JPS6133076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ターゲツトとして円筒状のものを用
い、かつターゲツトを中心として被メツキ物を配
置するスパツタリング装置に関する。

〔発明の背景技術とその問題点〕

被メツキ物の表面に、クロム、モリブテン、チ
タン等の高融点金属膜を付着させる装置としてス
パツタリング装置がある。スパツタ薄膜は、通
常、低圧の不活性ガス中でグロー放電を行なわ
せ、この放電によつて生じた陽イオンをターゲツ
トに衝突させ、この衝突によつてターゲツトから
たたき出された金属微粒子を被メツキ物の表面に
付着させることによつて形成される。したがつ
て、ターゲツトを高融点金属材で形成しておけ
ば、この材料の金属膜を被メツキ物の表面に付着
させることができる。そして、マグネトロンスパ
ツタ方式を採用すれば、被メツキ物の温度上昇を
抑えた状態でスパツタ薄膜を形成することができ
る。

ところで、このようなスパツタリングによつ
て、たとえば自動車のバンパ等にスパツタ薄膜を
形成する場合には、通常、真空容器内に円筒状の
ターゲツトを立設するとともに上記ターゲツトを
囲む関係にパイプ状に形成された陽極を配置し、
さらに上記陽極の外側に複数の被メツキ物を円状
に配列する方式が採用されている。そして、実際
に被メツキ物をセツトするに際しては、台車上に
設けられた支持具で支持させるようにするととも
にターゲツトを中心にして台車を回転させるとと
もに各支持具も自転させるようにしている。

しかしながら、上記のように構成された従来の
スパツタリング装置にあつては次のような問題が
あつた。すなわち、被メツキ物を真空容器内に搬
入したり、メツキ終了後の被メツキ物を真空容器
外へ搬出するときには、真空容器内に大気を導入
する必要があるが、このとき円筒状ターゲツトが
アルミニウムのように活性の強い金属材料で形成
されている場合には、その表面にAl₂O₃等の酸化
物絶縁層が形成される。このように酸化物絶縁層
が形成されると、次のスパツタリング工程におい
て上記絶縁層から出た不純物が被メツキ物の表面
に付着し、これが原因してスパツタ薄膜の純度の
低下および付着強度の低下を招く。このため、ス
パツタ開始に当つて、まず十分なプレスパツタリ
ングを行なう必要があり、このプレスパツタリン
グに長時間を要する問題があつた。また、真空容
器内の中央部に円筒状ターゲツトと陽極とが位置
しているため、真空容器内への被メツキ物のセツ
トが面倒化する問題があつた。特に、ターゲツト
を中心にして複数の被メツキ物をセツトする場合
には、真空容器外において予め台車上へセツトし
ておくと云う工程が全く採用できず、作業能率が
悪いと云う問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、円筒状ターゲツ
トの酸化防止と真空容器内への被メツキ物の搬入
および搬出の容易化とを同時に図れ、もつて良質
のスパツタ薄膜を作業能率よく形成できるスパツ
タリング装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、真空容器内に被メツキ物がセ
ツトされる第１の空間領域と、セツトされない第
２の空間領域が設けられる。そして円筒状ターゲ
ツトおよびこの回りに設けられる陽極を上記第１
および第２の空間領域に選択的に位置させる位置
移動機構が設けられ、さらに上記第１の空間領域
と第２の空間領域との間に両空間領域間を選択的
に気密しや断するバルブが設けられている。

