JPS5891168A

JPS5891168A - マグネトロン型スパッタ装置

Info

Publication number: JPS5891168A
Application number: JP19207282A
Authority: JP
Inventors: Susumu Watanabe; 渡辺　迪; Tetsuo Kurisaki; 栗崎　哲雄; Yoshinori Ito; 嘉規伊藤
Original assignee: Toshiba Corp; Tokuda Seisakusho Co Ltd; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tokuda Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1982-11-01
Filing date: 1982-11-01
Publication date: 1983-05-31
Also published as: JPS5943548B2

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】本発明はマグネ）ｏン型スパッタ装置に関し、特にター
ゲットの材料及θ形状を改良したマグネトロン型スパッ
タ装置に係る。

近年、無公害なメッキ方法として、蒸着法、イオンブレ
ーティング法、スパッタリング法などの真空メッキ法が
盛んに用いられるようになりてきた。これらの方法は、
いずれの場合でもメッキ基板の表面温度が上昇し、特に
プラスチックなどをメッキ基板とする場合には、基板を
劣化される問題があった。このうち、スパッタリング法
は不活性ガスの低真空中でグロー放電を行なったとき、
その放電で陰極（ターゲット）の金属が陽イオンの衝撃
によりたえき出されて、メッキ基板の表面に付着するも
ので、合金の組成を変える之となくメッキ皮膜が得られ
、しかも高融点材料のメッキも可能であるという特色を
有している。しかしこの方法はスパッタ速度が遅く、作
業圧力が高い上、前述の如くメッキ基板の表面温度が上
昇するといった欠点があるため、限られた分野でしか応
用されていなかった。

この点を改善するため、ターゲットの裏面に磁石を配置
して放電空間に於ける電界に直交した磁石をかけるよう
にしたマグネトロン型のスパッタ装置が開発された。こ
の装置は放電に伴って生成された電子が磁界によシ曲け
られて、ドリフト運動を行なうようにして、陰極（ター
ゲット）に対向して配置されたメッキ基板に電子が流入
するのを防止して、メッキ基板の温度上昇を抑えるよう
にしたものである。しかもこの装置は磁力線がターゲッ
ト表面近傍で長い連続軌道を持ち高い密度の電子雲が形
成されるため、低い圧力においても効率良く気体を電離
でき、大電力を投入してもメッキ基板の温度上昇が抑え
られるので、蒸着に近い高速スバ、りが可能で、プラス
チックなど熱損傷を受は易いメッキ基板に良好なメッキ
皮膜を形成することができる。

しかしながら、このマグネット型スパッタ装置のターゲ
ットは、その材料として強磁性体を使用しないことが常
識とされていた。この理由はターゲットの表面近傍に磁
力線が存在することが低温高速スパッタを行なうための
要件であ・者トとから、鉄、ニッケル、コバルトなどの
強磁性体でターゲットを構成すると、磁力線がこの中を
通シ、外部に出にくくなると考えられていた丸めである
。しかもターゲットはスパッタ材料で構成されているこ
とから、形成されるメッキ皮膜は磁石に吸引されない材
料で、その上、比較的成形性に優れた材料に限定されて
いた。

またターゲットはこれ自体がスパッタ材料で構成されて
いることからメッキの進行と共に消費されて行き、適宜
、新たなターゲットを取付けなければならず作業性が悪
かった。

本発明は、かかる点に鑑み、強磁性体を始めとして、あ
らゆる材料のスパッタリングが可能で、しかも低温高速
のスパッタリングが可能なマグネトロン型スパッタ装置
を提供することを目的とするものである。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中の１は鉄
、ニッケル、コバルト、又はこれらの合金からなる強磁
性体のターゲットであシ、このターゲット１の裏面には
Ｅ字形状をなす磁石２が設けられている。また、前記磁
石２のＮ極と８極の中間に位置するターゲット１の表面
にはＵ型状をなす２個の溝部３．３が形成され、該溝部
３，３の対向する端部の一方はＮ極、他方が８極となる
。前記磁石２には該磁石２を支持するカバー４が取付け
られている。更にこのカバー４は絶縁碍子５を介して真
空壁６の開口部に取付けられ、この真空壁６により大気
側７と内部の真空側８とを隔離している。

