マグネトロンスパッタリング装置
【課題】被成膜面が山型形状のワークを成膜する場合に、均一な成膜を行なえるターゲットの裏面側に磁石を配設した平板型のカソ−ドを備えたマグネトロンスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】ターゲット１１を、ターゲット面１１ａがワーク４の被成膜面４ａに沿うように、ワーク４の被成膜面４ａの形状に対応して逆山型形状となるように折曲せしめる一方、磁石１３を、前記逆山型形状のターゲット１１の裏面側の外周部に配される外側磁石と、該外側磁石の内周側に配される内側磁石とを用いて構成する。
【解決手段】ターゲット１１を、ターゲット面１１ａがワーク４の被成膜面４ａに沿うように、ワーク４の被成膜面４ａの形状に対応して逆山型形状となるように折曲せしめる一方、磁石１３を、前記逆山型形状のターゲット１１の裏面側の外周部に配される外側磁石と、該外側磁石の内周側に配される内側磁石とを用いて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被成膜面が山型形状のワークを成膜する場合に適したマグネトロンスパッタリング装置の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、成膜装置の一つとして、ターゲットの裏側に磁石を配設し 、該磁石によりターゲット表面に磁場を形成してマグネトロン放電を行なうように構成した所謂マグネトロンスパッタリング装置が広く知られているが、該マグネトロンスパッタリング装置に用いられるターゲットは、従来、平板状のものであって、ターゲット面が成膜されるワーク（基板）に対して平行状となるように配されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２８０１３９公報
【特許文献２】特許第４１３０２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記マグネトロンスパッタリング装置によって成膜されるワークは、平板状のものに限らないのは勿論であって、種々の形状のワークが成膜されることになるが、例えば、被成膜面が山型形状をしたワークを、前記特許文献１、２に示されるようなターゲットを用いて成膜しようとした場合、ワークの被成膜面の山部と裾部とでは、スパッタリング粒子がターゲット面から被成膜面に到達するまでの距離が大きく異なってしまう。このため、被成膜面の裾部の成膜に時間がかかって非効率的である許りか、山部に対して裾部の膜厚が薄くなって、膜厚分布にバラツキが生じてしまうという問題がある。さらに、ターゲットのエロージョン領域をなるべく広くしてターゲット利用率を向上させたいという要望もあり、これらに、本発明が解決しようとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、ターゲットの裏面側に磁石を配設した平板型のカソ−ドを備えてなるマグネトロンスパッタリング装置において、被成膜面が山型形状のワークを成膜するにあたり、前記カソ−ドのターゲットを、ターゲット面が前記ワークの被成膜面に沿うよう、ワークの被成膜面の形状に対応して逆山型形状となるように折曲せしめたことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置である。
請求項２の発明は、カソ−ドの磁石を、逆山型形状のターゲットの裏面側の外周部に配される外側磁石と、該外側磁石の内周側に配される内側磁石とを用いて構成したことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、ターゲット面と山型形状のワークの被成膜面との対向間距離を略一定にすることができて、膜厚にバラツキのない均一な成膜を行なえると共に、成膜速度を速くすることができて、生産性向上に大きく貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、ターゲットの表面側には、ターゲットの折曲部の両側に亘って連続する状態で磁場が形成されることになり、この結果、均一な成膜を行なえると共に、エロージョン領域を広くすることができて、ターゲット利用率の向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図面において、１は成膜を行なう成膜用金型装置、２、３は該成膜用金型装置１を構成する第一、第二金型であって、本実施の形態では、第一金型２は可動金型、第二金型３は固定金型で構成されており、そして、可動金型である第一金型２は、図示しない移動機構を介して、固定金型である第二金型３に対して対向方向に離接移動できると共に、第二金型３から離間した状態で上記対向方向とは直交する方向にスライド移動できるように構成されている。
