JPH0633454B2 - スパツタリング装置 - Google Patents
スパツタリング装置Info
- Publication number
- JPH0633454B2 JPH0633454B2 JP59244914A JP24491484A JPH0633454B2 JP H0633454 B2 JPH0633454 B2 JP H0633454B2 JP 59244914 A JP59244914 A JP 59244914A JP 24491484 A JP24491484 A JP 24491484A JP H0633454 B2 JPH0633454 B2 JP H0633454B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- cathode
- magnetic material
- magnets
- magnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、マグネトロンを用いて特に磁性材料を高速か
つ均一にコーティングするためのスパッタリング装置に
関するものである。
つ均一にコーティングするためのスパッタリング装置に
関するものである。
従来例の構成とその問題点 一般に低真空雰囲気で気体放電を起こし、生成したイオ
ンがカソードを衝撃、ターゲットから叩き出された粒子
を基板にコーティングする方法がスパッタリングで、組
成コントロールや、装置の操作が容易な事から広く膜付
けに利用されているが、真空蒸着や気相メッキに比べ、
成膜速度が遅いという欠点がある。
ンがカソードを衝撃、ターゲットから叩き出された粒子
を基板にコーティングする方法がスパッタリングで、組
成コントロールや、装置の操作が容易な事から広く膜付
けに利用されているが、真空蒸着や気相メッキに比べ、
成膜速度が遅いという欠点がある。
そのため、従来からスパッタリングの成膜速度を高める
取組みがなされ、高速スパッタリングと呼ばれるプレー
ナマグネトロンが使用されてきた。その具体構成は、第
１図に示すように、真空槽１と、真空槽を排気する真空
ポンプ２と、真空槽１内に設置され高電圧が印加できる
カソード３と、このカソード３に対向して配置された基
板３ａ及び、カソード３と基板３ａの間に配されたシャ
ッタ４を備え、カソード３は高周波又は直流の電源５と
結ばれている。カソード３は、第２図に示すように、水
冷されたターゲット７と、その下部にカソード３及び基
板３ａの方向と垂直方向に対をなして配された永久磁石
又は電磁石等の磁界発生部８と、ターゲット近傍に設け
たアース９よりなっており、必要に応じガスを導入する
リークバルブ６が設けられている。
取組みがなされ、高速スパッタリングと呼ばれるプレー
ナマグネトロンが使用されてきた。その具体構成は、第
１図に示すように、真空槽１と、真空槽を排気する真空
ポンプ２と、真空槽１内に設置され高電圧が印加できる
カソード３と、このカソード３に対向して配置された基
板３ａ及び、カソード３と基板３ａの間に配されたシャ
ッタ４を備え、カソード３は高周波又は直流の電源５と
結ばれている。カソード３は、第２図に示すように、水
冷されたターゲット７と、その下部にカソード３及び基
板３ａの方向と垂直方向に対をなして配された永久磁石
又は電磁石等の磁界発生部８と、ターゲット近傍に設け
たアース９よりなっており、必要に応じガスを導入する
リークバルブ６が設けられている。
まず、真空槽１内に基板３ａをセットし、真空ポンプ２
により真空槽１内を排気し、必要に応じリークバルブ６
よりＡr ガス等を導入、適切な真空度（一般には１０-1
〜１０-3Ｔorr）にし、カソード３に高周波又は直流を
印加し、気体放電を起こし、負電圧となっているターゲ
ットにイオンを引きつけ衝突させ、ターゲット材を叩き
出し、基板にターゲット材を析出させる。その際、カソ
ード下部の磁石は、その磁界をターゲット３の表面に作
り、電子のサイクロトロン運動を起こさせ、ターゲット
３表面でのガスのイオン化を促進し、イオンとターゲッ
トの衝突回数を増して、スパッタリング膜形成の高速化
を図るものである。
により真空槽１内を排気し、必要に応じリークバルブ６
よりＡr ガス等を導入、適切な真空度（一般には１０-1
〜１０-3Ｔorr）にし、カソード３に高周波又は直流を
印加し、気体放電を起こし、負電圧となっているターゲ
ットにイオンを引きつけ衝突させ、ターゲット材を叩き
