JPS6335710B2

JPS6335710B2 -

Info

Publication number: JPS6335710B2
Application number: JP57163081A
Authority: JP
Inventors: Sadao Kadokura; Kazuhiko Pponjo
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1982-09-21
Filing date: 1982-09-21
Publication date: 1988-07-15
Also published as: JPS5953680A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、真空槽内でターゲツトをスパツタリ
ングして基板上に該ターゲツトに対応した組成の
薄膜を形成するようにした周知のスパツタ装置に
関し、更に詳しくは薄膜の大量生産に適したスパ
ツタ装置に関する。

近年、研究・開発の盛んな超LSI、光通信用機
能デバイス、超高密度記録用素子などでは、真空
蒸着法ではとても作製できないような高融点ある
いは活性的な材料の膜をその組成、寸法、特性を
制御しながら作製するという強い要望があり、ど
のような材料でもほとんどの基板上に膜形成がで
きる技術としてスパツタ法が見直され、その欠点
の克服のために精力的な研究、開発がなされてい
る。そして、その方向は高速化、低温化にあり、
マグネトロンスパツタ法等既に多くの提案があ
る。

ところで高速、低温のスパツタができる上、磁
性材料にも適用できるスパツタ方式として対向タ
ーゲツト式スパツタ装置が提案されている（「応
用物理」第48巻第６号（1979）P558−P559）。こ
の対向ターゲツト式スパツタ装置は第１図に示す
ように構成される。すなわち、従来の真空槽内に
基板とターゲツトを対向させた２極スパツタ装置
と異なり、真空槽１０内に一対のターゲツト
TA，TBをスパツタされるスパツタ面TAs，
TBsが空間を隔てて平行に対面するように配置
すると共に、基板２０はターゲツトTA，TBの
側方に設けた基板ホルダー２１によりターゲツト
TA，TBの空間の側方に該空間に対面するよう
に配置する。そして、真空槽１０の回りに設けた
コイル３０によりスパツタ面TAs，TBsに垂直
な方向の磁界Ｈを発生させるようにしてある。な
お、図の１１Ａ，１１Ｂは鉄からなるターゲツト
ホルダー、１２Ａ，１２Ｂは保護のためのシール
ドである。

従つて、図示省略した排気系により排気口４０
を通して真空槽１０内を排気した後、図示省略し
たガス導入系から導入口５０を通してアルゴン等
のスパツタガスを導入し、図示の如く直流電源か
らなるスパツタ電源６０によりシールド１２Ａ，
１２Ｂ従つて真空槽器１０を陽極（接地）に、タ
ーゲツトTA，TBを陰極にしてスパツタ電力を
供給し、コイル３０により前述の磁界Ｈを発生さ
せることによりスパツタが行なわれ、基板２０上
にターゲツトTA，TBに対応した組成の薄膜が
形成される。

この際、前述の構成によりスパツタ面TAs，
TBsに垂直に磁界が印加されているので、対向
するターゲツトTA，TB間の空間内に高エネル
ギー電子が閉じ込められ、ここでのスパツタガス
のイオン化が促進されてスパツタ速度が高くなり
高速の膜形成ができる。その上、基板２０は従来
のスパツタ装置の如くターゲツトに対向せずター
ゲツトTA，TBの側方に配置されているので、
基板２０上への高いエネルギーを有するイオンや
電子の衝突がほとんどなくなり、かつターゲツト
TA，TBからの熱輻射も小さく基板温度の上昇
の小さい、よつて低温の膜形成ができる。更に磁
界は全体としてターゲツトTA，TBの垂直方向
に印加してあるので、ターゲツトTA，TBに磁
性材料を用いても有効に磁界が作用し、高速膜形
成ができる。

しかしながら、工業規模の大量生産においては
より一層の生産性向上が望まれ、更には全体的な
効率向上が必要である。そして、上述の従来の対
向ターゲツト式スパツタ装置では、生産性向上に
対処するため大型化するとコイルも大型化し設備
費が上昇すると共に、効率面でもスパツタ粒子の
薄膜形成への利用率が低いという問題がある。

本発明は、かかる現状に鑑みなされたものであ
り、上述の対向ターゲツト式スパツタ法を基本構
成としてその優れた膜形成能等の特性を利用する
一方、前述の問題点を解消して生産性、効率も良
く且つコンパクトな大量生産に適したスパツタ装
置を提供するものである。

