている。そして、環状絶縁板８
ａ，８ｂの孔には、この孔を通して、その先端部
が容器形成要素２の底壁内面より所定距離上方に
位置するとともにその軸心線が重力方向と平行す
る関係に筒状のターゲツト９ａ，９ｂが気密に挿
設されている。ターゲツト９ａ，９ｂは、所望す
るスパツタ薄膜と同一組成の材料で形成されてお
り、その図中下端部は閉塞され、また図中上端部
は円板体１０ａ，１０ｂによつて真空容器１外で
閉塞されている。ターゲツト９ａ，９ｂ内には、
第２図に示すようにターゲツト９ａ，９ｂと同心
円的にパイプ１１ａ，１１ｂがそれぞれ図示しな
いスペーサを介して挿設してあり、これらパイプ
１１ａ，１１ｂはその下端部がターゲツト９ａ，
９ｂの下端部閉塞壁に接触しない状態に保持され
るとともにその上端部が前記円板体１０ａ，１０
ｂの内面に固定されている。円板体１０ａ，１０
ｂの外面には、上記各パイプ１１ａ，１１ｂ内に
冷却流体を導入するパイプ１２ａ，１２ｂが接続
されている。また円板体１０ａ，１０ｂの外面に
は、パイプ１１ａ，１１ｂ内を流下し、下端部に
おいて折り返してパイプ１１ａ，１１ｂとターゲ
ツト９ａ，９ｂの内面との間を上昇した冷却流体
を導くパイプ１３ａ，１３ｂも接続されている。
パイプ１１ａ，１１ｂの内部には軸方向に着磁さ
れた図示しない永久磁石リングが冷却流体の通流
を阻害しない関係に複数個同軸的に配置されてい
る。また、ターゲツト９ａ，９ｂの回りには上記
ターゲツト９ａ，９ｂとでスパツタ源１４ａ，１
４ｂを構成するパイプ状の陽極１５ａ，１５ｂが
上下方向に蛇行する関係に配置されており、これ
ら陽極１５ａ，１５ｂの両端部は、それぞれ前記
環状絶縁板８ａ，８ｂを気密に貫通して真空容器
１外へ導かれている。

しかして、前記各スパツタ源１４ａ，１４ｂの
回りには、これらスパツタ源１４ａ，１４ｂとは
非接触にシヤツタ筒体１６ａ，１６ｂがスパツタ
源１４ａ，１４ｂと同心的に配置されている。シ
ヤツタ筒体１６ａ，１６ｂはそれぞれ上端が開口
しており、また下端が端板１７ａ，１７ｂによつ
て閉塞されている。そして、各端板１７ａ，１７
ｂの下面には図示しない軸材の一端がそれぞれ連
結されており、これら軸材の他端側は容器形成要
素２の底壁内面に固定された軸受１８ａ，１８ｂ
にそれぞれ支持されるとともに上記底壁を気密に
貫通して図示しない駆動機構にそれぞれ連結され
ている。シヤツタ筒体１６ａ，１６ｂの上端は、
容器形成要素２の内面に支持部材を介して支持さ
れたローラ１９によつて３点支持状態に支持され
ている。そして、シヤツタ筒体１６ａ，１６ｂの
両端部を除いた部分には軸心線を中心にして、た
とえば120度の開き角をもつた窓２０ａ，２０ｂ
がそれぞれ形成されている。

