JPH0774440B2 - イオンビ−ムスパツタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、基板表面に所望の組成比の合金膜を形成す
ることができるように改良したイオンビームスパッタ装
置に関する。

〔従来の技術〕

第３図および第４図は、それぞれ、従来のイオンビーム
スパッタ装置の例を示す概略側面図である。図示しない
真空排気装置によって排気口２を介して所定の真空に排
気される真空容器１内に、ターゲットホルダ８に保持さ
れた複合ターゲット５が収納されており、当該複合ター
ゲット５に向けてイオン源３から、アルゴン等の不活性
ガスイオンから成るイオンビーム４が照射されるように
なっている。更に真空容器１には、基板ホルダ10に保持
された基板９が複合ターゲット５に対向するように設け
られており、イオンビーム４によって複合ターゲット５
からスパッタされた粒子は当該基板９の表面に付着し、
これによって基板９の表面に合金膜が形成される。

尚、第３図の装置は、イオン源３、基板９を水平に、複
合ターゲット５を傾斜させて配置した例であり、第４図
の装置は、複合ターゲット５を水平に、イオン源３、基
板９を傾斜させて配置した例である。

上記複合ターゲット５としては、例えば第５図に示すよ
うに、金属板６の上に金属片７を複数個乗せて構成した
ようなもの、あるいは第６図に示すように金属板６に多
数の穴6aを開けてその中に金属片７を入れて構成したよ
うなもの等がある。これらの複合ターゲット５は、第３
図のような装置、あるいは第４図のような装置のいずれ
にも使用される。

そして、基板９の表面に形成される合金膜の組成比は、
複合ターゲット５における金属板６と金属片７との表面
積比（より厳密にイオンビーム４が照射される側の表面
積比）に依存する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

所がこのようなイオンビームスパッタ装置においては、
上記した複合ターゲット５を使用しているため、各ター
ゲット部分（即ち金属板６と金属片７の部分）のスパッ
タ率が異なり、しかも一つのイオン源３でスパッタして
いるので、スパッタ中に複合ターゲット５の各ターゲッ
ト部分の構成比、即ちスパッタされる表面積比が変化
し、基板９上に形成される合金膜の組成比が所望のもの
とならないといった不都合がある。

また、第５図に示すような複合ターゲット５を用いる
と、水平配置としなければならず、この種の装置全体の
設計自由度が少なくなるし、第６図に示すような複合タ
ーゲット５を用いると、金属板６に穴6aを形成しなけれ
ばならない他、その際の加工（例えば切削加工）によっ
て酸化され易く、特に金属片７が希土類金属から成る場
合は、酸化されて多量の酸化物を含み易くなる。ところ
が例えば非晶質垂直磁化膜を形成するような場合は、上
記のような酸化物を極力少なくしないと所定の特性が得
られなくなることがある。

そこでこの発明は、上記のような問題の多い複合ターゲ
ットを使用することなく、基板表面に所望の組成比の合
金膜を形成することができるイオンビームスパッタ装置
を提供することを主たる目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のイオンビームスパッタ装置は、真空に排気さ
れる真空容器と、この真空容器内に収納された多角柱状
のターゲットホルダであって、その軸方向に区分された
複数のターゲット固定領域を有していて各ターゲット固
定領域における複数の側面にそれぞれターゲットを固定
可能なものと、このターゲットホルダを真空容器外か
ら、360度を同ホルダの側面の数で割った角度ずつ段階
的に回転させるターゲットホルダ回転機構と、前記ター
ゲットホルダの各側面にそれぞれ固定されていて、同時
にイオンビームが照射されるもの同士が互いに異種であ
る複数のターゲットと、前記ターゲットホルダの各ター
ゲット固定領域内の特定位置の側面に固定されているタ
ーゲットに向けてイオンビームをそれぞれ照射するもの
であってターゲットの固定領域と同数のイオン源と、前
記真空容器内に設けられていて、前記イオンビームが照
射される複数のターゲットからそれぞれスパッタされる
粒子が基板に入射するように同基板を保持する基板ホル
ダと、この基板ホルダを真空容器外から回転させる基板
ホルダ回転機構とを備えることを特徴とする。

〔作用〕

各イオン源からターゲットホルダ上の異種のターゲット
に向けてイオンビームがそれぞれ照射され、これによっ
てスパッタされた粒子は回転している基板表面に付着し
て所定の膜、例えば合金膜を形成する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例に係るイオンビームスパッ
タ装置を示す側面図であり、第２図はその平面図であ
る。

