JPH1129860A - スパッタ膜の作製方法及び対向ターゲット式スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタ膜の作製方法及び対向ターゲット式スパッタリング装置Info
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- JPH1129860A JPH1129860A JP20385697A JP20385697A JPH1129860A JP H1129860 A JPH1129860 A JP H1129860A JP 20385697 A JP20385697 A JP 20385697A JP 20385697 A JP20385697 A JP 20385697A JP H1129860 A JPH1129860 A JP H1129860A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 互いに対向するターゲット間のスパッタ
空間の側方に基板を配置し、該基板上にスパッタ膜を形
成する対向ターゲット式スパッタリング法にてスパッタ
膜を作製するに際し、上記２個のターゲットに互いに１
８０度位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とす
るスパッタ膜の作製方法。 【効果】 本発明によれば、速い成膜速度でスパッタ膜
を作製することができる。
空間の側方に基板を配置し、該基板上にスパッタ膜を形
成する対向ターゲット式スパッタリング法にてスパッタ
膜を作製するに際し、上記２個のターゲットに互いに１
８０度位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とす
るスパッタ膜の作製方法。 【効果】 本発明によれば、速い成膜速度でスパッタ膜
を作製することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、速い成膜速度でス
パッタ膜を作製する方法及びかかるスパッタ膜を作製す
るための装置に関する。
パッタ膜を作製する方法及びかかるスパッタ膜を作製す
るための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、種々の金属や金属化合物をスパッタリング法により
作製することは広く行われており、各種スパッタリング
方式、スパッタリング装置が提案されている。
り、種々の金属や金属化合物をスパッタリング法により
作製することは広く行われており、各種スパッタリング
方式、スパッタリング装置が提案されている。
【０００３】例えば、特公昭６２−５６５７５号公報、
特公昭６３−２０３０４号公報、特公平３−１８１０号
公報には、対向ターゲット式スパッタリング法が提案さ
れており、結晶性の良好な垂直磁化膜を作製することが
開示されている。
特公昭６３−２０３０４号公報、特公平３−１８１０号
公報には、対向ターゲット式スパッタリング法が提案さ
れており、結晶性の良好な垂直磁化膜を作製することが
開示されている。
【０００４】しかし、この従来の対向ターゲット式スパ
ッタリング法は、成膜速度が遅いという課題があり、こ
の点の解決が望まれていた。
ッタリング法は、成膜速度が遅いという課題があり、こ
の点の解決が望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記要望に応えるため鋭意検討を行った結
果、互いに対向するターゲット間のスパッタ空間の側方
に基板を配置し、該基板上にスパッタ膜を形成する対向
ターゲット式スパッタリング方式によりスパッタ膜を作
製する場合に、上記両ターゲットに１８０度位相のずれ
た交流電圧を印加することにより、高速で成膜し得るこ
とを見出した。
発明者は、上記要望に応えるため鋭意検討を行った結
果、互いに対向するターゲット間のスパッタ空間の側方
に基板を配置し、該基板上にスパッタ膜を形成する対向
ターゲット式スパッタリング方式によりスパッタ膜を作
製する場合に、上記両ターゲットに１８０度位相のずれ
た交流電圧を印加することにより、高速で成膜し得るこ
とを見出した。
【０００６】即ち、対向ターゲット式スパッタリング法
は、カソード（ターゲット）は互いに対向して２個ある
が、従来の方法では、これらカソードに直流又は交流電
圧を同じ位相で印加するものであり、上述したように成
