JPS6367722A

JPS6367722A - スパツタリング装置

Info

Publication number: JPS6367722A
Application number: JP21186286A
Authority: JP
Inventors: Hoki Haba; 方紀羽場
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-26

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】Ａ、産業上の利用分野この発明は、堆積基板へ炭素系薄膜を形成させるスパッ
タリング装置に関する。

Ｂ０発明の概要この発明は、真空室内の相対向する対向電極とターゲッ
ト電極とを配設し、対向電極の背面側位置に基板ホルダ
を設けてなるスパッタリング装置において、基板ホルダをグロー放′Ｊ１部近傍に設けると共に、こ
のグロー放電部ヘハイドロカーボンガスを導く分介ソー
スガス供給部を設けたことにより、成膜速度を飛關的に
速めると共に、均−外膜を得ることが出来、しかも堆積
基板の変質を防止出来るようにしたものである。

Ｃ０従来の技術一般に、アモルファスカーボン薄膜等を調進する方法の
一つとして、特開昭６０−１９０５５７号公報、特開昭
６１−４２１２３号公報、４？開昭６１−４２１２４号
公報に開示されている反応性スパッタリング法が知られ
ている。

従来、この反応性スパッタリング法で用いるスパッタリ
ング装置は、例えば第３図に示すように、真空室１内に
、その軸線上に対をなして相対向する円板状の対向電極
２とターゲット電極３とが配役されている。対向電極２
は、一端が真空室１の上部端板１ａに取付けられた支持
軸４の他端に固着され、接地電位とされている。また、
グーゲット電極３は、一端が真空室１の側壁１ｂに舶様
して取付けられた支持軸５の他端部に固着され、真空罠
１の外部に設けた高周波電源６に接続されている。

一方、真空室１内の上部端板１ａ近傍には、対向電極２
の支持軸４を細心とした円板状の基板ホルダ７が、支持
軸４に貫通されて配設されＣいる。

この基板ホルダ７には、その下面に良数の堆積基板８が
取付けられている。なセ、９は、真空室１の側壁１ｂに
接続された雰囲気ガス供給管、１０は１、真空死１の側
壁１ｂの他の位置に接続された排気管である。

かかる構成のスパッタリング装置は、堆積基板８を対向
１極２に配置するものに比し、堆積基板８がプラズマに
直接晒されることなく、イオン等の衝突による欠陥がか
なり改養される。

Ｄ９発明が解決しようとする問題点しかしながら、このような従来のスパッタリング装置に
おいては、成膜スピードか０．２〜０．４ｎｍ／ｓ（２
〜４１／８）と遅い問題点があり、このような成膜スピ
ードでは、工具のコーティングとかプラスチック滑車の
コーティングなど機種的用途に使用するもののコーティ
ングを行なう場合に、膜の厚さを数１０μｍ以上必要と
するため、成膜時間を長く要し、抜コーティング利がプ
ラズマに長時間晒されて変質するなどの問題点があった
。特に、被コーテイング材が低自点のものについては、
その変質の度合が顕著であった。

この発明は、かかる開明点に着目して案出されたもので
あって、成膜速度が速く、被コーテイング材（堆積基板
）の変質を防止するスパッタリング装置を得んとするも
のである。

乙問題点を解決するための手段そこで、この発明は、真空室内に、対をなして相対向す
る対向ＶＬ極とターゲット電極とを備えると共に、核対
向電極の背面側位置に堆積基板を取付ける基板ホルダを
配設して成り、前記堆積基板に炭素系膜を形成させるス
パッタリング装置において、前記基板ホルダをグロー放電部近傍に配設すると共に、
該グロー放寛部で分解されてＯ−Ｈ種を生じて前記堆積
基板への炭素系膜形成を別途行なうハイドロカーボンガ
スを該グロー放電部へ供給する、分解ソースガス供給部
を設けたものである。

１０作用分解ソースガス供給部から供給されるハイドロカーボン
ガスは、グロー放電部でＯ−Ｈ種に分解されて堆積基板
に堆積し、炭素系膜を形成する。

そのため、ターゲットをスパッタして生成される０−１
（種の前記堆積基板への堆積による成膜と、上記したハ
イドロカーボンガスに起因する成膜との両方により高速
成膜を可能とする。