この実施例においては、図示しない真空排気装置によっ
て真空排気口22を介して所定の真空度に排気される真空
容器20内に、多角柱状、より具体的には四角柱状をした
ターゲットホルダ24が設けられている。当該ターゲット
ホルダ24は、軸26を介して、真空容器20の外側に取り付
けられたターゲットホルダ回転機構28によって例えば矢
印Ａ方向に真空容器外から、360度を同ホルダ24の側面
の数で割った角度ずつ段階的に（この例では90度毎に）
回転させられる。そのために回転機構28には、ターゲッ
トホルダ24を所定角度毎に（この例では90度毎に）確実
に位置決めできるラッチ機構を設けておくのが好まし
い。

ターゲットホルダ24は、その軸方向に区分された複数
の、この例では二つのターゲット固定領域25aおよび25b
を有している。そして、ターゲットホルダ24の各ターゲ
ット固定領域25a、25bにおける四つの各側面51a〜54aお
よび51b〜54bに、例えば板状のターゲット61a〜64aおよ
び61b〜64bをそれぞれ固定している。各ターゲット61a
〜64a、61b〜64bはそれぞれ、単一金属でも良いし合金
でも良い。その固定手段としては、種々のもの、例えば
ビス止め、あるいは接着等が採り得る。

同一のターゲット固定領域25a（または25b）内のターゲ
ット61a〜64a（または61b〜64b）は、互いに同種であっ
ても異種であっても良いが、後述するイオン源34a、34b
から同時にイオンビーム36a、36bが照射されるもの同士
が互いに異種となるように取り付けられている。

真空容器20には、各ターゲット固定領域25a、25bに対し
て、その数と同数の専用のイオン源34a、34bが取り付け
られている。各イオン源34a、34bは、ターゲットホルダ
24の各ターゲット固定領域25a、25b内の特定位置の側面
（この例では、第１図に示すように、斜め下に向かう一
側面）に固定されているターゲットに向けてイオンビー
ム36a、36bをそれぞれ同時に照射することができる。各
イオンビーム36a、36bは、例えばアルゴン等の不活性ガ
スイオンから成る。両イオン源34a、34bは、この例では
第２図から明らかなとおり、その軸線が互いに対向しな
いように配置して相互干渉を避けるようにしている。図
示例の状態では、イオンビーム36aはターゲット64aに、
イオンビーム36bはターゲット61b（これは第１図ではタ
ーゲット61aの紙面裏側に位置している）にそれぞれ照
射される。

更に、真空容器20内であってターゲットホルダ24の下側
には、イオンビーム36a、36bが照射される二つのターゲ
ットからそれぞれスパッタされる粒子46a、46bが基板38
に入射するように同基板38を保持する基板ホルダ40が設
けられている。この基板ホルダ40は、軸42を介して、真
空容器20の外側に取り付けられた基板ホルダ回転機構44
によって、スパッタリング中は所定方向、例えば矢印Ｂ
方向に連続的に回転させられる。

上記装置の動作の一例を説明すると、ターゲットホルダ
24を例えば図示の位置に固定した状態で、基板ホルダ40
を回転させながら、イオン源34aからのイオンビーム36a
をターゲット64aに、またイオン源34bからのイオンビー
ム36bをターゲット61bにそれぞれ同時に照射する。これ
によってターゲット64a,61bがそれぞれスパッタされ
て、そこから粒子46a、46bがそれぞれ飛び出し、これら
が回転中の基板38の表面に入射して付着し、これによっ
て所定の膜が所望の組成比で基板38の表面に形成され
る。その場合、基板38は上記のようにして回転させられ
ているため、その表面に形成される膜質の面内の均一性
は優れたものが得られる。また、形成される膜の組成比
は、イオンビーム36a、36bのビーム電流あるいはターゲ
ット61a〜64a、61b〜64bのスパッタされる表面積を変え
ることにより、容易に調整することができる。

ターゲット64a、61bがスパッタされて消耗した場合は、
ターゲットホルダ24をターゲットホルダ回転機構28によ
って一段階、即ちこの例では90度だけ例えば右回転させ
れば、次にターゲット61a、62bのスパッタリングがそれ
ぞれ可能となり、以降同様にすることによって、順次新
しいターゲットを使用することができる。

