JPS63143261A - スパツタリングによる多層膜の形成法 - 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】 （技術分野） ゛　本発明はスパッタリングによる多層膜の形成法に係
り、特に所定の基板上に多層薄膜を有利に形成すること
ができると共に、その成膜に際して用いられる装置の簡
素化及び小型化が有効に図られ得るスパッタリングによ
る多層膜の形成法に関するものである。

（従来技術） 近年、高減圧（真空）下に維持されると共に、そこに放
電ガスが導入せしめられてなるスバ・７タリング室内に
所定のターゲットと基板とを相対向して配置し、それら
の間に放電空間を形成して放電を行なわしめることによ
り、かがるターゲットからスパッタリングされた原子を
前記基板上に堆積せしめて、該基板表面に所定の薄膜を
形成せしめるようにしたスパッタリング技術が、有用な
成膜法の一つとして、電子部品、化学部品、磁気部品、
車両部品、装飾品等の各種の技術分野において注目を受
け、その実用化が図られている。

ところで、このようにスパッタリングにて基板上に成膜
される薄膜にあっては、目的とする成膜製品の用途に応
じて種々なる特性が要求されるものであるところから、
そのような特性を得るべく、所定の物質からなるターゲ
ットが用いられ、また所定の薄膜を基板上に多層に成膜
して、多層膜とすることが要請される場合がある。

而して、このように一つの基板上に、複数の薄膜を層状
に形成せしめて、多層膜とするに際しては、スパッタリ
ングされるターゲットを、一層の成膜毎に、所定の材質
のものに交換、変更する必要があるが、かかるターゲッ
トの交換に際して、スパッタリング室内の真空状態を破
ることは、先に形成された膜表面に対して、その酸化や
或いはスパッタリング室内へ侵入した塵等の付着、汚染
が惹起され、膜特性が劣化することとなるのである。尤
も、これらの問題を回避するには、例えばスパッタリン
グ室内に、各一つのターゲットを備えたターゲット電極
が多数設けられてなる、多電極構造のスパックリング装
置を用いることが考えられ、そのような装置において、
相対的な移動により基板に対向せしめられるそれぞれの
ターゲット電極を、順次択一的に電源に接続せしめて、
基板との間に所定の電圧を加えることにより、各ターゲ
ット電極のターゲットに対応した物質からなる薄膜が、
該基板上に順次形成せしめられることとなる。

（問題点） しかしながら、上述の如き、スパッタリング室内に多数
のターゲットを配置する手法に従う装置にあっては、基
板上に形成される薄膜の層故に応じたターゲット電極数
が必要とされるために装置の構造が複雑となると共に、
大きな容積のスパッタリング室が必要であることから、
装置の大型化が避けられ得なかったのである。

また、基板に対する成膜速度を大きくするためには、ス
パッタリングされるターゲットと基板とを正対させる必
要があり、そのために基板を、一層の成膜毎に、各ター
ゲットに正対する位置に移動させなければならず、作業
が困難であると共に、装置の構造が複雑となるといった
問題をも有していたのである。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その要旨とするところは、放電
ガスの存在せしめられる減圧下のスパッタリング室内に
、ターゲットと薄膜の形成されるべき基板とを相対向し
て配置し、それらの間に放電空間を形成して放電を行な
うことにより、該ターゲットからスパッタリングされた
原子を、前記基板上に堆積せしめて、該基板表面に所定
の薄膜を形成するに際して、前記ターゲットを、着脱可
能な複数のターゲット板を重ね合わせて構成し、前記基
板に対向する側のターゲット板を順次取り外して、前記
放電によるスパッタリング操作を各ターゲット板につい
て順次行なわしめることにより、それら各ターゲット板
に対応する薄膜が前記基板上に順次形成されるようにし
たことを特徴とするスパッタリングによる多層膜の形成
法にある。

（発明の効果） このような本発明手法に従えば、基板上に形成される薄
膜の層故に拘らず、ターゲット電極を単一とすることが
できるのであり、それ故基板上に所定の多層薄膜を形成
するに際して用いられる装置の構造の簡素化および小型
化が有効に図られ得るのである。

また、ターゲット電極を単一とすることができることか
ら、薄膜層の形成に際して、基１反を移動させることな
く、常にターゲット板に正対した位置に保持することが
可能であり、それ故良好なる作業性と優れた成膜速度が
達成され得ることとなるのである。

さらに、本発明手法に従えば、スパッタリング室内の真
空を維持した状態下における多層膜の連続形成が容易に
実現され得ることから、薄膜形成中における膜の酸化や
汚染等による膜特性の劣化が容易に防止され得るのであ
り、それ故従来の手法に比して、形成される薄膜の構成
物質の設定可能範囲が広くなるといった利点をも有して
いるのである。