一方、第１の容器形成要素２の底壁内面で開口
面側位置の両端には、第２図にも示すように、絶
縁材２１を介して支柱２２ａ，２２ｂが立設され
ており、これら支柱２２ａ，２２ｂにはそれぞ
れ、板状の被メツキ物Ｐを支持する支持機構２３
ａ，２３ｂが取り付けてある。支持機構２３ａ
は、第３図に示すように、支柱２２ａ，２２ｂに
嵌合し、ねじ２４によつてその高さ位置が設定さ
れる固定部材２５と、この固定部材２５に水平方
向に延びるように形成されたコ字状の切欠部２６
と、この切欠部２６に嵌入する板状の部分２７お
よびこれら直角に延びる部分２８からなるＬ字型
の板材２９と、上記部分２７に切欠部２６の延び
る方向へ複数設けられた孔３０と、部分２８に切
欠部２６の延びる方向と直角方向に延びる関係に
形成された切込み３１と、この切込み３１内に先
端部が同軸的に対向する関係に螺入されたねじ３
２ａ，３２ｂと、前記孔３０を使つて板材２９を
固定部材２５に連結するピン３３とで構成されて
いる。支持機構２３ｂもほとんど同様に構成され
ているが、この支持機構２３ｂにあつては板材２
９の部分２８が異なり、この部分２８の上面に各
固定部材２５を同一条件に固定したとき前記切込
み３１と同方向に延びるＶ字状の溝３４を設けた
ものとなつている。なお、第１図および第２図中
４１は図示しない排気系に通じる排気口を示し、
また、４２は図示しないArガス供給源に通じる
不活性ガス導入パイプを示している。

このような構成であると、次のような手順にし
たがつて板状の被メツキ物Ｐの表面にスパツタ薄
膜を良好に形成することができる。

まず、第２の容器形成要素３を第１の容器形成
要素２から取り外す。この状態で第３図に示すよ
うに支柱２２ａ，２２ｂに取り付けられた支持機
構２３ａのねじ３２ａ，３２ｂで被メツキ物Ｐの
上部両端を狭持して被メツキ物Ｐを吊下げる。こ
の場合、支持機構２３ｂでは溝３４で被メツキ物
Ｐの下端部が揺れ動くのを防止する程度に支持さ
せる。なお、このとき、ピン３３を挿入する孔３
０を選択することによつて被メツキ物Ｐとスパツ
タ源１４ａ，１４ｂとの間の距離を所望に設定で
きる。

上記のように被メツキ物Ｐをセツトした後、第
２の容器形成要素３を第１図の如く取り付け、続
いて排気系を作動させて真空容器１内を排気す
る。十分な排気後、駆動機構を作動させて、シヤ
ツタ筒体１６ａ，１６ｂを回動させて窓２０ａ，
２０ｂの存在していない部分をスパツタ源１４
ａ，１４ｂと被メツキ物Ｐとの間に位置させる。
続いてパイプ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂを
通してターゲツト９ａ，９ｂ内に冷却流体を通流
させるとともに陽極１５ａ，１５ｂ内にも冷却流
体を通流させる。次に、パイプ４２を通して不活
性ガスを導入するとともに真空容器１内の圧力を
所定に設定する。次に、各ターゲツト９ａ，９ｂ
と陽極１５ａ，１５ｂとの間に直流電圧を独立的
に印加する。この電圧印加によつてグロー放電が
発生し、ターゲツト９ａ，９ｂの表面金属微粒子
がたたき出される。たたき出された金属微粒子
は、シヤツタ筒体１６ａ，１６ｂの内面および第
１の容器形成要素２の内面に付着するが被メツキ
物Ｐの表面には付着しない。すなわち、上記放電
によつてプレスパツタリングが行なわれ、ターゲ
ツト９ａ，９ｂの表面に存在する酸化膜が除去さ
れる。このような酸化膜は、良質のスパツタ薄膜
を得るのに有害である。