このイオンビームスパッタ装置によれば、ターゲットホ
ルダ24の各ターゲット固定領域25a、25bに固定されたタ
ーゲット61a〜64a、61a〜64bは、対応するイオン源34
a、34bからのイオンビーム36a、36bによってそれぞれス
パッタされるので、仮に各ターゲットのスパッタ率が互
いに相違していても、スパッタ中に従来の場合ターゲッ
トのようにその表面積比が変化することはなく、従って
基板38の表面に形成される合金膜の組成比は所望のもの
となる。

また、各ターゲット61a〜64a、61b〜64bが単純な形状で
済むためその製作が容易で安価となる。また従来の場合
ターゲット５のように金属片７を多数個加工したり、穴
6aを多数加工したりするような作業が不要なので、上記
のようなターゲット61a〜64a、61b〜64bにおいては、酸
化される表面積が少なく不純物の少ないターゲットが得
られる。その結果、高純度の合金膜の形成が可能とな
る。

しかもターゲットホルダ24を真空容器外から段階的に回
転させることによって順次新しいターゲットを使用する
ことができるため、ターゲットの取替えのサイクルが長
くなり、ターゲット交換に伴う時間的損失を少なくして
効率良く成膜処理を行うことができる。

また、ターゲットをターゲットホルダ24の側面に固定す
る構造あるため、イオンビームが照射される状態にある
ターゲットの向きを、水平、垂直および斜めの内の任意
に設定することができ、それに伴って基板およびイオン
源の配置の自由度も大きくなる。

尚、ターゲットホルダ24は必ずしも上記のような四角柱
状に限られるものではなく、使用条件等に応じて三角柱
状、五角柱状、六角柱状等としても良い。

また、ターゲットホルダ24のターゲット固定領域を３以
上としてそれと同数のイオン源を配置しても良く、その
ようにしても３元以上の多元合金膜の形成が可能とな
る。これと、ターゲットに合金ターゲットを用いること
とを併用すれば、より多元の合金膜の形成も可能とな
る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、複合ターゲットを使用
することなく、基板表面に高品質の、しかも所望組成比
の合金膜を形成することができる。

しかも、ターゲットを真空容器外から段階的に回転させ
ることによって順次新しいターゲットを使用することが
できるため、ターゲットの取替えのサイクルが長くな
り、ターゲット交換に伴う時間的損失を少なくして効率
良く成膜処理を行うことができる。

また、ターゲットをターゲットホルダの側面に固定する
構造であるため、イオンビームが照射される状態にある
ターゲットの向きを水平、垂直および斜めの内の任意に
設定することができ、それに伴って基板およびイオン源
の配置の自由度も大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るイオンビームスパッ
タ装置を示す側面図であり、第２図はその平面図であ
る。第３図および第４図は、それぞれ、従来のイオンビ
ームスパッタ装置の例を示す概略側面図である。第５図
（Ａ）は複合ターゲットの一例を示す平面図であり、第
５図（Ｂ）はその線VI−VIに沿う断面図である。第６図
（Ａ）は複合ターゲットの他の例を示す平面図であり、
第６図（Ｂ）はその線VII−VIIに沿う断面図である。 20……真空容器、24……ターゲットホルダ、25a、25b…
…ターゲット固定領域、51a〜54a,51b〜54b……側面、2
8……ターゲットホルダ回転機構、61a〜64a,61b〜64b…
…ターゲット、34a,34b……イオン源、36a,36b……イオ
ンビーム、38……基板、40……基板ホルダ、44……基板
ホルダ回転機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空に排気される真空容器と、この真空容
   器内に収納された多角柱状のターゲットホルダであっ
   て、その軸方向に区分された複数のターゲット固定領域
   を有していて各ターゲット固定領域における複数の側面
   にそれぞれターゲットを固定可能なものと、このターゲ
   ットホルダを真空容器外から、360度を同ホルダの側面
   の数で割った角度ずつ段階的に回転させるターゲットホ
   ルダ回転機構と、前記ターゲットホルダの各側面にそれ
   ぞれ固定されていて、同時にイオンビームが照射される
   もの同士が互いに異種である複数のターゲットと、前記
   ターゲットホルダの各ターゲット固定領域内の特定位置
   の側面に固定されているターゲットに向けてイオンビー
   ムをそれぞれ照射するものであってターゲット固定領域
   と同数のイオン源と、前記真空容器内に設けられてい
   て、前記イオンビームが照射される複数のターゲットか
   らそれぞれスパッタされる粒子が基板に入射するように
   同基板を保持する基板ホルダと、この基板ホルダを真空
   容器外から回転させる基板ホルダ回転機構とを備えるこ
   とを特徴とするイオンビームスパッタ装置。