出し、基板にターゲット材を析出させる。その際、カソ
ード下部の磁石は、その磁界をターゲット３の表面に作
り、電子のサイクロトロン運動を起こさせ、ターゲット
３表面でのガスのイオン化を促進し、イオンとターゲッ
トの衝突回数を増して、スパッタリング膜形成の高速化
を図るものである。
一方、磁気テープ，磁気ヘッドやＮi,Ｃo,Ｆe 等のデコ
ラフィルム等の磁性材料皮膜を量産ベースで、多量に形
成しなければならないニーズは日増しに強くなっている
が、これら磁性材料のスパッタリングの場合、上記のよ
うに磁界フラックスがターゲット表面に漏れ出るために
は、第３図(a)に示すように強力な磁石を用いても約３m
/mが限界で、それ以上の厚さでは第３図(b)に示すよう
にターゲットが磁化されるだけで、ターゲット表面にま
で磁界フラックスは強く出てこないため、マグネトロン
運動が起こらず、マグネトロンスパッタリングの高速成
膜という特長は失なわれるという問題がある。
ラフィルム等の磁性材料皮膜を量産ベースで、多量に形
成しなければならないニーズは日増しに強くなっている
が、これら磁性材料のスパッタリングの場合、上記のよ
うに磁界フラックスがターゲット表面に漏れ出るために
は、第３図(a)に示すように強力な磁石を用いても約３m
/mが限界で、それ以上の厚さでは第３図(b)に示すよう
にターゲットが磁化されるだけで、ターゲット表面にま
で磁界フラックスは強く出てこないため、マグネトロン
運動が起こらず、マグネトロンスパッタリングの高速成
膜という特長は失なわれるという問題がある。
その解決策として、例えば第４図に示すようにターゲッ
トに溝をいれる方法（日本真空技術株式会社よりＧＴタ
ーゲットとして発売）や、第５図に示すように磁石をタ
ーゲット側上部に配する方法（特開昭５８−１３０２７
７号公報）等が明らかにされている。しかしながら、第
４図のような構成は当然その加工が煩雑で、コストが上
昇すると共にターゲットの減り方は第６図に示すように
不均一でスパッタリングに有効な材料は少ないという欠
点を有しており、又第５図のように磁石をターゲット側
上部に配する場合、非磁性材ターゲットでは、前記のプ
レーナマグネトロンと同様ターゲット表面に磁界フラッ
クスが通っているが、磁性材のターゲットでは磁界フラ
ックスが磁性材に大きく曲げられ、大半が磁性材ターゲ
ット内を通ってしまいターゲット表面に出てこなくな
り、その効果が極端に減じられ本来の目的とする高速ス
パッタリングとは程遠い成膜速度しか得られないという
欠点を有していた。
トに溝をいれる方法（日本真空技術株式会社よりＧＴタ
ーゲットとして発売）や、第５図に示すように磁石をタ
ーゲット側上部に配する方法（特開昭５８−１３０２７
７号公報）等が明らかにされている。しかしながら、第
４図のような構成は当然その加工が煩雑で、コストが上
昇すると共にターゲットの減り方は第６図に示すように
不均一でスパッタリングに有効な材料は少ないという欠
点を有しており、又第５図のように磁石をターゲット側
上部に配する場合、非磁性材ターゲットでは、前記のプ
レーナマグネトロンと同様ターゲット表面に磁界フラッ
クスが通っているが、磁性材のターゲットでは磁界フラ
ックスが磁性材に大きく曲げられ、大半が磁性材ターゲ
ット内を通ってしまいターゲット表面に出てこなくな
り、その効果が極端に減じられ本来の目的とする高速ス
パッタリングとは程遠い成膜速度しか得られないという
欠点を有していた。
発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、磁性材の場合にも安価なター
ゲットを用い、かつターゲット材料を有効に使え、その
結果として均一な膜厚形成が、高速で成膜できるスパッ
タリング装置を提供するものである。
ゲットを用い、かつターゲット材料を有効に使え、その
結果として均一な膜厚形成が、高速で成膜できるスパッ
タリング装置を提供するものである。
発明の構成 本発明は、真空槽と、この真空槽を排気する真空ポンプ
と、上記真空槽内に設置され高電圧が印加できるカソー
ドと、このカソードに対向した基板と、上記カソードと
基板の間に配したシャッタと、上記カソードに高電圧を
印加する電源からなり、上記カソードは、水冷されたタ
ーゲットと、このターゲットの下部に配された少なくと
も２個の磁石と、上記ターゲットの側上部に配された少
なくとも２個の磁石とからなり、それぞれの磁石は磁界