【０００７】
さらに、前記第一金型２には、第二金型３に対向する側に、成膜されるワーク４を支持するワーク支持部２ａが突出形成される一方、第二金型３には、第一金型２に対向する側が開口した成膜チャンバー３ａが形成されている。そして、第一金型２と第二金型３とを型閉じすることにより、前記ワーク支持部２ａに支持されたワーク４が成膜チャンバー３ａ内に突入する一方、成膜チャンバー３ａの開口側は、第一金型２によって閉じられるように構成されている。
尚、本実施の形態において、前記第一金型２は、射出成形を行なう射出成形用金型を兼ねていて、射出成形用のキャビティを形成する型面が、ワーク４を支持するワーク支持部２ａになっている。つまり、ワーク４は、射出成形された後に、型面（ワーク支持部２ａ）に支持されたままの状態で成膜されるようになっている。
【０００８】
前記ワーク４は、本実施の形態では、車両用ランプの構成部品であって、図１に示すように、第一金型２のワーク支持部２ａに支持された状態で上面が山型形状をしており、そして、該山型形状の上面が、成膜される被成膜面４ａになっている。
【０００９】
さらに、５は前記ワーク支持部２ａに支持されたワーク４を成膜するべく第二金型３に組込まれるマグネトロンスパッタリング装置であって、該マグネトロンスパッタリング装置５は、後述するカソ−ド６、成膜チャンバー３ａの外部に設置される真空ポンプ７、成膜チャンバー３ａの内外を貫通するように形成される排気路８およびアルゴンガス導入路９等の各種部材装置を具備している。
【００１０】
前記カソ−ド６は、矩形状をした平板型のカソ−ドであって、成膜チャンバー３ａの内壁面に固設される支持ブラケット１０を介して、第二金型３に対して絶縁された状態で成膜チャンバー３ａの天井部に配されていると共に、ターゲット１１、該ターゲットを固定するバッキングプレート１２、該バッキングプレート１２を介してターゲット１１の裏面側に配設される磁石１３、ヨーク１４、図示しない冷却水用配管等を備えて形成されている。
【００１１】
ここで、前記ターゲット１１およびバッキングプレート１２は、ターゲット面（ターゲット１１の表面）１１ａが前記ワーク支持部２ａに支持されたワーク４の被成膜面４ａに沿うように、ワーク４の被成膜面４ａの形状に対応して逆山型形状となるように折曲されており、これによって、ターゲット面１１ａとワーク４の被成膜面４ａとの対向間距離が略一定になるように構成されている。尚、前記逆山型形状のターゲット１１は、一枚のターゲット板を折曲して形成することもできるが、二枚のターゲット板を逆山型形状に接合して形成することもできる。また、逆山型形状に形成されたバッキングプレート１２に、二枚のターゲット板を固定することによって、逆山型形状のターゲット１１とすることもできる。
【００１２】
また、磁石１３は、逆山型形状のターゲット１１の裏面側の外周部に配され、Ｎ極、Ｓ極のうち一方の磁極（本実施の形態ではＮ極）がターゲット１１を向く外側磁石１３Ａと、該外側磁石１３Ａの内周側に間隔Ｓを存して配され、外側磁石１３Ａとは逆の磁極（本実施の形態ではＳ極）がターゲット１１を向く内側磁石１３Ｂとを用いて構成されている。そして、これら外側磁石１３Ａと内側磁石１３Ｂとによって、逆山型形状のターゲット１１の表面側に、該ターゲット１１の折曲部の両側に亘って連続する状態で磁場が形成されるようになっており、これによって、図３に示すように、ターゲット１１の折曲部の両側に亘って連続する状態でエロージョン領域Ｅが形成されるようになっている。
尚、前記外側磁石１３Ａと内側磁石１３Ｂとの間の間隙Ｓは、冷却用水路になっている。
【００１３】
ここで、前記外側磁石１３Ａおよび内側磁石１３Ｂは、ターゲット１１の折曲部の裏側面に位置する部分が切欠かれており、該切欠き部には、非磁性体からなるブロック１５が配置されている。これによって、ターゲット１１の表面側において折曲部近傍の両側部分が互いに近接していても、該近接部分の磁力線が重なって他の部分よりも高密度になってしまうことを防止できるようになっている。
【００１４】
叙述の如く構成された本形態において、マグネトロンスパッタリング装置５は、ターゲット１１の裏面側に磁石１３を配設した平板型のカソ−ド６を備える一方、前記マグネトロンスパッタリング装置１によって成膜されるワーク４の被成膜面４ａは山型形状をしているが、このものにおいて、前記カソ−ド６のターゲット１１は、ターゲット面１１ａがワーク４の被成膜面４ａに沿うように、ワーク４の被成膜面４ａの形状に対応して逆山型形状となるように折曲されている。