すなわち、本発明は、真空槽内にターゲツト空
間を隔てて対向した対向ターゲツトを設けると共
に、該ターゲツトの後方に配した磁界発生手段に
より該ターゲツト間の空間にターゲツト面に垂直
方向の磁界を形成し、両ターゲツトをスパツタし
て該空間の側方に配した基板上に薄膜を形成する
ようにしたスパツタ装置において、長尺のフイル
ムからなる基板を支持して所定速度で回転する支
持ローラと、該基板を該支持ローラに密着させて
移送する基板搬送手段と、支持ローラの周面に沿
つてターゲツト面が支持ローラ軸と平行になるよ
うに配設された支持ローラ軸方向が長辺の短冊状
のターゲツトからなる複数組の前記対向ターゲツ
トとを具備し、長尺のフイルム基板を移送しつつ
連続的に膜形成するようになしたことを特徴とす
るスパツタ装置である。

以下、本発明の詳細を実施例に基いて図面によ
り説明する。

第２図は本発明の実施例の概略側面図である。

図において、１０は真空槽であり、第１図の従
来装置と同様に排気口４０を通して排気系に、導
入口５０を通してガス導入系に接続され、必要に
応じて排気し、あるいはアルゴン等のスパツタガ
スの供給することができるようになつている。

Ｔ１，Ｔ２は、所定間隔の対向空間を隔てて対
向した細長い短冊形状の同じターゲツトTA１，
TB１，TA２，TB２からなる２組の対向ターゲ
ツトであり、真空槽１０の側壁に固設されたター
ゲツトホルダー１１１，１１２，１１３，１１４
により、図示の通り、その長辺（図に垂直方向の
辺）が互いに平行で且つ対向空間が対面するよう
に並設されている。

１０１，１０２，１０３は長尺の有機高分子フ
イルムからなる基板２０を前記対向空間に対面さ
せつつ移送する移送ローラで、対向ターゲツトＴ
１，Ｔ２の長辺と軸平行で且つその対向空間の両
側に配置される。なお、移送ローラ１０２は対向
ターゲツトＴ１，Ｔ２に共通に使用される。

そして、案内ローラ１５１，１５２，１５３，
１５４と繰出し装置６１と巻取装置６２とからな
るフイルム移送手段により、基板２０は移送ロー
ラ１０１，１０２，１０３に密着しつつ且つ各対
向空間に対面しつつ移送されるようになつてい
る。

従つて、全体としてコンパクトな構成で生産性
の高いスパツタ装置が実現できる。

なお、移送ローラ１０１，１０２，１０３は基
板２０を一様な速度で搬送するよう、移送ローラ
１０１，１０２，１０３間の周速が調整できる制
御装置（図示せず）で駆動される。制御装置とし
ては、移送ローラ１０１を一定の周速で駆動し、
案内ローラ１５１，１５２の中間部に基板２０の
張力を検出する張力検知器（図示せず）を設け、
張力が一定になるように移送ローラ１０２の速度
を調節する。移送ローラ１０３の速度は移送ロー
ラ１０２と同様に調節することができる。

移送ローラ１０１，１０２，１０３の表面は平
坦性にすぐれ基板２０との密着性に優れているの
が好ましい。又移送ローラ１０１，１０２，１０
３の表面温度は常温から数百度Ｃまで調節できる
のが好ましい。表面温度の調節はシリコン油など
の熱媒をローラ内部に循環させて行うことができ
る。

ターゲツトホルダー１１１，１１２，１１３，
１１４は非磁性材料からなる空胴構造とし、冷却
管（図示省略）を通して冷却水等により冷却可能
となしてある。

また、磁界発生手段も第１図のコイル３０にか
えて、ターゲツトTA１，TB１，TA２，TB２
の背後に対向するターゲツトTA１とTB１，TA
２とTB２の極性が同一方向でその磁力線がター
ゲツトTA１，TB１，TA２，TB２に垂直とな
るようにターゲツトホルダー１１１，１１２，１
１３，１１４内に配置した永久磁石３０１，３０
２，３０３，３０４となしてある。永久磁石３０
１，３０２，３０３，３０４は第２図に示すよう
に、それぞれターゲツトホルダー１１１，１１
２，１１３，１１４の周辺部のみに配置してある
ので、対向ターゲツトＴ１，Ｔ２の周縁部に沿つ
て、その間の対向空間を囲撓するように磁界の壁
が形成される。そして図示の如く、永久磁石３０
１，３０２，３０３，３０４の対向側を周辺側に
先端がある刃先状にすると前記磁界の壁が周縁部
に限定され、ターゲツトのエロージヨンが均一化
する。

なお、シールドリング１２１，１２２，１２
３，１２４は従来と同様にターゲツトホルダー１
１１，１１２，１１３，１１４の周囲に図示の如
く配置してある。

また、スパツタ電力は、前述の従来装置と同様
夫々の電源（図示省略）から、アース電位に保持
した真空槽１０及びシールドリング１２１，１２
２，１２３，１２４を陽極とし、それぞれ対向タ
ーゲツトＴ１，Ｔ２に別々に供給するようになし
てある。