フラックスが実質的にはターゲットの垂直方向には流れ
ないように配置されたスパッタリング装置で、磁性材の
ターゲットでも高速かつ均一なスパッタリング成膜が容
易に出来る効果を有する。
と、上記真空槽内に設置され高電圧が印加できるカソー
ドと、このカソードに対向した基板と、上記カソードと
基板の間に配したシャッタと、上記カソードに高電圧を
印加する電源からなり、上記カソードは、水冷されたタ
ーゲットと、このターゲットの下部に配された少なくと
も２個の磁石と、上記ターゲットの側上部に配された少
なくとも２個の磁石とからなり、それぞれの磁石は磁界
フラックスが実質的にはターゲットの垂直方向には流れ
ないように配置されたスパッタリング装置で、磁性材の
ターゲットでも高速かつ均一なスパッタリング成膜が容
易に出来る効果を有する。
実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第７図にもとづいて説明す
る。
る。
磁性材ターゲット１１の下部に磁石１３，１４を配置
し、それら一対の磁石によってターゲット１１中をフラ
ックス１７で満たす。この磁石，フラックスは従来のプ
レーナマグネトロンと同様、同程度のものでよく、磁性
材ターゲットでない場合、ターゲット表面で２００〜５
００ガウスの磁界を生じる程度が望ましい。次にターゲ
ットの側上部に磁石１５，１６を配置し、それら一対の
磁石によってターゲット１１の表面にターゲットと平行
な１００〜５００ガウスのフラックス１８を生じさせ
る。つまり、磁性材ターゲットは下部の磁石によって磁
界フラックスは満たされるか又はほぼ満たされているた
め、従来のように側上部の磁界が磁性体ターゲットに引
きよせられ吸収されてしまうという事がなく、ターゲッ
ト表面近くで磁界フラックスの強い部分を生じることに
なる。従って電子はターゲットに並行な強い磁界によっ
てサイクロトロン運動し、イオン化が促進され高速成膜
が可能となると共に、ターゲットに上方から垂直に入り
込む磁界フラックスが極めて少なく、ターゲット表面で
ターゲットに並行な磁界フラックスはほぼ均一になるた
め、ターゲットの一部分が堀れてしまってターゲットの
有効量が少ないという問題もなく、ターゲット厚も従来
の３m/mという薄さでなく１０m/m程度でも充分に使える
という効果があり、ターゲット寿命が長くなって長尺フ
ィルムや厚膜形成への対応が工業生産ベースで可能とな
る。
し、それら一対の磁石によってターゲット１１中をフラ
ックス１７で満たす。この磁石，フラックスは従来のプ
レーナマグネトロンと同様、同程度のものでよく、磁性
材ターゲットでない場合、ターゲット表面で２００〜５
００ガウスの磁界を生じる程度が望ましい。次にターゲ
ットの側上部に磁石１５，１６を配置し、それら一対の
磁石によってターゲット１１の表面にターゲットと平行
な１００〜５００ガウスのフラックス１８を生じさせ
る。つまり、磁性材ターゲットは下部の磁石によって磁
界フラックスは満たされるか又はほぼ満たされているた
め、従来のように側上部の磁界が磁性体ターゲットに引
きよせられ吸収されてしまうという事がなく、ターゲッ
ト表面近くで磁界フラックスの強い部分を生じることに
なる。従って電子はターゲットに並行な強い磁界によっ
てサイクロトロン運動し、イオン化が促進され高速成膜
が可能となると共に、ターゲットに上方から垂直に入り
込む磁界フラックスが極めて少なく、ターゲット表面で
ターゲットに並行な磁界フラックスはほぼ均一になるた
め、ターゲットの一部分が堀れてしまってターゲットの
有効量が少ないという問題もなく、ターゲット厚も従来
の３m/mという薄さでなく１０m/m程度でも充分に使える
という効果があり、ターゲット寿命が長くなって長尺フ
ィルムや厚膜形成への対応が工業生産ベースで可能とな
る。
又、本発明は磁性体のターゲットを用いない場合にもタ
ーゲットに並行な磁界フラックスが得られるため高速膜
可能であるが、磁界ターゲット表面で強すぎる。従っ
て、側上部の磁石を取除くか、下方の磁石をターゲット
より遠ざけ適当なターゲット表面磁界を得るのが望まし
い。
ーゲットに並行な磁界フラックスが得られるため高速膜
可能であるが、磁界ターゲット表面で強すぎる。従っ
て、側上部の磁石を取除くか、下方の磁石をターゲット
より遠ざけ適当なターゲット表面磁界を得るのが望まし
い。
なお、上記磁石の具体的配置は、ターゲット下部の磁石