【００１５】
而して、前記逆山型形状に折曲されたターゲット１１によって、ターゲット面１１ａと山型形状のワーク４の被成膜面４ａとの対向間距離を略一定にすることができることになって、膜厚にバラツキのない均一な成膜を行なえると共に、成膜速度を速くすることができて、生産性向上に大きく貢献できる。
【００１６】
さらにこのものにおいて、カソ−ド６の磁石１３は、前記逆山型形状のターゲット１１の裏面側の外周部に配される外側磁石１３Ａと、該外側磁石１３Ａの内周側に配される内側磁石１３Ｂとを用いて構成されている。そして、これら外側磁石１３Ａと内側磁石１３Ｂとによって、逆山型形状のターゲット１１の表面側に、該ターゲット１１の折曲部の両側に亘って連続する状態で磁場が形成され、而して、ターゲット１１の折曲部の両側に亘って連続する状態でエロージョン領域Ｅが形成されることになる。この結果、均一な成膜を行なえると共に、エロージョン領域Ｅを広くすることができて、ターゲット利用率の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】成膜用金型装置を示す図である。
【図２】（Ａ）はマグネトロンスパッタリング装置の要部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】ターゲットのエロージョン領域を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
４ ワーク
４ａ 被成膜面
５ マグネトロンスパッタリング装置
６ カソ−ド
１１ ターゲット
１１ａ ターゲット面
１３ 磁石
１３Ａ 外側磁石
１３Ｂ 内側磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被成膜面が山型形状のワークを成膜する場合に適したマグネトロンスパッタリング装置の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、成膜装置の一つとして、ターゲットの裏側に磁石を配設し 、該磁石によりターゲット表面に磁場を形成してマグネトロン放電を行なうように構成した所謂マグネトロンスパッタリング装置が広く知られているが、該マグネトロンスパッタリング装置に用いられるターゲットは、従来、平板状のものであって、ターゲット面が成膜されるワーク（基板）に対して平行状となるように配されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２８０１３９公報
【特許文献２】特許第４１３０２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記マグネトロンスパッタリング装置によって成膜されるワークは、平板状のものに限らないのは勿論であって、種々の形状のワークが成膜されることになるが、例えば、被成膜面が山型形状をしたワークを、前記特許文献１、２に示されるようなターゲットを用いて成膜しようとした場合、ワークの被成膜面の山部と裾部とでは、スパッタリング粒子がターゲット面から被成膜面に到達するまでの距離が大きく異なってしまう。このため、被成膜面の裾部の成膜に時間がかかって非効率的である許りか、山部に対して裾部の膜厚が薄くなって、膜厚分布にバラツキが生じてしまうという問題がある。さらに、ターゲットのエロージョン領域をなるべく広くしてターゲット利用率を向上させたいという要望もあり、これらに、本発明が解決しようとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、ターゲットの裏面側に磁石を配設した平板型のカソ−ドを備えてなるマグネトロンスパッタリング装置において、被成膜面が山型形状のワークを成膜するにあたり、前記カソ−ドのターゲットを、ターゲット面が前記ワークの被成膜面に沿うよう、ワークの被成膜面の形状に対応して逆山型形状となるように折曲せしめたことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置である。