膜速度が遅いものである。特に、反応性ガスを導入して
リアクティブスパッタリングを行うと、反応性ガスとの
反応の面から極端に成膜速度が低下する。ところが、対
向ターゲット式スパッタリング法において、互いに対向
する２個のターゲットに１８０度位相のずれた交流電圧
を印加することで、特にリアクティブスパッタリング法
の場合、結晶性の優れた金属化合物を高速で成膜するこ
とができ、例えばターゲットにチタン金属を用い、スパ
ッタ空間に不活性ガスと酸素分子を有するガスとを導入
して酸化チタン薄膜を作製した場合、高速で高光触媒活
性を有するアナターゼ型結晶リッチの薄膜を形成し得る
ことを知見したものである。
は、カソード（ターゲット）は互いに対向して２個ある
が、従来の方法では、これらカソードに直流又は交流電
圧を同じ位相で印加するものであり、上述したように成
膜速度が遅いものである。特に、反応性ガスを導入して
リアクティブスパッタリングを行うと、反応性ガスとの
反応の面から極端に成膜速度が低下する。ところが、対
向ターゲット式スパッタリング法において、互いに対向
する２個のターゲットに１８０度位相のずれた交流電圧
を印加することで、特にリアクティブスパッタリング法
の場合、結晶性の優れた金属化合物を高速で成膜するこ
とができ、例えばターゲットにチタン金属を用い、スパ
ッタ空間に不活性ガスと酸素分子を有するガスとを導入
して酸化チタン薄膜を作製した場合、高速で高光触媒活
性を有するアナターゼ型結晶リッチの薄膜を形成し得る
ことを知見したものである。
【０００７】なお従来、位相を１８０度ずらした交流ス
パッタ法は、特開平５−２２２５３１号公報、特開平６
−２１２４２１号公報で提案されている。しかし、従来
のこの種の交流スパッタ法は、２個のターゲットを対向
させずに並列配置し、これらターゲットにスパッタ膜を
形成すべき基板を対向した状態で配置してスパッタリン
グを行うものであるが、この方式では基板がプラズマ放
電にさらされる上、特に酸化チタン光触媒膜を成膜する
場合、得られる膜はアモルファス構造となってしまうた
め、触媒活性が殆どないものであり、上記対向ターゲッ
トに位相が１８０度ずれた交流電圧を印加することで、
高速でアナターゼ構造の光触媒膜を得ることができるも
のである。
パッタ法は、特開平５−２２２５３１号公報、特開平６
−２１２４２１号公報で提案されている。しかし、従来
のこの種の交流スパッタ法は、２個のターゲットを対向
させずに並列配置し、これらターゲットにスパッタ膜を
形成すべき基板を対向した状態で配置してスパッタリン
グを行うものであるが、この方式では基板がプラズマ放
電にさらされる上、特に酸化チタン光触媒膜を成膜する
場合、得られる膜はアモルファス構造となってしまうた
め、触媒活性が殆どないものであり、上記対向ターゲッ
トに位相が１８０度ずれた交流電圧を印加することで、
高速でアナターゼ構造の光触媒膜を得ることができるも
のである。
【０００８】従って、本発明は、 請求項１：互いに対向するターゲット間のスパッタ空間
の側方に基板を配置し、該基板上にスパッタ膜を形成す
る対向ターゲット式スパッタリング法にてスパッタ膜を
作製するに際し、上記２個のターゲットに互いに１８０
度位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とするス
パッタ膜の作製方法 請求項２：ターゲットがチタンであり、スパッタ空間に
不活性ガスと酸素分子を有するガスを導入して、基板上
に酸化チタン膜を成膜するようにした請求項１記載の作
製方法 請求項３：装置本体内に一対のターゲットを対向配置す
ると共に、スパッタ空間の側方にスパッタ膜を形成すべ
き基板を配置してなる対向ターゲット式スパッタリング
装置において、上記２個のターゲットに互いに１８０度
位相のずれた交流電圧を印加する交流電源を設置したこ
とを特徴とする対向ターゲット式スパッタリング装置 を提供する。
の側方に基板を配置し、該基板上にスパッタ膜を形成す
る対向ターゲット式スパッタリング法にてスパッタ膜を
作製するに際し、上記２個のターゲットに互いに１８０
度位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とするス
パッタ膜の作製方法 請求項２：ターゲットがチタンであり、スパッタ空間に
不活性ガスと酸素分子を有するガスを導入して、基板上