は、希土類の磁石をターゲットの下２m/mに、磁極を向
き合わせるように、相対する端部にそれぞれ垂直に置
き、ターゲット側上部の磁石はターゲット下部の磁石の
真上に、下部磁石と同極がくるように水平に置いたが、
それぞれ垂直に又は水平に置いても、又、２ケ以上にし
てもよい。しかし、２ケ以上の場合交互に磁極を反対に
するのではなく、概してみれば、１対の磁石になるよ
う、同極を集めた集合体とすべきであり、側上部と下部
も同様に真上でなくとも、概してみれば同極同志となる
よう配置すべきである。さらに上下の磁石を同期回転さ
せれば、第８図に示すようにターゲットがさらに均一に
減り、析出膜厚もさらに均一性が向上される。磁石は永
久磁石でも電磁石でも良いことはいうまでもない。
は、希土類の磁石をターゲットの下２m/mに、磁極を向
き合わせるように、相対する端部にそれぞれ垂直に置
き、ターゲット側上部の磁石はターゲット下部の磁石の
真上に、下部磁石と同極がくるように水平に置いたが、
それぞれ垂直に又は水平に置いても、又、２ケ以上にし
てもよい。しかし、２ケ以上の場合交互に磁極を反対に
するのではなく、概してみれば、１対の磁石になるよ
う、同極を集めた集合体とすべきであり、側上部と下部
も同様に真上でなくとも、概してみれば同極同志となる
よう配置すべきである。さらに上下の磁石を同期回転さ
せれば、第８図に示すようにターゲットがさらに均一に
減り、析出膜厚もさらに均一性が向上される。磁石は永
久磁石でも電磁石でも良いことはいうまでもない。
発明の効果 以上のように本発明は、カソードが、水冷されたターゲ
ットと、ターゲットの下部に配された少なくとも２個の
磁石と、ターゲットの側上部に配された少なくとも２個
の磁石からなり、それぞれの磁石は磁界のフラックスが
実質的にはターゲットの垂直方向には流れないように配
置することにより、磁性材のターゲットでも高速かつ均
一なスパッタリング成膜が容易に出来ることができ、そ
の実用的効果は大なるものがある。
ットと、ターゲットの下部に配された少なくとも２個の
磁石と、ターゲットの側上部に配された少なくとも２個
の磁石からなり、それぞれの磁石は磁界のフラックスが
実質的にはターゲットの垂直方向には流れないように配
置することにより、磁性材のターゲットでも高速かつ均
一なスパッタリング成膜が容易に出来ることができ、そ
の実用的効果は大なるものがある。
第１図はスパッタリング装置の概略図、第２図は従来の
プレーナマグネトロンカソードの断面模式図、第３図
(a)は磁性材ターゲットが３m/m以下の時のプレーナマグ
ネトロンカソードの断面模式図、第３図(b)は磁性材タ
ーゲットの時のプレーナマグネトロンカソードの断面模
式図、第４図は溝入りターゲットのカソードの断面模式
図、第５図はマグネトロンスパッタの他の従来例のカソ
ードの断面模式図、第６図は従来のターゲットの減り方
を示す断面図、第７図は本発明の一実施例におけるカソ
ードの断面模式図、第８図は本発明のターゲットの減り
方を示す断面図である。 １……真空槽、２……真空ポンプ、３……カソード、４
……シャッタ、５……電源、６……リークバルブ、７…
…ターゲット、８……磁石、９……アース、１０……磁
界フラックス、１１……磁性材ターゲット、１２……電
源、１３，１４……ターゲット下部磁石、１５，１６…
…ターゲット側上部磁石。
プレーナマグネトロンカソードの断面模式図、第３図
(a)は磁性材ターゲットが３m/m以下の時のプレーナマグ
ネトロンカソードの断面模式図、第３図(b)は磁性材タ
ーゲットの時のプレーナマグネトロンカソードの断面模
式図、第４図は溝入りターゲットのカソードの断面模式
図、第５図はマグネトロンスパッタの他の従来例のカソ
ードの断面模式図、第６図は従来のターゲットの減り方
を示す断面図、第７図は本発明の一実施例におけるカソ
ードの断面模式図、第８図は本発明のターゲットの減り
方を示す断面図である。 １……真空槽、２……真空ポンプ、３……カソード、４
……シャッタ、５……電源、６……リークバルブ、７…
…ターゲット、８……磁石、９……アース、１０……磁
界フラックス、１１……磁性材ターゲット、１２……電
源、１３，１４……ターゲット下部磁石、１５，１６…
…ターゲット側上部磁石。
Claims (1)
- 【請求項１】真空槽と、この真空槽を排気する真空ポン
プと、上記真空槽内に設置され高電圧が印加できるカソ
ードと、このカソードに対向した基板と、上記カソード