請求項２の発明は、カソ−ドの磁石を、逆山型形状のターゲットの裏面側の外周部に配される外側磁石と、該外側磁石の内周側に配される内側磁石とを用いて構成したことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、ターゲット面と山型形状のワークの被成膜面との対向間距離を略一定にすることができて、膜厚にバラツキのない均一な成膜を行なえると共に、成膜速度を速くすることができて、生産性向上に大きく貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、ターゲットの表面側には、ターゲットの折曲部の両側に亘って連続する状態で磁場が形成されることになり、この結果、均一な成膜を行なえると共に、エロージョン領域を広くすることができて、ターゲット利用率の向上に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図面において、１は成膜を行なう成膜用金型装置、２、３は該成膜用金型装置１を構成する第一、第二金型であって、本実施の形態では、第一金型２は可動金型、第二金型３は固定金型で構成されており、そして、可動金型である第一金型２は、図示しない移動機構を介して、固定金型である第二金型３に対して対向方向に離接移動できると共に、第二金型３から離間した状態で上記対向方向とは直交する方向にスライド移動できるように構成されている。
【０００７】
さらに、前記第一金型２には、第二金型３に対向する側に、成膜されるワーク４を支持するワーク支持部２ａが突出形成される一方、第二金型３には、第一金型２に対向する側が開口した成膜チャンバー３ａが形成されている。そして、第一金型２と第二金型３とを型閉じすることにより、前記ワーク支持部２ａに支持されたワーク４が成膜チャンバー３ａ内に突入する一方、成膜チャンバー３ａの開口側は、第一金型２によって閉じられるように構成されている。
尚、本実施の形態において、前記第一金型２は、射出成形を行なう射出成形用金型を兼ねていて、射出成形用のキャビティを形成する型面が、ワーク４を支持するワーク支持部２ａになっている。つまり、ワーク４は、射出成形された後に、型面（ワーク支持部２ａ）に支持されたままの状態で成膜されるようになっている。
【０００８】
前記ワーク４は、本実施の形態では、車両用ランプの構成部品であって、図１に示すように、第一金型２のワーク支持部２ａに支持された状態で上面が山型形状をしており、そして、該山型形状の上面が、成膜される被成膜面４ａになっている。
【０００９】
さらに、５は前記ワーク支持部２ａに支持されたワーク４を成膜するべく第二金型３に組込まれるマグネトロンスパッタリング装置であって、該マグネトロンスパッタリング装置５は、後述するカソ−ド６、成膜チャンバー３ａの外部に設置される真空ポンプ７、成膜チャンバー３ａの内外を貫通するように形成される排気路８およびアルゴンガス導入路９等の各種部材装置を具備している。
【００１０】
前記カソ−ド６は、矩形状をした平板型のカソ−ドであって、成膜チャンバー３ａの内壁面に固設される支持ブラケット１０を介して、第二金型３に対して絶縁された状態で成膜チャンバー３ａの天井部に配されていると共に、ターゲット１１、該ターゲットを固定するバッキングプレート１２、該バッキングプレート１２を介してターゲット１１の裏面側に配設される磁石１３、ヨーク１４、図示しない冷却水用配管等を備えて形成されている。
【００１１】
ここで、前記ターゲット１１およびバッキングプレート１２は、ターゲット面（ターゲット１１の表面）１１ａが前記ワーク支持部２ａに支持されたワーク４の被成膜面４ａに沿うように、ワーク４の被成膜面４ａの形状に対応して逆山型形状となるように折曲されており、これによって、ターゲット面１１ａとワーク４の被成膜面４ａとの対向間距離が略一定になるように構成されている。尚、前記逆山型形状のターゲット１１は、一枚のターゲット板を折曲して形成することもできるが、二枚のターゲット板を逆山型形状に接合して形成することもできる。また、逆山型形状に形成されたバッキングプレート１２に、二枚のターゲット板を固定することによって、逆山型形状のターゲット１１とすることもできる。
【００１２】
また、磁石１３は、逆山型形状のターゲット１１の裏面側の外周部に配され、Ｎ極、Ｓ極のうち一方の磁極（本実施の形態ではＮ極）がターゲット１１を向く外側磁石１３Ａと、該外側磁石１３Ａの内周側に間隔Ｓを存して配され、外側磁石１３Ａとは逆の磁極（本実施の形態ではＳ極）がターゲット１１を向く内側磁石１３Ｂとを用いて構成されている。そして、これら外側磁石１３Ａと内側磁石１３Ｂとによって、逆山型形状のターゲット１１の表面側に、該ターゲット１１の折曲部の両側に亘って連続する状態で磁場が形成されるようになっており、これによって、図３に示すように、ターゲット１１の折曲部の両側に亘って連続する状態でエロージョン領域Ｅが形成されるようになっている。
尚、前記外側磁石１３Ａと内側磁石１３Ｂとの間の間隙Ｓは、冷却用水路になっている。
【００１３】
ここで、前記外側磁石１３Ａおよび内側磁石１３Ｂは、ターゲット１１の折曲部の裏側面に位置する部分が切欠かれており、該切欠き部には、非磁性体からなるブロック１５が配置されている。これによって、ターゲット１１の表面側において折曲部近傍の両側部分が互いに近接していても、該近接部分の磁力線が重なって他の部分よりも高密度になってしまうことを防止できるようになっている。