以上の構成から、従来装置と同様に真空槽１０
内を排気後、スパツタガスを導入しつつ電源から
スパツタ電力を供給することにより、対向ターゲ
ツトＴ１，Ｔ２がスパツタされ、ターゲツト物質
に対応した組成の薄膜が基板２０上に形成され
る。

そして、前述の通り永久磁石３０１，３０２，
３０３，３０４により対向ターゲツトＴ１，Ｔ２
の周縁部には磁界の壁が形成さたているので、各
対向空間に高エネルギー電子が閉じ込められ、ス
パツタガスのイオン化が促進されて高速の膜形成
ができる上、基板２０は対向ターゲツトＴ１，Ｔ
２の側方に位置するので、低温の膜形成ができ
る。すなわち、各対向ターゲツトＴ１，Ｔ２は第
１図の従来の対向ターゲツト式スパツタ装置と同
様に作用し、高速且つ低温の膜形成という優れた
特性を保持する。

その上、上記構成からコイルが不要となりコン
パクトな構成となる上、ターゲツトの周辺部のみ
に磁界の壁を構成しているので、ターゲツト全面
に亘つて磁界を形成したものに比し、ターゲツト
のスパツタが全面で均一化すると共に磁界形成が
容易なためターゲツト間隔を広げることができる
という大きな効果がある。

ところで、基板２０を移送しつゝ膜形成する
と、対向ターゲツトＴ１，Ｔ２でスパツタされた
粒子が順次基板２０上に堆積して形成される。従
つて、各対向ターゲツトＴ１，Ｔ２を同一組成の
ターゲツト物質で構成すると、従来の対向ターゲ
ツト式スパツタ装置の４倍の膜形成速度となり、
非常に生産性が上昇する。その上、スパツタされ
た粒子は対向ターゲツトＴ１，Ｔ２の両側面で膜
形成に使用されるので、ターゲツトの使用効率は
従来装置の少なくとも２倍になる。さらに前述の
如くターゲツトＴ１，Ｔ２を細長い短冊形状とな
し、基板２０が移送される側面を巾広く構成して
あるので、ターゲツトの前述の使用効率すなわ
ち、スパツタされたターゲツト物質のうち膜形成
に使用された率は大巾に上昇させることができ
る。この使用効率は対向ターゲツトＴ１，Ｔ２の
基板２０に面する長辺側と短辺側の巾比となるの
で、その巾比を４：１以上にすれば80％以上とな
り、多くの場合に満足なものとなろう。

なお、基板２０に面していない短辺側は、スパ
ツタされた粒子を捕獲するようにしやへい板を設
けることができる。すなわち、膜形成する基板２
０に飛来するスパツタ粒子以外は、対向するター
ゲツトホルダー１１１，１１２，１１３，１１４
の外周部分で捕獲する。従つて真空槽１０の内壁
等にスパツタされた粒子が付着することはないの
で、真空槽を常に清浄に保つことができる。特に
大型スパツタ装置の場合には、膜作成時の清掃が
容易となり、生産性、保全性を高めることができ
る。

また、以下のように、基板２０に多層膜を順次
形成する場合に大きな効果が得られる。例えば、
特開昭54−51804号、特開昭57−100627号等に開
示の垂直磁気記録媒体の製造に際し、対向ターゲ
ツトＴ１にパーマロイ、対向ターゲツトＴ２にコ
バルトクロムの合金ターゲツトを用い、基板２０
を移送させながら膜作製することにより、基板２
０すなわち高分子フイルム上にパーマロイの軟磁
性膜、コバルトクロムの垂直磁化膜を有する所望
の垂直磁気記録媒体を連続的に作ることができ
る。ところで、垂直磁気記録媒体は基板２０の表
面平坦性が重要であり、基板２０移送時に基板２
０の表面平坦性を害するひつかき傷、凹凸斑の発
生があると、記録媒体としての価値が半減する。
しかしながら、本構成によれば、基板２０は移送
ローラ１０１，１０２，１０３，１０４により移
送速度を厳密に調整しつつすべりを生ずることな
く移送され、かつ基板２０上に二層膜作製が一度
の基板２０の移送で実現できる。従つて、基板２
０の表面平坦性を害する要因の発生確率を激減さ
せることができる。

