JPH1129861A - 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

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JPH1129861A
JPH1129861A JP20385797A JP20385797A JPH1129861A JP H1129861 A JPH1129861 A JP H1129861A JP 20385797 A JP20385797 A JP 20385797A JP 20385797 A JP20385797 A JP 20385797A JP H1129861 A JPH1129861 A JP H1129861A
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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、単相交流を単相複巻昇圧トランス
により昇圧すると共に、互いに180度位相のずれた交
流信号を形成し、上記2個のターゲットに上記互いに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、スパッタリング装置を安価
に製作でき、従ってコスト的に安価にかつ速い成膜速度
でスパッタ膜を作製することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0007】この場合、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。
【0008】また、この従来の交流スパッタ法に用いる
装置は、互いに180度位相のずれた交流電圧を印加す
る場合、信号発生器から出た信号を元に180度位相の
ずれたある周波数の交流信号を作り出し、増幅すること
で高電圧、高電流を得ているが、信号を作成するのに複
雑な回路が必要で、装置が高価なものとなり、従ってス
パッタ膜の作製価格も高価なものとなる。ところが、上
記単相複巻昇圧トランスを用いることにより、商用の5
0Hz又は60Hzの単相交流をそのまま使用して互い
に位相が180度ずれた交流信号を与えることができる
ので、装置が安価なものとなり、スパッタ膜を安価に作
製し得ることを見出し、本発明をなすに至ったものであ
る。
【0009】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、単相交流を単相複巻昇圧トランスによ
り昇圧すると共に、互いに180度位相のずれた交流信
号を形成し、上記2個のターゲットに上記互いに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、単相交流を昇圧すると共に、互いに18
0度位相のずれた交流信号を形成する単相複巻昇圧トラ
ンスを配置し、このトランスの一方の端子を上記一方の
ターゲットに、他方の端子を他方のターゲットに接続す
る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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】ここで、上記スパッタ電源4において、4
aは50Hz又は60Hzの200V商用電源であり、
4bは単相複巻昇圧トランスであり、このトランス4b
により、上記商用電源からの単相交流信号が互いに位相
が180度異なる2つの単相交流とされ、このトランス
4bの一方の端子に一方のターゲット2のホールド3が
接続されていると共に、他方の端子に他方のターゲット
2のホールド3が接続され、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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、スパッタリング装置を
安価に製作でき、従ってコスト的に安価にかつ速い成膜
速度でスパッタ膜を作製することができる。
【0017】
【実施例】以下、実施例を示し、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。
【0018】〔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分間成膜した。
【0019】この場合、商用の50Hz,200Vの単
相交流を単相複巻昇圧トランスにより600Vに昇圧す
ると共に、互いに180度位相のずれた2個の単相交流
信号を得た。
【0020】その結果、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たところ、300Å/min
であり、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ところ、油分解率は95%であ
った。
【図面の簡単な説明】
【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。
【符号の説明】
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 商用電源 4b 単相複巻昇圧トランス 5 磁石 6 スパッタ空間 7 基板 8 支持部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、単相交流を単相複巻昇圧トランス
    により昇圧すると共に、互いに180度位相のずれた交
    流信号を形成し、上記2個のターゲットに上記互いに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。
  2. 【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。
  3. 【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、単相交流を昇圧すると共に、互いに
    180度位相のずれた交流信号を形成する単相複巻昇圧
    トランスを配置し、このトランスの一方の端子を上記一
    方のターゲットに、他方の端子を他方のターゲットに接
    続する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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