【００１４】
叙述の如く構成された本形態において、マグネトロンスパッタリング装置５は、ターゲット１１の裏面側に磁石１３を配設した平板型のカソ−ド６を備える一方、前記マグネトロンスパッタリング装置１によって成膜されるワーク４の被成膜面４ａは山型形状をしているが、このものにおいて、前記カソ−ド６のターゲット１１は、ターゲット面１１ａがワーク４の被成膜面４ａに沿うように、ワーク４の被成膜面４ａの形状に対応して逆山型形状となるように折曲されている。
【００１５】
而して、前記逆山型形状に折曲されたターゲット１１によって、ターゲット面１１ａと山型形状のワーク４の被成膜面４ａとの対向間距離を略一定にすることができることになって、膜厚にバラツキのない均一な成膜を行なえると共に、成膜速度を速くすることができて、生産性向上に大きく貢献できる。
【００１６】
さらにこのものにおいて、カソ−ド６の磁石１３は、前記逆山型形状のターゲット１１の裏面側の外周部に配される外側磁石１３Ａと、該外側磁石１３Ａの内周側に配される内側磁石１３Ｂとを用いて構成されている。そして、これら外側磁石１３Ａと内側磁石１３Ｂとによって、逆山型形状のターゲット１１の表面側に、該ターゲット１１の折曲部の両側に亘って連続する状態で磁場が形成され、而して、ターゲット１１の折曲部の両側に亘って連続する状態でエロージョン領域Ｅが形成されることになる。この結果、均一な成膜を行なえると共に、エロージョン領域Ｅを広くすることができて、ターゲット利用率の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】成膜用金型装置を示す図である。
【図２】（Ａ）はマグネトロンスパッタリング装置の要部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】ターゲットのエロージョン領域を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
４ ワーク
４ａ 被成膜面
５ マグネトロンスパッタリング装置
６ カソ−ド
１１ ターゲット
１１ａ ターゲット面
１３ 磁石
１３Ａ 外側磁石
１３Ｂ 内側磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットの裏面側に磁石を配設した平板型のカソ−ドを備えてなるマグネトロンスパッタリング装置において、被成膜面が山型形状のワークを成膜するにあたり、前記カソ−ドのターゲットを、ターゲット面が前記ワークの被成膜面に沿うよう、ワークの被成膜面の形状に対応して逆山型形状となるように折曲せしめたことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項２】
カソ−ドの磁石を、逆山型形状のターゲットの裏面側の外周部に配される外側磁石と、該外側磁石の内周側に配される内側磁石とを用いて構成したことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項１】
ターゲットの裏面側に磁石を配設した平板型のカソ−ドを備えてなるマグネトロンスパッタリング装置において、被成膜面が山型形状のワークを成膜するにあたり、前記カソ−ドのターゲットを、ターゲット面が前記ワークの被成膜面に沿うよう、ワークの被成膜面の形状に対応して逆山型形状となるように折曲せしめたことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項２】
カソ−ドの磁石を、逆山型形状のターゲットの裏面側の外周部に配される外側磁石と、該外側磁石の内周側に配される内側磁石とを用いて構成したことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−９０４６０（Ｐ２０１０−９０４６０Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６３６４６（Ｐ２００８−２６３６４６）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００１４９４６８）株式会社大嶋電機製作所 (89)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００１４９４６８）株式会社大嶋電機製作所 (89)
【Ｆターム（参考）】
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