〔発明の効果〕

上記構成であると、スパツタリング工程終了
後、円筒状ターゲツトおよび陽極を位置移動機構
で第２の空間領域に移動させた後にバルブを閉
じ、次に第１の空間領域に大気を導入すると云つ
た手順を採用できる。この手順を採用すれば、円
筒状ターゲツトは第２の空間領域に閉じ込められ
て大気と接触することがなく、また、第１の空間
領域には被メツキ物の搬入、搬出をじやまする物
体が全く存在していないことになる。そして、第
１の空間領域からメツキ工程の終了した被メツキ
物を搬出した後、上記第１の空間領域に新たな被
メツキ物をセツトし、続いて第１の空間領域を排
気した後、バルブを開にし、次に第２の空間領域
から第１の空間領域へ円筒状ターゲツトおよび陽
極を移動してスパツタリングを実行する手順を採
用できる。これらの期間において、円筒状ターゲ
ツトが大気に接触する機会は全くない。したがつ
てターゲツトの酸化を防止でき、プレスパツタリ
ング期間をなくことができると同時に良質のスパ
ツタ薄膜を形成させることができる。また、前述
の如く、被メツキ物の搬出、搬入時に、これらの
作業をじやまするターゲツトおよび陽極を第１の
空間領域から除去できるので、たとえば、被メツ
キ物を予め台車上にセツトしておき、台車に載せ
たままの状態で搬入、搬出が行なえるので、作業
能率を大幅に向上させることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図において、図中１はベースであり、この
ベース１上に真空容器２が固定してある。真空容
器２は、容器本体３と、この本体３に連通した補
助容器４とで構成されている。

容器本体４は、外形が円柱状に形成されたもの
で、その側壁部の対向する位置に上記側壁部の一
部を構成する如く、蓋体５ａ，５ｂが着脱自在あ
るいは開閉自在に取付けてある。そして、その下
壁には容器本体３内と図示しない排気ポンプとを
接続する配管６が接続されている。

しかして、容器本体３の上壁中央部には孔７が
設けてあり、この孔７の開口縁部には上方に向か
う筒体８の下端部が気密に接続されている。筒体
８の上端面に対向する上方位置には、第２図に示
す油圧式の昇降機構９ａ，９ｂにバー１０ａ，１
０ｂを介して支持されたフランジ１１が配置され
ており、このフランジ１１の開口縁部と筒体８の
上端面との間に伸縮自在なベローズ１２が気密に
接続され、このベローズ１２によつて前記補助容
器４が形成されている。フランジ１１の上面に
は、絶縁リング１３を介して環状板１４が気密に
接続されている。そして、環状板１４には、この
環状板１４との間に絶縁リング１５を介在させた
状態で環状板１４の孔を通して下端側が容器本体
３内に達するように挿し込まれたターゲツト１６
の上端が気密に固定されている。ターゲツト１６
に二重筒状に形成されており、配管１７を介して
導かれた冷媒を内側に形成された空間および外側
に形成された空間を経由させて配管１８に導くこ
とによつて内側から冷却できるように構成されて
いる。また、前記環状板１４には、図中上下方向
に屈曲しながらターゲツト１６を囲む関係に配設
されたパイプ状の陽極１９の両端が気密に貫通し
て外部へ引出されている。そして、上記陽極１９
内にも冷媒が通流される。

一方、前記筒体８の中間位置には、この位置に
おいて容器本体３内と補助容器４内とを気密にし
や断し得る公知のゲートバルブ２０が設けてあ
り、このゲートバルブ２０は公知の駆動手段で開
閉制御される。なお、第１図中２１は、不活性ガ
ス導入用のパイプを示している。

次に上記のように形成された装置を用いて複数
の被メツキ物Ｐの表面にスパツタ薄膜を形成する
場合について説明する。

まず、真空容器２内を所定圧力まで排気した
後、不活性ガスを導入し、また、陽極１９とター
ゲツト１６との間に直流電圧を印加してプレスパ
ツタリングを行なう。なお、このプレスパツタリ
ングは、後述するように最初の１回だけでよい。
このようにプレスパツタリングを行なつた後、昇
降機構９ａ，９ｂを動作させてフランジ１１を上
昇させる。この上昇に伴なつてターゲツト１６お
よび陽極１９も上昇し、またベローズ１２も伸び
る。そして、ターゲツト１６および陽極１９の全
部がベローズ１２で囲まれた空間内に位置するま
で上昇した時点で昇降機構９ａ，９ｂの上昇動作
を停止させ、続いてゲトバルブ２０を閉に制御す
る。この制御によつてターゲツト１６および陽極
１９は、補助容器４内に完全に閉じ込められた状
態となる。

