JPS6214633B2 - - Google Patents

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JPS6214633B2
JPS6214633B2 JP15299481A JP15299481A JPS6214633B2 JP S6214633 B2 JPS6214633 B2 JP S6214633B2 JP 15299481 A JP15299481 A JP 15299481A JP 15299481 A JP15299481 A JP 15299481A JP S6214633 B2 JPS6214633 B2 JP S6214633B2
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JP
Japan
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target
substrate
sputtering
targets
space
Prior art date
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JP15299481A
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JPS5855566A (ja
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Sadao Kadokura
Kazuhiko Pponjo
Masahiko Naoe
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5855566A publication Critical patent/JPS5855566A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スパツタ装置、更に詳しくは高速、
低温スパツタが可能な対向ターゲツト式スパツタ
装置の改良に関する。
近年、研究・開発の盛んな超LSI、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、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ツタ法が見直され、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、
マグネトロンスパツタ法等既に多くの提案があ
る。
本発明者の一人も、先に高速、低温のスパツタ
ができる上、磁性材料にも適用できるスパツタ方
式として対向ターゲツト式スパツタ装置を提案し
た(「応用物理」第48巻第6号(1979)P558〜
P559)。この対向ターゲツト式スパツタ装置は第
1図に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ツトを対向させた2極ス
パツタ装置と異なり、真空槽10内に一対のター
ゲツトT1,T2をスパツタされるスパツタ面T1s,
T2sが空間を隔てて平行に対面するように配置す
ると共に、基板20はターゲツトT1,T2の側方
に設けた基板ホルダー21によりターゲツト
T1,T2の空間の側方に該空間に対面するように
配置する。そして、真空槽10の回りに設けたコ
イル30によりスパツタ面T1s,T2sに垂直な方
向の磁界Hを発生させるようにしてある。なお、
図の11,12は鉄からなるターゲツトホルダ
ー、13,14は保護のためのシールドである。
従つて、図示省略した排気系により排気口40
を通して真空槽10内を排気した後、図示省略し
たガス導入系から導入口50を通してアルゴン等
のスパツタガスを導入し、図示の如く直流電源か
らなるスパツタ電源60によりシールド13,1
4従つて真空槽10を陽極(接地)に、ターゲツ
トT1,T2を陰極にしてスパツタ電力を供給し、
コイル30により前述の磁界Hを発生させること
によりスパツタが行なわれ、基板20上にターゲ
ツトT1,T2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ツタ面T1s,
T2sに垂直に磁界が印加されているので、対向す
るターゲツトT1,T2間の空間内に高エネルギー
電子が閉じ込められ、ここでのスパツタガスのイ
オン化が促進されてスパツ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
パツタ装置の如くターゲツトに対向せずターゲツ
トT1,T2の側方に配置されているので、基板2
0上へのイオンや電子の衝突がほとんどなくな
り、かつターゲツトT1,T2からの熱輻射も小さ
く基板温度の上昇の小さい、よつて低温の膜形成
ができる。更に磁界は全体としてターゲツト
T1,T2の垂直方向に印加してあるので、ターゲ
ツトT1,T2に磁性材料を用いても有効に磁界が
作用し、高速膜形成ができる。
本発明は、上述の対向ターゲツト式スパツタ装
置の改良を目的としたもので、ターゲツトからス
パツタされる粒子を効率よく基板上に堆積できる
上に、該粒子同志の混合の均一化をも向上させて
基板上に堆積できるスパツタ装置を提供するもの
である。