また前記磁石２にはカバー４を通して冷却水の流入管９
と流出管１０とが設けられ、磁石２を常時冷却するよう
になっている。

１１は陰極となるターゲット１に対向して配置された陽
極で、電源１２を介して陰極側の磁石２に接続されてい
る。なお図において１３はメッキ基板、１４はガスケッ
トを夫々示す。

しかして、上記マグネトロン型スパッタ装置において、
その作用を説明すると、先ず装置内を低真空にしてアル
ゴンガスを導入し、所定の内圧に保持する。一方、磁石
２によりターゲット１に磁場を与えると、該ターゲット
１の厚さは溝部３．３の箇所で部分的に薄くしであるの
で、比較的磁力の弱い磁石２を用いても容易に磁気飽和
体に達し、溝部３．３の所で破總で示すように磁力線１
５がＮ極とＳ極との間に形成される。この状態で電源１
２により陰極となるターゲット１と陽極１１との間に電
圧を印加すると、グロー放電が生じてターゲット１を構
成するスパッタ材料が陽イオンの衝撃により前記溝部３
．３から優先的にた九き出され、メッキ基板１３の表面
に付着して強磁性体のメッキ皮膜１６が形成され、低温
高速のマグネトロンスパッタがなされる。

なお、溝部３の形状としては、第１図に示すようにＵ型
状のものに限らず第２図に示すようにＶ型状をなすもの
、あるいは第３図に示すように皿状をなすものなど何れ
の形状のものでも良い。

更に本発明は、スパッタ材料自体でターゲット１を構成
せず、第４図に示すように強磁性体でターゲット１を構
成すると共に、とのターゲット１０表面に設けた溝部３
に非磁性材料からなるスパッタ材料１７を充填して、ス
パッタリングを行なっても良い、この場合、前記溝部３
に対応して、スパッタ材料１７を溝部３に供給するフィ
ーダー１８．１８が設けられている。

この装置では、磁石２の磁力を調整し、溝部３０所で、
その端部の一方をＮ極、他方をＳ極として、これらの間
に磁力線１５が形成されるようにすると、強磁性体で構
成されたターゲット１がスパッタリングに対して安定と
なり、溝部３に充填した非磁性体からなるスパッタ材料
１７が優先的にスパッタリングされて、メッキ基板１３
の表面に低温高速でメッキ皮膜１６を形成させることが
できる。

従って、スパッタ材料１２としては粉状、粒状をなす材
料や、成形性の悪い材料、あるいは高価な材料などでメ
ッキ皮膜１６を形成する場合に％に有効である。また異
種金属の粉体、粒体を混合したスパッタ材料１７を充填
することにより、容易に所定の組成比の合金メッキ皮膜
１６を形成することもできる。また上記装置はフィーダ
ー１８を備えていることからスパッタ材料１１が連続的
に供給され、従来の如くスパＶり材料自体でターゲット
を構成し、次第に消耗して行くものに比べて、著しく作
業性を向上させることができる。

なお上記実施例ではフィーダー１８を備えたものについ
て示したが、スパッタ材料１１が箔状であるような場合
には、自動的に供給することが難しく、必ずしもフィー
ダー１８を設けていなくとも良い。

次に、本発明の具体的表実施例について説明する。

実施例１第４図に示す如きスパッタ装置に＆いて、フィーダー１
８を設けず、ま九ターゲット１を鉄で構成して、その表
面にはげ４　Ｗ　Ｉ深さ４ｍの溝部３．３を形成し九も
のを用いた。前記溝部３．３にスパッタ材料１７として
銀のリボン材を挿入、充填した。この状態で装置内を真
空にしてアルゴンガスを導入し、アルゴン分圧を３　Ｘ
　１０”−”Ｔｏｒｒとし、直流電圧４２０Ｖ、電流２
Ａの電力を与えた。またメッキ基板１３としてプラスチ
ック板を用い、メッキ基板１３とターゲット１の距離を
１００ｎとしてスパッタリングを行なり九ところ、プラ
スチック板の表面に４００オノグストロ一ム／分の成膜
速度で成好な釧メッキ皮膜が形成され、ま九プラスチッ
ク板の表面には何ら熱変形は認められなかつ九。