（実施例） 以下、図面に示される本発明の実施例に基づいて、本発
明の構成を更に具体的に詳述することとする。

先ず、第１図は、本発明手法を実施するために用いられ
るスパッタリング装置の一例を概念的に示すものであっ
て、そこにおいて、１０は、密閉可能なスパッタリング
室（真空槽）である。このスパッタリング室１０は、図
示しない真空ポンプに接続され、その内部が１０−”Ｐ
ａ程度以下の高減圧（高真空）下に保持され得るように
なっている一方、ガス導入バイブ１２を通じて、アルゴ
ン（Ａｒ）等の不活性ガスが室内に導入され、以てかか
る放電ガスの存在する所定の減圧下、例えば１〜１０Ｐ
ａ程度の減圧下の雰囲気となるように、スパッタリング
室１０内が調整せしめられ得るようになっている。

また、かかるスパッタリング室１０内には、従来と同様
な構造の陽極１４が設けられ、そしてこの陽極１４上に
は、例えば磁気ディスク用基板などの、その表面上に所
定の薄膜が多層に形成されるべき基板１６が載置されて
いる。

一方、この陽極１４に対向する位置には、ターゲット電
極たる陰極１８が設けられ、前記陽極１４と共に、外部
電源１９に接続されるようになっている。そして、この
陰極１８には、第２図に示されているように、そのバッ
キングプレート２０上において、それぞれ、スパッタさ
れるべき所定の物質からなる、略同一平面形状をもって
板状に成形された第一のターゲット２２と第二のターゲ
ット２４とが、相互に着脱可能に重ね合わせられて載置
せしめられている。

すなわち、これらのターゲット２２．２４は、それぞれ
、陽極１４上に載置された基板１６の表面上に形成され
るべき薄膜に応じた物質にて形成されたものであって、
基板１６の表面上に直接形成される第一層に応じた物質
にて形成された第一のターゲット２２が上側に、またか
かる第一層の表面に層状に形成される第二層に応じた物
質にて形成された第二のターゲット２４が下側となるよ
うに、互いに重ね合わせられ、そして上側に重ね合わせ
られた第一のターゲット２２の外側面が、前記基板１６
に対して、所定距離を隔てて相対向する状態で、陰極１
８上に載置せしめられている。

そして、このターゲット２２（２４）と前記基板１６と
の間が、放電空間２６とされているのである。

また、かかる陰極１８の周囲には、第−及び第二のター
ゲット２２．２４の周囲をも覆う状態で、円筒状のター
ゲットカバー２８が、陰極１８或いは第−及び第二のタ
ーゲット２２．２４と、スパッタリング室１０の壁部内
面との間における放電を避ける目的をもって、配設され
ている。なお、このターゲットカバー２８は、公知の如
く、それ自体と陰極１８との間における放電を避けるべ
く、陰極１８の外周面に対して、成る程度近接した位置
に配設する必要がある。

このターゲットカバー２８は、第２図及び第３図に示さ
れているように、陰極１８および第二のターゲット２４
の周囲を覆うカバー基部３ｏと、第一のターゲット２２
の周囲を覆うカバー上部３２とから構成されており、そ
れらカバー基部３０とカバー上部３２とが、互いに分離
可能な構造とされている。

そして、このような構造とされたスパッタリング装置を
用いて、基板１６上に、目的とする多層薄膜を形成する
に際しては、先ず、第１図及び第２図に示されている如
く、陰極１８上に、第−及び第二のターゲット２２．２
４が載置されると共に、それらの周囲がターゲットカバ
ー２８にて覆われた状態下において、陽極１４と陰極１
８とを外部電源１９に接続せしめることにより、基板１
６と第一のターゲット２２との間で放電が行なわれる。

即ち、かかる操作によって、基板１６上には、第一のタ
ーゲット２２から叩き出された原子が堆積せしめられ、
以て該第−のターゲット２２に対応する第一の薄膜が形
成されることとなるのである。

次いで、かかる基板１６における第一の薄膜の形成後、
第３図に示されているように、第一のターゲット２２お
よび該第−のターゲット２２の周囲を覆うカバー上部３
２が、スパッタリング室１０内に設けられたマニプレー
タ等の適当な移動装置よって該スパッタリング室１０内
の別の場所に移動せしめられることによって取り除かれ
ることとなる。そして、それら両部材が取り除かれた状
態下において、陽極１４と陰極１８とを外部電源１９に
接続せしめることにより、基板１６と第二のターゲット
２４との間で放電が行なわれる。即ち、かかる操作によ
って、基板１６上には、先に形成された第一の薄膜上に
おいて、更に第二のターゲット２４から叩き出された原
子が堆積せしめられ、以て該第二のターゲット２４に対
応する第二の薄膜が形成されるのであり、それによって
基板１６上には、目的とする所定の材質にて形成された
層状の薄膜が成膜せしめられることとなるのである。

なお、前記第一のターゲット２２およびカバー上部３２
の移動は、図示はされていないが、かかるスパッタリン
グ装置に装備されたマニプレータなどの適当な移動装置
によって行なわれるようにすることが望ましく、それに
よってかかる移動に際しても、スパッタリング室ＩＯ内
の雰囲気が良好に保持され得るのである。

従って、上述の如き本実施例における手法にて、所定の
基板１６上に多層薄膜を形成するにあっては、単一の陰
極（ターゲット電極）１８にて多層薄膜を形成すること
ができるのであり、それ故、前述の如き多陰極構造の装
置に比して、用いられる装置のスパッタリング室１０内
空間を狭くすることが可能であり、装置の小型化および
構造の簡素化が極めて有効に図られ得るのである。