また、対向電極背部位置のグロー放電部は、通常のプラ
ズマ０ＶＤ等と比して極めて弱い放電状態であるため、
堆積基板の温度上昇を来さ々い。

Ｇ、実施例以下、この発明を第１図に示す実施例に基づき詳細に説
明する。

図中、１は真空室であり、この真空室１内には、接地電
位で電子引抜きを行なう対向電極２と、グラファイトタ
ーゲット１０が載置されるターゲット電極３とが相対向
するように配設されている。

対向電極２は、一端が真空室１の上部端板１＆に取付け
られる支持軸４の他端に固設されている。

この支持軸４の一端には、第２ｒ！！Ｊに示すような取
付部材１１が設けられている。該取付部材１１は、円筒
形状をなし、その軸方向には、貫通孔１１　ａ〜ｌｌ＆
が、前記支持軸４を中心として放射状となるように開設
されている。々お、この取付部材１１は上部端板１ａに
開設された孔ＩＣに貫通孔１１　ａ〜１１　ａで連通し
、後記する分解ソースガスとしてのハイドロカーボンガ
スの供給路となる。

ところで、前記真空室１内では、対向電極２の背面側の
所定位置（電極から所定距離の位置）において、スパッ
タガスである■とＯ−Ｈ種による弱いグロー放電を行な
う空間（以下、グロー放電部という。）１２が生じる。

そこで、このグロー放電部１２の後方（真空室１の上部
端板１ａ側の位置）近傍には、堆積基板８を配置する、
円板状の基板ホルダ７を配設している。

そして、この基板ホルダ７の中央には、所定径寸法の円
孔７ａが開設されていて、該円孔７ａ内を約記支持軸４
が嵌合している。

図中、１３は分解ソースガス供給部としての導入管であ
り、一端で前記取付部材１１に止着されて貫通孔１１　
ａ〜１１２Ｌと連通しており、また、他端は、前記基板
ホルダ７の円孔７ａの位置まで垂れ下がり、該円孔７ａ
に嵌合している。

また、前記孔１ｃには、図示しない分解ソースに設けら
れている。

そして、前記導入管１３の開口端より所定距離下方には
、ジヤマ板１５を支持軸４に止着させていて、とのジヤ
マ板１５により、該導入管１３で導入される分解ソース
ガスを前記グロー放電部１２に均一に行きわたるように
、分解ソースガスの流通に方向性を与えるようにしてい
る。

図中、Ｌ６はスパッタソースガス供給管であり、真空室
１に接続されている。

かかる構成よりなるスパッタリング装置の原理を以下ｌ
こ説明する。

まず、ターゲット電極３にグラファイトターゲット１０
をセツティングして、スパッタソースガス供給管１６か
らスパッタ用ガスを導入し、放電電圧を印加することに
より、グラファイトターゲット】０がスパッタされる。

このようｌこしてスパッタされた炭素原子は、プラズマ
中のＨと反応し、Ｏ−Ｈ種を作り、対向電極２とその支
持軸４に沿って堆積基板８近くまで輸送される。堆積基
板８の近くにはジヤマ板１５があるため、このジヤマ板
１５により、（ｍｌ−２１種は、基板ホルダ７０円周方
向に向けて流れを変える。

また、堆積基板８近傍は、Ｈ（！：０−ＩＩＩ種による
グロー放２部１２が形成されている。この状態で、例え
ばメタンガスなどのハイドロカーボンガスが導入管１３
から導入されると、ハイドロカーボンガスは、支持軸４
に設けられたジヤマ板１５により進行方向が変えられ、
基板ホルダ７の円周方向に向は流れる。この様ｌこして
、ハイドロカーボンガスは、グロー放電部１２に入り分
解されて０−Ｈｐｌを生成する。従って、デボジツショ
ンに寄与するＣ−１種は、ハイドロカーボンガス償によ
り、単なるスパッタリングを行なった場合に比し、類１
０倍以上になることが可能である。

また、この装置によれば、スパッタ領域から遠い場所で
デポジツションするため、イオンボンバードメントによ
るダメージがなく、さらに、グロー放電部１２か弱いも
のであるため、堆ｆｆ基板の温度上昇も極めて少ない。