実施例２第４図に示す如きスパッタ装置においてフづ−ダー１８
を設けず、またターゲット１を鉄で構成し、その表面に
第３図に示すような皿状の溝部３を形成したものを用い
た。この溝部３に、約５０メツシーの金粉末と、同じく
約５０メツシユの銀粉末を予じめ重量比で１：１とまる
ように混合した混合粉末をスパッタ材料１７として充填
し九、この状態でアルゴン分圧を３　Ｘ　１０−”Ｔｏ
ｒｒとし、直流電圧４００Ｖ、電流１．５Ａとして、プ
ラスチック板からなるメッキ基板１３０表面にスパッタ
リングを行なったところ、表面に３００オンゲスト目−
ム／分の成膜速度でＡｕ−Ａｇ合金のメッキ皮膜が得ら
れた。

実施例３第４図に示す如きフィーダー１８．１８を２個設けたス
パッタ装置において、ターゲット１を鉄で構成し、その
表面に第３図に示すような皿状の溝部３を形成し九もの
を用いた。前記フィーダー１８からスパッタ材料１１と
して粒径０．５〜１■の金属クロムを溝部３に連続的に
供給した。また装置内のアルゴン分圧を２．２　ｘ　１
０−”Ｔｏｒｒとし、直流電圧４００Ｖ、電流２．５Ａ
で、プラスチック板からなるメッキ基板１３の表面にス
パッタリングを行なったところ、純度の高い金属クロム
のメッキ皮膜が形成され、また連続作業が可能であった
。

実施例４第４図に示す如きフィーダー１８　、．１．ＩＩを２個
設けたスパッタ装置において、ターゲット１をニッケル
で構成し、一方のフィーダー１８に約５０メツシ旗の金
粉末を入れ、他方のフィーダー１８に約５０メツシユの
錫粉末を入れた。

また装置内のアルゴン分圧を２．２　Ｘ　１０−”Ｔｏ
ｒｒ　。

直流電圧４５０Ｖ、電流２．５Ａとし、一方のフィーダ
ー１８からスパッタ材料１７として金粉末を溝部３に供
給しながらスパッタリングを行なった後、他方のフィー
ダー１８から別のスパッタ材料１７として錫粉末を他方
の溝部３に供給してスパッタリングを行ない、この操作
を交互に行なった。この結果、プラスチックからなるメ
ッキ基板１３の表面に金と錫の多層メッキ皮膜が形成さ
れ、またプラスチックの表面には側ら熱変形は認められ
なかった。

以上説明した如く、本発明に係るマグネトロン型スパッ
タ装置によれば、従来、不可能とされていた強磁性体を
始め、あらゆる材料の低温高速スパッタリングが可能で
あり、かつターゲラ）Ｋ溝部を設けてここに充填したス
パッタ材料を優先的にスパッタリングできるので、成盤
性の悪い材料や、粉状、粒状、あるいは箔状力ど何れの
形状の材料でも容易にスパッタリングすることができる
。更に本発明によれば、ターゲットに設けた溝部に対応
してスパッタ材料を供給するフィーダーを設けることに
よシ、連続作業も可能になるなど、スパッタ材料自体で
ターゲットを構成していた従来装置に比べて著しく作業
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】第１図はターゲットの表面に溝部を設けたマグネ）ｏン
型スパッタ装置の正面断面図、第２図および第３図は夫
々異なる溝部の形状を示すターゲットの要部断面図、第
４図祉溝部に対応してフィーダーを設けたマグネトロン
型スパッタ装置の正面断面図である。１・・・ターゲット、２・・・磁石、３・・・溝部、６
：・。真空壁、１１・・・陽極、１２・・・電源、１３・・・
メッキ基板、１５・・・磁力線、１６・・・メッキ凍膜
、１７・・・スパッタ材料、１８・・・フィーダ７゜出
願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図ｚ第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　ターゲットの裏面に磁石を設けたマグネトロ
ン型スパッタ装置において、前記ターゲットを鉄、ニッ
ケル、コバルト又はこれらの合金などの強磁性体で形成
し、かつ前記磁石のＮ極とＳ極の中間に位置するターゲ
ットの表面に１個又は複数個の溝部を設け、該溝部の対
向する端部がＮ極又はＳ極となるようにしたことを特徴
とするマグネトロン型スパッタ装置。
（２）　　ターゲットの表面に設けた溝部に対応して、
これにスパッタ材料を供給するフィーダーを備えたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマグネトロン
型スパッタ装置。