に酸化チタン膜を成膜するようにした請求項１記載の作
製方法 請求項３：装置本体内に一対のターゲットを対向配置す
ると共に、スパッタ空間の側方にスパッタ膜を形成すべ
き基板を配置してなる対向ターゲット式スパッタリング
装置において、上記２個のターゲットに互いに１８０度
位相のずれた交流電圧を印加する交流電源を設置したこ
とを特徴とする対向ターゲット式スパッタリング装置 を提供する。
【０００９】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明のスパッタ膜の作製方法は、対向ターゲット
式スパッタリング装置を用いて成膜するものであるが、
この場合、互いに対向して配置された２個のターゲット
に１８０度位相のずれた交流電圧を印加してスパッタリ
ングを行うものである。
と、本発明のスパッタ膜の作製方法は、対向ターゲット
式スパッタリング装置を用いて成膜するものであるが、
この場合、互いに対向して配置された２個のターゲット
に１８０度位相のずれた交流電圧を印加してスパッタリ
ングを行うものである。
【００１０】ここで、この対向ターゲット式スパッタリ
ング装置としては、電源が相違するほかは公知の装置態
様とすることができ、例えば図１に示す装置を使用し得
る。即ち、図１において、１は内部を脱気真空可能な装
置本体で、この装置本体１内に一対の金属ターゲット
２，２が互いに所定間隔離間対向して配置されたもので
ある。これらターゲット２，２は、それぞれ支持部３
ａ，３ａを有するホールド３，３に保持され、これらホ
ールド３，３を介してスパッタ電源（交流電源）４に接
続されていると共に、上記ターゲット２，２の背後に磁
石５，５が互いに異なる磁極が対向するように配置さ
れ、上記ターゲット２，２間のスパッタ空間６に、ター
ゲット２，２に対して垂直方向の磁界が発生するように
なっている。そして、上記スパッタ空間６の側方には、
スパッタ膜を形成すべき基板７が配置されたものであ
る。なお、８は基板７を所定方向に移動可能に支持する
支持部材である。
ング装置としては、電源が相違するほかは公知の装置態
様とすることができ、例えば図１に示す装置を使用し得
る。即ち、図１において、１は内部を脱気真空可能な装
置本体で、この装置本体１内に一対の金属ターゲット
２，２が互いに所定間隔離間対向して配置されたもので
ある。これらターゲット２，２は、それぞれ支持部３
ａ，３ａを有するホールド３，３に保持され、これらホ
ールド３，３を介してスパッタ電源（交流電源）４に接
続されていると共に、上記ターゲット２，２の背後に磁
石５，５が互いに異なる磁極が対向するように配置さ
れ、上記ターゲット２，２間のスパッタ空間６に、ター
ゲット２，２に対して垂直方向の磁界が発生するように
なっている。そして、上記スパッタ空間６の側方には、
スパッタ膜を形成すべき基板７が配置されたものであ
る。なお、８は基板７を所定方向に移動可能に支持する
支持部材である。
【００１１】ここで、上記スパッタ電源４において、４
ａは信号発生器、４ｂは第１増幅器、４ｃは第２増幅器
であり、信号発生器４ａは第１及び第２増幅器４ｂ，４
ｃを同期させ、信号発生器から出た信号を適宜な回路４
ｄで１８０度ずれたある周波数の交流信号を作り、これ
を第１増幅器４ｂと第２増幅器４ｃで互いに１８０度位
相がずれた高電圧、高電流の交流を与え、第１増幅器４
ｂは一方のホールド３、第２増幅器４ｃは他方のホール
ド３に接続され、これにより互いに対向するターゲット
２，２に１８０度位相のずれた交流電圧が印加されるよ
うになっている。なお、このように２個のターゲット
２，２に互いに１８０度位相がずれた交流電源を与える
回路は公知の回路を採用し得、例えば特開平５−２２２
５３１号公報、特開平６−２１２４２１号公報記載の方
式を採用することができる。
ａは信号発生器、４ｂは第１増幅器、４ｃは第２増幅器
であり、信号発生器４ａは第１及び第２増幅器４ｂ，４
ｃを同期させ、信号発生器から出た信号を適宜な回路４
ｄで１８０度ずれたある周波数の交流信号を作り、これ
を第１増幅器４ｂと第２増幅器４ｃで互いに１８０度位
相がずれた高電圧、高電流の交流を与え、第１増幅器４
ｂは一方のホールド３、第２増幅器４ｃは他方のホール
ド３に接続され、これにより互いに対向するターゲット
２，２に１８０度位相のずれた交流電圧が印加されるよ
うになっている。なお、このように２個のターゲット