次に容器本体３内を大気圧にする。このように
大気圧にしてもゲートバルブ２０によつて完全に
しや断されているのでターゲツト１６および陽極
１９が大気に触れることはない。次に、蓋体５
ａ，５ｂの何れかを開放し、予め台車Ｑ上にセツ
トされた複数の被メツキ物Ｐを台車Ｑのまゝ第１
図に示すように容器本体３内にセツトする。な
お、台車Ｑ上に被メツキ物Ｐをセツトするに当つ
ては、中央部にターゲツト１６および陽極１９が
位置し得る空間を設けておく。

しかして、蓋体を取り付け、この状態で容器本
体３内を所定圧力まで排気する。次にゲートバル
ブ２０を開に制御し、続いて昇降機構９ａ，９ｂ
を降下させて、ターゲツト１６および陽極１９を
第１図に示すように容器本体３内に位置させる。
次に、不活性ガスの供給を制御して真空容器２内
の圧力を所定に制御し、再び直流電源を投入す
る。これによつて、被メツキ物Ｐの表面にターゲ
ツト構成材の金属膜が形成される。なお、このと
き台車Ｑを回転させるとともに被メツキ物Ｐを回
転させれば被メツキ物Ｐの表面全体に一様な膜厚
のスパツタ膜を付着させることができる。

そして、スパツタ工程が終了した時点で、直流
電源をしや断するとともに不活性ガスの供給を停
止し、続いて昇降機構９ａ，９ｂを上昇動作さ
せ、ターゲツト１６および陽極１９を補助容器４
内に移動させた後、ゲートバルブ２０を閉じ、次
に、容器本体３内を大気圧にして台車Ｑのまゝ被
メツキ物Ｐを容器本体３外へ排出する。以後、上
述した操作を繰り返えして連続的にスパツタリン
グ工程を実施する。

そして、この場合には、最初だけはプレスパツ
タリングを必要とするが以後は、ターゲツト４６
が大気に触れないのでプレスパツタリングを行な
う必要がない。また、真空容器２内への被メツキ
物Ｐの搬入および搬出時に容器本体３内から、こ
れらの作業のじやまとなるターゲツト１６および
陽極１９を除去することができるので、搬入、搬
出の自動化も可能となり、結局、前述した効果が
得られることになる。

なお、上述した実施例ではベローズを使つて補
助容器４を構成しており、このようにすると排気
に要する時間の短縮化ならびに装置の高さが増す
のを抑えることができる利点があるが、これに限
定されるものではなく、補助容器としてターゲツ
トおよび陽極を収容し得る筒状のもので構成し、
ターゲツトと陽極とだけを昇降させるようにして
もよい。また容器本体の上方だけに限らず、横方
向にターゲツトと陽極とを移動させるようにして
もよい。要は、真空容器内に被メツキ物がセツト
される第１の空間領域と、セツトされない第２の
空間領域とを設けるとともに上記両領域間をター
ゲツトと陽極とが移動できるようにし、さらに両
空間領域間を選択的に気密しや断できるようにす
ればよい。

またターゲツト内に磁石を装着してマグネトロ
ン形とし、さらに上記磁石を移動させることがで
きるようにしてターゲツトの消耗の均一化を図る
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るスパツタリン
グ装置の概略縦断面図、第２図は同装置を第１図
におけるＡ−Ａ線に沿つて矢印方向に見た側面図
である。 ２……真空容器、３……容器本体、４……補助
容器、１６……ターゲツト、１９……陽極、２０
……ゲートバルブ、Ｐ……被メツキ物、Ｑ……台
車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空容器内に円筒状ターゲツトと、これをと
   り囲む関係に陽極とを配置し、上記陽陰の外側に
   被メツキ物を配置して上記被メツキ物の表面にス
   パツタ薄膜を形成させるようにしたスパツタリン
   グ装置において、前記真空容器内に前記被メツキ
   物がセツトされる第１の空間領域と、セツトされ
   ない第２の空間領域とを設けるとともに前記円筒
   状ターゲツトおよび陽極を上記第１および第２の
   空間領域に選択的に位置させる位置移動機構を設
   け、上記第１の空間領域と上記第２の空間領域と
   の間に両空間領域間を選択的に気密しや断するバ
   ルブを設けてなることを特徴とするスパツタリン
   グ装置。