次に、本実施例に係るスパッタリング装置を用いて、ポ
リアセタール（約１２０℃までは変質しない）を堆積基
板８とした場合の実験例を示す。

まず、基板ホルダ７に、ポリアセタールでなる堆積基板
８をセツティングし、真空室１内を１ｏ３３ＸＩＯＰ、
（１０Ｔｏｒｒ　）以下に排気シタ。

次に、バイブ１４側から、流量計を通・して２ｍＡ’／
ｍｉｎのメタンガス（（：！Ｈ４’）を導入管１３に流
す。また、スパッタソースガス供給管１６から５ｖｏ６
　、４　Ｎｇ　−９５ｖｏ１．　％Ｈ，混合ガスを１８
ｍ１／ｍｉｎのｆｌ論で導入し、図示しない排気弁を調
節して真空室１内を、６７Ｐａ（０，５Ｔｏｒｒ　）と
した。

そして、１３．５５ＭＨｚのラジオ周波（ｒ、ｆ）電力
をグラファイトターゲット１０に投入し、対向電極２と
の間で放電を起させ、グラファイトターゲット１０を１
時間スパッタした。電力は３００Ｗに固定した。

この間にｊ＆積基板８の温度は、基板上部と基板下部で
計測したが、上昇は２０℃８２であり、堆′ｌＲ基板８
の変質は起らなかった。

また、堆積基板８に形成された炭素膜は、少々黒ずんだ
茶眉色であり、その膜厚は融封法により求めた結果１８
．５μｍであった。

このように、プラスチックなどの温度により変質し易い
材料にも、高速（４ｎｍ／ｓ以上）成膜させることが出
来た。

以上、本発明に係る実施例について説明したが、この他
に各種の設計変更が可能であり、例えば、上記実施例に
おいては、導入管１３から供゛給されるハイドロカーボ
ンガスをジヤマ板１５により基板ホルダ７の円周方向に
向けて流す構成であるが、グロー放電部１２へ効率的に
ハイドロカーボンガスを送り届ける機能を有せば、他の
構成であってもよい。

また、スパッタ用ガスとしては、上記実施例におけるも
のに限らず、スパッタリングにより０−Ｈ８Ｉを生じる
ものであれば、他のものでもよい。

さらに、上記実施例にあっては、分解ソースガストシて
メタンガスを用いているが、他のノ１イドロカーボンガ
スを用いても勿論よい。

Ｈ１発明の効果以上の説明から明らか々ように、この発明に係るスパッ
タリング装置にあっては、通常のスパッタによる成膜と
、ハイドロカーボンガスの分解による成膜とが合せて行
なえるため、高速な成膜が可能となる効果がある。

また、プラスチック材料などを堆積基板として炭素系膜
のコーティングを行なう場合に、該基板の温度を高める
ことなく成膜出来るため、基板の変質や融解を防止でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るスパッタリング装置の実施例
を示す断面図、第２図は、対向電極側部材の構造を示す
斜視図、第３図は、従来例を示す断面図である。１・・・真空室、２・・・対向電極、３・・・ターゲッ
ト電極、７・・・基板ホルダ、８・・・堆積基板、１０
・・・グラファイトターゲット、１２・・・グロー放゛
礪部、１３・・・導入管、１５・・・ジヤマ板。第１図不全明Ｏズ／Ｙ・７タリシク゛装置第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空室内にターゲット電極と対向電極とを上下方
向に相対時して配設し、このターゲット電極と対向電極
間に所要の放電電圧を印加して対向電極の背部にグロー
放電部を形成し、このグロー放電部に基板ホルダで支持
した堆積基板を配置する一方、該グロー放電部で分解さ
れてＣ−Ｈ種を生じて前記堆積基板への炭素系膜形成を
行なうハイドロカーボンガスを該グロー放電部へ供給す
る、分解ソースガス供給部を設けたことを特徴とするス
パッタリング装置。
（２）前記分解ソースガス供給部は、基板ホルダ中央位
置に、当該基板ホルダと直角方向へハイドロカーボンガ
スを吐出するノズルと、該ノズルから吐出されるハイド
ロカーボンガスを前記グロー放電部に導くジヤマ板とか
ら成る特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置
。