２，２に互いに１８０度位相がずれた交流電源を与える
回路は公知の回路を採用し得、例えば特開平５−２２２
５３１号公報、特開平６−２１２４２１号公報記載の方
式を採用することができる。
【００１２】上記のような装置を用いてスパッタリング
を行い、基板上にスパッタ膜を形成する場合、その条件
は特に制限されず、通常の条件を採用して金属ターゲッ
トの種類あるいはターゲット空間に導入する反応性ガス
の種類に応じたスパッタ膜を形成することができるが、
本発明は特に基板上に光触媒膜を形成する場合に好適で
ある。
を行い、基板上にスパッタ膜を形成する場合、その条件
は特に制限されず、通常の条件を採用して金属ターゲッ
トの種類あるいはターゲット空間に導入する反応性ガス
の種類に応じたスパッタ膜を形成することができるが、
本発明は特に基板上に光触媒膜を形成する場合に好適で
ある。
【００１３】ここで、基板上に光触媒膜を形成するに際
し、使用する金属ターゲットとしては、光触媒作用を有
する金属酸化物ＭｅＯx（ＭｅはＡｌ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｎ等の金属を示し、ｘ
は金属の種類によって異なるが、０〜１０、好ましくは
０〜５の範囲の正数であり、ｘは必ずしも金属の価数に
相当していなくてもよい）を得るための金属酸化物に対
応した金属が選定されるが、特には酸化チタン膜を形成
するチタンが好ましい。
し、使用する金属ターゲットとしては、光触媒作用を有
する金属酸化物ＭｅＯx（ＭｅはＡｌ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｎ等の金属を示し、ｘ
は金属の種類によって異なるが、０〜１０、好ましくは
０〜５の範囲の正数であり、ｘは必ずしも金属の価数に
相当していなくてもよい）を得るための金属酸化物に対
応した金属が選定されるが、特には酸化チタン膜を形成
するチタンが好ましい。
【００１４】真空チャンバー内を十分に排気後、不活性
ガスと酸素分子を有するガスを導入した後、上記チャン
バー内の圧力を０．１〜１００ｍＴｏｒｒ、特に０．３
〜３０ｍＴｏｒｒに保ち、成膜を行う。ここで、上記ス
パッタ空間に供給される酸素分子を有するガス（酸化性
ガス）としては、公知のガスを使用することができ、具
体的には、酸素、オゾン、空気、水等が挙げられ、通常
は酸素が用いられる。また、不活性ガスとしては、ヘリ
ウム、アルゴンなどを用いることができ、特に工業的に
安価なアルゴンが好適に使用し得る。
ガスと酸素分子を有するガスを導入した後、上記チャン
バー内の圧力を０．１〜１００ｍＴｏｒｒ、特に０．３
〜３０ｍＴｏｒｒに保ち、成膜を行う。ここで、上記ス
パッタ空間に供給される酸素分子を有するガス（酸化性
ガス）としては、公知のガスを使用することができ、具
体的には、酸素、オゾン、空気、水等が挙げられ、通常
は酸素が用いられる。また、不活性ガスとしては、ヘリ
ウム、アルゴンなどを用いることができ、特に工業的に
安価なアルゴンが好適に使用し得る。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、速い成膜速度でスパッ
タ膜を作製することができる。
タ膜を作製することができる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【００１７】〔実施例〕図１に示す対向ターゲット式ス
パッタリング装置を用いて、２枚の直径１００ｍｍのチ
タンターゲットをそれぞれのカソードに設置した。基材
として０．１ｍｍ厚のステンレス板（ＳＵＳ３０４）を
用い、予めアセトンで脱脂した後、真空装置にセットし
た。真空チャンバーを排気した後、まずアルゴンガスの
みを流し、チャンバー中で高周波プラズマ処理（１００
Ｗ×１０分間）を行った後、アルゴンガスを流量１０ｃ
ｃ／ｍｉｎ、酸素ガスを流量１０ｃｃ／ｍｉｎで流し、
成膜圧力５ｍＴｏｒｒで１８０度位相をずらした交流電
圧を対向するターゲットにそれぞれ印加し、投入電力１
２００Ｗで６０分間成膜し、成膜速度及び光触媒効果を
評価した。
パッタリング装置を用いて、２枚の直径１００ｍｍのチ
タンターゲットをそれぞれのカソードに設置した。基材
として０．１ｍｍ厚のステンレス板（ＳＵＳ３０４）を
用い、予めアセトンで脱脂した後、真空装置にセットし
た。真空チャンバーを排気した後、まずアルゴンガスの
みを流し、チャンバー中で高周波プラズマ処理（１００