すなわち、本発明は、前述の陰極となる一対の
ターゲツトをそのスパツ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、該スパツタ面に
垂直な方向の磁界を発生する磁界発生手段を設
け、前記ターゲツト間の空間の側方に該空間に対
面するように配置した基板上に膜形成するように
なした対向ターゲツト式スパツタ装置において、
前記一対のターゲツトの側方に第3のターゲツト
を、前記空間に対面するように設けたことを特徴
とするものである。
以下、本発明の詳細を図面により説明する。
第2図は本発明の一実施例の説明図であり、図
の記号は第1図と同じものを用いてある。
図から明らかな通り、対向ターゲツト式スパツ
タ装置としての基本構成は第1図の従来装置と全
く同じであり、従つてその説明は前述したところ
であり、省略する。
ところで、本実施例では、前述の従来装置のタ
ーゲツトT1,T2の如くその間の空間の全側面が
開放されたものと異なり、対向した一対のターゲ
ツトT1,T2の側方に第3のターゲツトT3がター
ゲツトT1,T2の間の空間の基板20(基板ホル
ダー21)の反対側側面を被うように設けた部分
閉鎖型としてある。すなわち、ターゲツトT1
T2、及び第3のターゲツトT3が全体として基板
20に向つて開いた区画部分空間を形成するよう
になしてある。そして、第3のターゲツトT3
は、ターゲツトT1,T2のスパツタ電源60とは
別のスパツタ電源61からスパツタ電力を供給す
るようにしてある。また、第3のターゲツトT3
のターゲツトホルダー16の回りには、一対のタ
ーゲツトT1,T2と同様に、その保護のためのシ
ールド15が設けてある。
以上の構成により、ターゲツトT1,T2,T3
作成する膜に応じた材料のものとなし、スパツタ
電源60,61によりターゲツトT1,T2,T3
陰極に真空槽10及びシールド13,14,15
を陽極にスパツタ電力を供給すると共に、コイル
30により磁界を発生させると、従来装置と同様
にスパツタリングが行なわれ、基板20上にター
ゲツトT1,T2,T3に対応した組成の所望の薄膜
が形成される。
ところで、前述の通り第3のターゲツトT3
ターゲツトT1,T2と共に全体として基板20に
向つて開いた区画部分空間を形成するようにした
閉鎖型ターゲツトとしてあるので、従来装置のよ
うにスパツタされた粒子はターゲツトT1,T2
間の空間の全側面から飛散することなく、主に基
板20方向に飛散し、基板20上に堆積する。従
つて、ターゲツトT1,T2,T3からスパツタされ
た粒子を効率よく基板20上に堆積できる。
また、第3のターゲツトT3のスパツタ面T3sと
平行に、コイル30により発生した磁界Hが形成
されているので、スパツタ面T3sからスパツタさ
れた高エネルギー二次電子は磁界Hの影響を受け
て偏向しつゝAr中性粒子をイオン化する。従つ
て対向ターゲツトT1,T2間の空間のプラズマ密
度を高めるが、基板20上への電子衝突はほとん
ど生じない。このように第3のターゲツトT3
対向ターゲツトの利点を保持しつつ、一種のマグ
ネトロンスパツタと同じ作用効果を奏する。更
に、ターゲツトT1,T2のスパツタ面Ts1,Ts2
らスパツタされた粒子同志は、ターゲツトT3
スパツタ面T3sからスパツタされた粒子に附勢さ
れるので基板20上へ堆積速度を前述の従来装置
以上に向上させることが出来るだけでなく、スパ
ツタされた粒子同志の混合が均一化される。従つ
て合金薄膜の結晶成長を均一に行なう場合には、
特に有効である。
また、ターゲツトT3にスパツタ電源61から
対向ターゲツトT1,T2のスパツタ電源60と異
なつた電圧のスパツタ電力を供給することによ
り、対向ターゲツトT1,T2間のプラズマはスパ
ツタ面T3s近傍の陰極降下部で以下のように基板
20方向へ附勢される。すなわち、スパツタ面
T3sからスパツタされた粒子は基板20方向に拡
散し易いので、対向するターゲツトT1,T2でス
パツタされた粒子にスパツタ面T3sから発生した
粒子が衝突することにより、スパツタ面T1s,
T2s,T3sで囲まれた空間に生ずるスパツタ粒子
は基板20面に拡散し易くなる。従つて、基板2
0上へ堆積速度が大きくなる。
ところで、本発明はかかる実施例に限定される
ものではない。
第3図、第4図は本発明の他の実施例のターゲ
ツト部の平面図であり、第3図は対向するターゲ
ツトT1,T2の形状が矩形の場合、第4図はター
ゲツトT1,T2の形状が三角形の場合を示す。
第3図は、第3のターゲツトT3(T31,T32
T33)をターゲツトT1,T2の基板20側を除いた
全側面に設けた全閉鎖型ターゲツトの場合で、ス
パツタ粒子は基板ホルダー21に設けた基板20
表面にのみ堆積する。なおシールド15はターゲ
ツトT3の周囲に設けられ、スパツタされた粒子
の飛散防止を行う。また、第3図において、ター
ゲツトT3は対向ターゲツトT1,T2の基板20の
対辺側のターゲツトT32のみとし、その側辺側の
ターゲツトT31,T32はシールド15と同じ庶蔽
板にしても良い。
第4図に示す如く、対向ターゲツトT1,T2
3角形とし、第3のターゲツトT3(T34,T35)を
対向ターゲツトT1,T2の基板20に対面する辺
側を除いた全側面に配置した全閉鎖型ターゲツト
の場合、ターゲツトT34,T35からスパツタされ