以上、本発明を実施例に基いて説明したが、本
発明はかゝる実施例に限定されるものではない。

２層膜作成に好適な例として２組の対向ターゲ
ツトを横方向に並設したものを示したが、対向タ
ーゲツトの組数は使用目的に応じ適宜設計すべき
で任意である。なお多数組、例えば４組の対向タ
ーゲツトを設ける場合は、実施例の如く２組並設
したものを上下２段に配置する多段配置も可能で
ある。このようにすると並び列方向の設置スペー
スが大巾に節約できる。

上述の４組の対向ターゲツトの場合、第３図に
示すように直交座標配置にすると、移送ローラを
大巾に減少できると共に全体としてコンパクトな
構成ができる。第３図はターゲツトの短辺側から
の側断面図であり、従つて、前記直交座標配置と
は、図示の如く、対向ターゲツトT₁〜T₄の短辺
側の中心線が直交座標軸の各辺上にあるような配
置のことである。図の配置により基板２０を実線
で示すような経路で実線の矢印で示す方向に移送
しつつ膜形成する場合には、一度の走行で基板２
０の両面に３層膜までの多層膜が形成できる。な
お、全ターゲツトを同一組成で構成することによ
り、高速に単層膜が形成できる。図に一部点線で
示した経路に沿つて点線の矢印方向に移送するこ
とにより、単層膜を基板２０の片面に非常な高速
で形成できる。

また、第３図のものでは、直交座標配置の原点
側のターゲツトTB１，TB２，TB３，TB４は
制御容易なように独立したターゲツトホルダー１
１２，１１４，１１６，１１８に設けてあるが、
これらターゲツトホルダーを共通にするとコンパ
クトな構成となる利点がある。

なお、第３図のその他の構成は第２図と同様で
あり、その説明は省略する。また第３図の記号は
第２図と同じである。また基板２０の繰り出し装
置、巻取り装置をターゲツトと同室に設けたもの
を示したが、繰り出し室、スパツタ室、巻取り室
に開閉手段を介して分離しても良い。この場合、
スパツタ室は必要に応じて分離して真空を保持で
きるので、生産性の向上が期待できる。

以上の通り、本発明では、細長い短冊形状のタ
ーゲツトを対向させた対向ターゲツトとすると共
に、その長辺側の両側に移送ローラを配して、移
送ローラに密着させて基板となる長尺の高分子フ
イルムを移送しつつ膜形成するようになしたの
で、非常にコンパクトな構成でターゲツトの使用
効率が高く且つ基板を損傷させることないスパツ
タ装置が実現された。このように本発明は、スパ
ツタ装置特に対向ターゲツト方式のスパツタ装置
の生産性向上に大きな寄与をなすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成を示す説明図、第２図
は本発明の実施例の構成を示す概略側断面図、第
３図は本発明の他の実施例の構成を示す概略側断
面図である。１０：真空槽、２０：基板、TA〜TB４：タ
ーゲツト、１０１〜１０４：移送ローラ、１１
Ａ，１１Ｂ，１１１〜１１８：ターゲツトホルダ
ー、１２Ａ，１２Ｂ，１２１〜１２８：シールド
リング、１５１〜１６２：案内ローラ、３０１〜
３０８：磁石。

Claims

【特許請求の範囲】１真空槽内にターゲツトが空間を隔てて対向し
た対向ターゲツトを設けると共に、該ターゲツト
の後方に配した磁界発生手段により該ターゲツト
間の空間にターゲツト面に垂直な方向の磁界を形
成し、両ターゲツトをスパツタして該空間の側方
に配した基板上に薄膜を形成するようにしたスパ
ツタ装置において、長尺のフイルムからなる基板
を支持して所定速度で回転する支持ローラと、該
基板を該支持ローラに密着させて移送する基板搬
送手段と、支持ローラの周面に沿つてターゲツト
面が支持ローラ軸と平行になるように配設された
支持ローラ軸方向が長辺の短冊状のターゲツトか
らなる複数組の前記対向ターゲツトとを具備し、
長尺のフイルム基板を移送しつつ連続的に膜形成
するようになしたことを特徴とするスパツタ装
置。２前記複数組の対向ターゲツトの他方の長辺側
にも前記支持ローラを具備する特許請求の範囲第
１項記載のスパツタ装置。３前記支持ローラと前記複数組の対向ターゲツ
トとを交互に列状に配設した特許請求の範囲第２
項記載のスパツタ装置。４前記対向ターゲツトをその短辺側側断面の中
心線が直交座標の各辺にあるように配置すると共
に、該直交座標の各象限に隣接する各対向ターゲ
ツトに共通の前記支持ローラを設けた特許請求の
範囲第１項記載のスパツタ装置。５前記対向ターゲツトの各組の前記直交座標の
原点側のターゲツトを共通のターゲツトホルダー
に設けた特許請求の範囲第４項記載のスパツタ装
置。