また、かかる手法に従えば、陰極１８　（ターゲット電
極）が単一であり、第一のターゲット２２及び第二のタ
ーゲット２４のスパッタリングが、共に基板１６に正対
する位置において行なわれることとなるところから、基
板１６に対する薄膜層の形成に際して、該基板１６を、
各薄膜層の形成毎に移動させることな（、第一乃至は第
二のターゲット２２．２４に対して、常に正対した位置
に保持することが可能であり、それ故基板１６の移動機
構を設ける必要もなく、良好なる作業性と優れた成膜速
度が達成され得ることとなるのである。

さらに、前述の如（、第一のターゲット２２およびカバ
ー上部３２の移動を、マニプレータなどの適当な装置に
よって行なうようにすることによって、基板１６に対す
る多層薄膜の形成に際しても、スパッタリング室１０内
の雰囲気が良好に保持され得るのであり、それ故１膜形
成中における膜の酸化や汚染等による膜特性の劣化が有
効に防止され得、その連続成膜が可能となるところから
、従来の手法に比して、形成される薄膜の構成物質の設
定可能範囲が広くなるといった利点をも有しているので
ある。

以上、本発明の一実施例について詳述してきたが、これ
は文字通りの例示であって、本発明は、かかる具体例に
のみ限定して解釈されるものではない。

例えば、前記実施例にあっては、基板１６上に二層の薄
膜を形成する場合について説明したが、本発明は、三層
或いはそれ以上の薄膜を形成する場合にも有効に用いら
れ得るものであることは勿論であり、そしてターゲット
（２２，２４）の数や材質等は、形成されるべき薄膜に
応じて適宜変更、設定されるべきものである。

また、前記実施例にあっては、第一のターゲット２２が
、ターゲットカバー２８を構成するカバー上部３２と共
に移動せしめられる構造とされていたが、かかるターゲ
ットカバー２８は必要に応じて設けられるものであり、
本発明の必須要件ではなく、更には場合により、ターゲ
ットカバー２８はそのままに、第一のターゲット２２の
みを移動するようにすることも可能である。

さらに、前記実施例に示されている装置にあっては、陽
極１４と陰極１８との間に、直流の外部電源１９が接続
されてなる、所謂直流二極スパッタリングが実施され得
るようになっていたが、かかる外部電源として、公知の
如く高周波電源を用いて、高周波スパッタリングが実施
されるように構成することも可能である。

更にまた、本発明は、成膜速度の向上を図るべく、ター
ゲットの背後にマグネトロン（永久磁石、電磁石）を設
けた、所謂マグネトロン・スパッタ方式の装置に対して
も良好に適用され得るものである。尤も、本発明手法に
あっては、複数枚のターゲットを重ね合わせた状態でタ
ーゲット電極上に載置せしめるために、磁界がスパッタ
リングされるターゲット上面まで届かず、その効果が充
分に得られない恐れがある場合においては、ターゲット
の透磁率等を充分に考慮し、各ターゲットのスパッタリ
ング面上において充分な磁界が得られるように、ターゲ
ットの肉厚を薄くすることが必要である。

その他、−々列挙はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様にお
いて実施され得るものであり、またそのような実施態様
が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも本発明の範
囲内に含まれるものであることは、言うまでもないとこ
ろである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明手法を実施するに際して用いられるスパ
ッタリング装置の一具体例を概念的に示す説明図であり
、第２図はかかる装置のターゲット電極を拡大して示す
断面説明図である。また、第３図は第２図に示されてい
る状態から、基板に対向する側のターゲット板およびタ
ーゲットカバーを取り外した状態のターゲット電極を示
す断面説明図である。 １０ニスバツタリング室 １２：ガス導入パイプ　１４：陽極 １６：基板　　　　　　１８：陰極 １９：外部電源　　　　２２：第一のターゲット２４：
第二のターゲット　２６：放電空間２８：ターゲットカ
バー　３０：カバー基部３２：カバー上部 第１図 ゛第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電ガスの存在せしめられる減圧下のスパッタリ
   ング室内に、ターゲットと薄膜の形成されるべき基板と
   を相対向して配置し、それらの間に放電空間を形成して
   放電を行なうことにより、該ターゲットからスパッタリ
   ングされた原子を、前記基板上に堆積せしめて、該基板
   表面に所定の薄膜を形成するに際して、 前記ターゲットを、着脱可能な複数のターゲット板を重
   ね合わせて構成し、前記基板に対向する側のターゲット
   板を順次取り外して、前記放電によるスパッタリング操
   作を各ターゲット板について順次行なわしめることによ
   り、それら各ターゲット板に対応する薄膜が前記基板上
   に順次形成されるようにしたことを特徴とするスパッタ
   リングによる多層膜の形成法。
2. （２）前記ターゲット板の取外しが、必要に応じて各タ
   ーゲット板毎に設けられた着脱可能なターゲットカバー
   の取外しと共に、行なわれる特許請求の範囲第１項記載
   のスパッタリングによる多層膜の形成法。