しかして、所定時間プレスパツタリングを行な
つた後、駆動機構を再び動作させてシヤツタ筒体
１６ａ，１６ｂの窓２０ａ，２０ｂが被メツキ物
Ｐとスパツタ源１４ａ，１４ｂとの間に位置する
ように上記シヤツタ筒体１６ａ，１６ｂを回動さ
せる。この操作によつて、以後、被メツキ物Ｐの
表面にスパツタ薄膜が形成される。上記のように
プレスパツタリングを行なう前あるいは後に２本
の支柱２２ａ，２２ｂを介して被メツキ物Ｐと、
たとえば容器形成要素との間に高周波パワーを加
え、被メツキ物Ｐをプラズマ中にさらすことによ
つて被メツキ物Ｐの表面を逆スパツタによつてク
リーニングしてもよい。なお、薄膜の膜厚は、ス
パツタリング時間、スパツタリングパワー、真空
容器内圧力の調整によつて設定する。そして、所
望の膜厚に至つた時点で運転を停止し、真空容器
１内を大気圧にした後、被メツキ物Ｐを外部を取
り出してスパツタ薄膜形成工程を終了する。

このように、ターゲツト９ａ，９ｂとして筒状
のものを使用しているので、大面積の被メツキ物
Ｐに対して、数少ないスパツタ源および電源で一
度にスパツタ薄膜を形成でき、全体の単純化、排
気系の小型化を実現することができる。

なお、この考案は上述した実施例に限定される
ものではない。たとえば、第２の容器形成要３の
内側に被メツキ物Ｐを選択的に加熱して脱ガス処
理が行なえるヒータを設けてもよい。また、ター
ゲツト内に挿入されている永久磁石群を上下方向
に移動させてターゲツトの消耗の均一化を図るよ
うにしてもよい。また、被メツキ物Ｐが大型のも
のであると、この被メツキ物Ｐの運搬にクレーン
を用いる必要があるが、クレーンでの運搬を容易
化するために、第４図に示すように第１の容器形
成要素２と第２の容器形成要素３との当接部を傾
斜させ、第２の容器形成要素３を分離あるいは回
動させたとき、支柱２２ａ，２２ｂが位置する部
分の上方にじやま物が存在しないように真空容器
１ａを構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係るスパツタリ
ング装置の要部を一部切欠して示す外観図、第２
図は同装置を第１図におけるＡ−Ａ線に沿つて切
断し矢印方向に見た断面図、第３図は同装置にお
ける支持機構を取り出して示す斜視図、第４図は
この考案の別の実施例に係るスパツタリング装置
の要部側面図である。 １ａ，１ｂ……真空容器、２……第１の容器要
素、３……第２の容器要素、９ａ，９ｂ……ター
ゲツト、１４ａ，１４ｂ……スパツタ源、１５
ａ，１５ｂ……陽極、１６ａ，１６ｂ……シヤツ
タ筒体、２２ａ，２２ｂ……支柱、２３ａ，２３
ｂ……支持機構、Ｐ……被メツキ物。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 固定的に設けられた第１の容器形成要素の開
   口端面と可動的に設けられた第２の容器形成要
   素の開口端面とを選択的に水平方向に突き合わ
   せて内部に縦長の気密空間を形成する真空容器
   と、前記第１の容器形成要素内に軸心線を重力
   方向と平行させて配置された筒状のターゲツト
   および上記ターゲツトの回りに配置された陽極
   からなる少なくとも１つのスパツタ源と、前記
   第１の容器形成要素の底壁内面で、かつ上記第
   １の容器形成要素の開口面側位置に上記第１の
   容器形成要素とは絶縁状態に立設された少なく
   とも２本の支柱と、これら支柱にそれぞれ設け
   られ前記スパツタ源との間の距離を可変にして
   被メツキ物を吊下げ保持する被メツキ物支持機
   構と、前記スパツタ源の軸心線を中心に回転し
   て上記スパツタ源と前記被メツキ物との間を選
   択的に仕切るシヤツタとを具備してなることを
   特徴とするスパツタリング装置。 (2) 前記筒状ターゲツトは内部に、軸方向に着磁
   されたリング状永久磁石を複数同軸的に有した
   ものであることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項記載のスパツタリング装置。 (3) 前記第２の容器形成要素は、その内側に前記
   被メツキ物を選択的に加熱するヒータを有した
   ものであることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項記載のスパツタリング装置。