Ｗ×１０分間）を行った後、アルゴンガスを流量１０ｃ
ｃ／ｍｉｎ、酸素ガスを流量１０ｃｃ／ｍｉｎで流し、
成膜圧力５ｍＴｏｒｒで１８０度位相をずらした交流電
圧を対向するターゲットにそれぞれ印加し、投入電力１
２００Ｗで６０分間成膜し、成膜速度及び光触媒効果を
評価した。
【００１８】なお、成膜速度はテーラーホブソン社製の
膜厚計で膜厚を測定し、求めた。また、光触媒効果は成
膜した膜の上に機械油を０．１ｍｇ／ｃｍ2程度塗布し
た後、４００Ｗ低圧水銀ランプ下１５ｃｍの位置に試験
片を置き、３時間照射後の重量減少量から求めた。
膜厚計で膜厚を測定し、求めた。また、光触媒効果は成
膜した膜の上に機械油を０．１ｍｇ／ｃｍ2程度塗布し
た後、４００Ｗ低圧水銀ランプ下１５ｃｍの位置に試験
片を置き、３時間照射後の重量減少量から求めた。
【００１９】〔比較例〕上述の装置において２つのカソ
ードに印加する電源のみを直流電源に変え、投入パワー
１２００Ｗで６０分間成膜したものを比較例１とした。
また、１００ｍｍ×１００ｍｍのターゲットが２枚平行
に並んでおり、基板をこれらターゲットに対向して配置
したデュアルカソード型スパッタリング装置を用い、実
施例と同様に１８０度位相をずらした交流電圧をそれぞ
れのカソードに印加し、投入電力１５００Ｗで６０分間
成膜したものを比較例２とした。得られた膜につき、成
膜速度及び光触媒効果を上記と同様にして評価した。結
果を表１に示す。
ードに印加する電源のみを直流電源に変え、投入パワー
１２００Ｗで６０分間成膜したものを比較例１とした。
また、１００ｍｍ×１００ｍｍのターゲットが２枚平行
に並んでおり、基板をこれらターゲットに対向して配置
したデュアルカソード型スパッタリング装置を用い、実
施例と同様に１８０度位相をずらした交流電圧をそれぞ
れのカソードに印加し、投入電力１５００Ｗで６０分間
成膜したものを比較例２とした。得られた膜につき、成
膜速度及び光触媒効果を上記と同様にして評価した。結
果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１の結果より、本発明の成膜方法は、成
膜速度が速い上、得られた酸化チタン膜の触媒活性が高
いことが認められる。
膜速度が速い上、得られた酸化チタン膜の触媒活性が高
いことが認められる。
【図１】本発明に係る対向ターゲット式スパッタリング
装置の一実施例を示す概略図である。
装置の一実施例を示す概略図である。
１ 装置本体 ２ 金属ターゲット ３ ホールド ３ａ 支持部 ４ スパッタ電源 ４ａ 信号発生器 ４ｂ 第１増幅器 ４ｃ 第２増幅器 ４ｄ 回路 ５ 磁石 ６ スパッタ空間 ７ 基板 ８ 支持部材
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに対向するターゲット間のスパッタ
空間の側方に基板を配置し、該基板上にスパッタ膜を形
成する対向ターゲット式スパッタリング法にてスパッタ
膜を作製するに際し、上記２個のターゲットに互いに１
８０度位相のずれた交流電圧を印加することを特徴とす
るスパッタ膜の作製方法。 - 【請求項２】 ターゲットがチタンであり、スパッタ空
間に不活性ガスと酸素分子を有するガスを導入して、基
板上に酸化チタン膜を成膜するようにした請求項１記載
の作製方法。 - 【請求項３】 装置本体内に一対のターゲットを対向配
置すると共に、スパッタ空間の側方にスパッタ膜を形成
すべき基板を配置してなる対向ターゲット式スパッタリ
ング装置において、上記２個のターゲットに互いに１８
０度位相のずれた交流電圧を印加する交流電源を設置し
たことを特徴とする対向ターゲット式スパッタリング装
置。
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|---|---|---|---|
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-
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- 1997-07-14 JP JP20385697A patent/JP3783749B2/ja not_active Expired - Fee Related
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