と基板の間に配したシャッタと、上記カソードに高電圧
を印加する電源とを備え、上記カソードは水冷された磁
性材ターゲットと、このターゲットの下部に配された少
なくとも２個の磁石と、上記ターゲットの側上部に配さ
れた少なくとも２個の磁石からなり、ターゲット下部の
磁石により磁性材ターゲットをほぼ磁界フラックスで満
たすとともに、ターゲット側上部に少なくとも２つの磁
石の異なる磁極がターゲット面上で対向するよう配置す
ることにより、ターゲット表面にターゲット面と平行な
磁界フラックスを生じさせることを特徴とするスパッタ
リング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244914A JPH0633454B2 (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | スパツタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244914A JPH0633454B2 (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | スパツタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61124567A JPS61124567A (ja) | 1986-06-12 |
| JPH0633454B2 true JPH0633454B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=17125846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59244914A Expired - Lifetime JPH0633454B2 (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | スパツタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633454B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0774439B2 (ja) * | 1989-01-30 | 1995-08-09 | 三菱化学株式会社 | マグネトロンスパッタ装置 |
| JP5853487B2 (ja) * | 2010-08-19 | 2016-02-09 | 東レ株式会社 | 放電電極及び放電方法 |
| JP6666524B1 (ja) * | 2018-05-11 | 2020-03-13 | 株式会社アルバック | スパッタリング方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5531142A (en) * | 1978-08-25 | 1980-03-05 | Tomonobu Hata | Pressed magnetic field type magnetron sputter by focusing magnetic field |
| GB2051877B (en) * | 1979-04-09 | 1983-03-02 | Vac Tec Syst | Magnetically enhanced sputtering device and method |
| JPS5779170A (en) * | 1980-11-06 | 1982-05-18 | Fujitsu Ltd | Target for magnetron sputtering |
| JPS57158381A (en) * | 1981-03-27 | 1982-09-30 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Magnetron sputtering device |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP59244914A patent/JPH0633454B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61124567A (ja) | 1986-06-12 |
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