た粒子は、スパツタ面T1s,T2s,T3sに囲まれた
空間で衝撃し、混合し易くなる。
以上のように第3のターゲツトT3は種々の態
様で実施されるが、重要なことは対向ターゲツト
T1,T2の側方で、その間の空間に対面するよう
に配置することで、この配置構成により、対向タ
ーゲツト式スパツタ装置のより一層の高速化が達
成できる。そして閉鎖型にすることにより高速化
と共に効率向上が達成できる。
また、第5図は本発明の他の実施例の説明図で
ある。本実施例は、磁界発生手段が第2図の実施
例のコイル30にかえて、永久磁石31,32と
したものである。この場合、磁界発生は対向する
ターゲツトT1,T2間に集中する。そして、第5
図に示すように磁石31,32はターゲツトホル
ダー11,12内にその磁極により形成される磁
界が全てターゲツトT1,T2のスパツタ面T1s,
T2sに垂直方向で同じ向きになるように、かつタ
ーゲツトT1,T2の周辺部に配置してあるので、
ターゲツトT3のスパツタ面T3sに平行に磁界が形
成され、第2図の例と同様に作用する。そしてか
かる構成にすると基板保持手段22として回転ロ
ールを用い、繰り出しロール25から巻取りロー
ル24に可撓性フイルムからなる基板23を走行
させ、基板23面に連続的に薄膜形成を行う場合
にも、磁界発生手段30が大型化せず有利であ
る。特に上記構成により該回転ロールの周囲に沿
つて前述の閉鎖型ターゲツトT1,T2,T3からな
るスパツタ域を複数個配設することができ、各ス
パツタ域に対応した複数層からなる薄膜を基板2
3上に連続的かつ同時に形成することができる。
そして、この場合に各スパツタ域からのスパツタ
粒子は基板23の定められた場所にのみ、析出し
互いに干渉しない。従つて、異種の材質のターゲ
ツトからなるスパツタ域を複数個用いても均質な
薄膜を複数層走行する基板23上に同時形成でき
る上、スパツタ時各スパツタ域の物質の粒子は基
板23上及びターゲツトT1,T2,T3及びシール
ド部にのみ堆積するだけで、真空槽10の他の部
分には飛散しない。従つて真空槽10内は常に清
浄に保持されているので、薄膜を生産する場合に
各種材質からなるターゲツトを使用しても不純物
の混入はなく、かつ一般に真空系を用いる薄膜形
成に必要な清掃の手間を省くことが出来るので経
済的効果は大きい。
更に、第3のターゲツトT3のスパツタ電源を
対向ターゲツトT1,T2のスパツタ電源と独立し
たものとし、ターゲツトT3のスパツタ電源の電
圧を調節することにより基板20上への堆積速度
を制御できるものを示したが、前述のスパツタ電
源は対向ターゲツトT1,T2と共通としても良い
ことは云うまでもない。
以上のように本発明は多様な態様での実施が可
能で、多方面への適用が可能なスパツタ装置であ
り、スパツタ法による薄膜形成技術の発展に寄与
するところ大なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の対向ターゲツト式スパツタ装置
の説明図、第2図は本発明の一実施例の説明図、
第3図は対向ターゲツトの矩形の場合の説明図、
第4図は対向ターゲツトが三角形の場合の説明
図、第5図は本発明の他の実施例の要部説明図で
ある。 T1,T2,T3:ターゲツト、10:真空槽、2
0:基板、30:コイル、40:排気口、50:
導入口。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 陰極となる一対のターゲツトをそのスパツタ
    面が空間を隔てて平行に対面するように設けると
    共に、該スパツ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、前記ターゲツト間の空間
    の側方に該空間に対面するように配置した基板上
    に膜形成するようになした対向ターゲツト式スパ
    ツタ装置において、前記一対のターゲツト間の空
    間の側方に第3のターゲツトを該空間に対面する
    ように設けたことを特徴とする対向ターゲツト式
    スパツタ装置。 2 前記第3のターゲツトを前記空間の前記基板
    の反対側側面に設けた特許請求の範囲第1項記載
    の対向ターゲツト式スパツタ装置。 3 前記第3のターゲツトが前記空間の前記基板
    側側面を除いた全側面に設けた特許請求の範囲第
    1項記載の対向ターゲツト式スパツタ装置。 4 前記磁界発生手段を永久磁石として一対のタ
    ーゲツトの背面に配置した特許請求の範囲第1
    項、第2項、若しくは第3項記載の対向ターゲツ
    ト式スパツタ装置。 5 前記基板のホルダーを前記基板を移送するよ
    うになすと共に、該基板の移送路に沿つて一対の
    ターゲツトと該一対のターゲツトの間の空間の前
    記基板側側面を除いた全側面に設けた前記第3の
    ターゲツトとからなるスパツタ域を複数個配設し
    た特許請求の範囲第4項記載の対向ターゲツト式
    スパツタ装置。
JP15299481A 1981-09-29 1981-09-29 対向タ−ゲツト式スパツタ装置 Granted JPS5855566A (ja)

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