JP2000297369A - スパッタリング装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】入射角を小さくできるスパッタリング装置を提
供する。 【解決手段】真空槽１１内に、ターゲット５1〜５3と同
じ位置に孔３１〜３３が設けられた複数のシールド板２
１〜２３を配置する。ターゲット５1〜５3から斜めに飛
び出したスパッタリング粒子はシールド板２１〜２３の
表面に付着し、垂直に飛び出したものだけが基板１２表
面に到達できる。従って、高アスペクトの微細孔内に薄
膜を均一に形成することができる。スパッタリングガス
をターゲット５1〜５3付近から導入し、反応性ガスを基
板１２付近から導入し、基板１２付近から真空排気する
と、ターゲット５1〜５3側には反応性ガスが進入しない
ので、ターゲット５1〜５3表面の変質を防止できる。
供する。 【解決手段】真空槽１１内に、ターゲット５1〜５3と同
じ位置に孔３１〜３３が設けられた複数のシールド板２
１〜２３を配置する。ターゲット５1〜５3から斜めに飛
び出したスパッタリング粒子はシールド板２１〜２３の
表面に付着し、垂直に飛び出したものだけが基板１２表
面に到達できる。従って、高アスペクトの微細孔内に薄
膜を均一に形成することができる。スパッタリングガス
をターゲット５1〜５3付近から導入し、反応性ガスを基
板１２付近から導入し、基板１２付近から真空排気する
と、ターゲット５1〜５3側には反応性ガスが進入しない
ので、ターゲット５1〜５3表面の変質を防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリング装置
の技術分野にかかり、特に、マルチカソードのスパッタ
リング装置に関する。
の技術分野にかかり、特に、マルチカソードのスパッタ
リング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、スパッタリング装置は、半導
体装置や液晶表示装置の技術分野において、金属薄膜や
絶縁膜を形成するために広く使用されている。
体装置や液晶表示装置の技術分野において、金属薄膜や
絶縁膜を形成するために広く使用されている。
【０００３】図１０(ａ)の符号１０２は、従来技術のス
パッタリング装置を示している。このスパッタリング装
置１０２は、真空槽１１１を有しており、該真空槽１１
１の底壁上には基板配置部１１３が配置され、真空槽１
１１の天井付近の基板配置部１１３上方位置には、ター
ゲットホルダ１１５が配置されている。このターゲット
ホルダ１１５の基板配置部１１３側の表面には、円筒形
形状のシールド筒１０６が複数個立設されている(この
図では、３個のシールド筒１０６1〜１０６ 3が示されて
いる)。
パッタリング装置を示している。このスパッタリング装
置１０２は、真空槽１１１を有しており、該真空槽１１
１の底壁上には基板配置部１１３が配置され、真空槽１
１１の天井付近の基板配置部１１３上方位置には、ター
ゲットホルダ１１５が配置されている。このターゲット
ホルダ１１５の基板配置部１１３側の表面には、円筒形
形状のシールド筒１０６が複数個立設されている(この
図では、３個のシールド筒１０６1〜１０６ 3が示されて
いる)。
【０００４】各シールド筒１０６1〜１０６3内には、タ
ーゲット１０５1〜１０５3が１個ずつ配置されており、
基板配置部１１３上に成膜対象の基板を配置したとき
に、その基板と各ターゲット１１５とが向き合うように
構成されている。
ーゲット１０５1〜１０５3が１個ずつ配置されており、
基板配置部１１３上に成膜対象の基板を配置したとき
に、その基板と各ターゲット１１５とが向き合うように
構成されている。
【０００５】このスパッタリング装置１０２でスパッタ
リングを行った場合、各ターゲット１０５1〜１０５3か
ら放出されたスパッタリング粒子のうち、ターゲット１
０５ 1〜１０５3から斜めに飛び出したものは、シールド
筒１０６壁面に付着し、垂直に飛び出したものだけがシ
ールド筒１０６を通過できる。
リングを行った場合、各ターゲット１０５1〜１０５3か
ら放出されたスパッタリング粒子のうち、ターゲット１
０５ 1〜１０５3から斜めに飛び出したものは、シールド
筒１０６壁面に付着し、垂直に飛び出したものだけがシ
ールド筒１０６を通過できる。
【０００６】図１０(ｂ)の符号１１２は、基板配置部１
１３上に載置した基板を示しており、シールド筒１０６
を通過したスパッタリング粒子が基板１１２に入射する
と、そのスパッタリング粒子と基板１１２表面とが成す
角度は、最小でφになっている(入射角はπ／２−φ)。
この角度φで入射する場合に、スパッタリング粒子の入
射角が最大になる。
１３上に載置した基板を示しており、シールド筒１０６
を通過したスパッタリング粒子が基板１１２に入射する
と、そのスパッタリング粒子と基板１１２表面とが成す
角度は、最小でφになっている(入射角はπ／２−φ)。
この角度φで入射する場合に、スパッタリング粒子の入
射角が最大になる。
【０００７】ターゲットホルダ１１５の裏面には、回転
軸１１７が取り付けられている。この回転軸１１７は真
空槽１１１外に気密に導出されており、回転軸１１７を
回転させるとターゲットホルダ１１５が回転し、各ター
ゲット１０５1〜１０５3が基板配置部１１３に対して平
行に、水平回転できるようにされている。符号１１８
は、その回転軸線である。
軸１１７が取り付けられている。この回転軸１１７は真
空槽１１１外に気密に導出されており、回転軸１１７を
回転させるとターゲットホルダ１１５が回転し、各ター
ゲット１０５1〜１０５3が基板配置部１１３に対して平
行に、水平回転できるようにされている。符号１１８
は、その回転軸線である。
【０００８】上記のようなスパッタリング装置１０２で
は、ターゲットホルダ１１５を回転させながらスパッタ
リングを行うと、基板１１２表面への入射角が小さい状
態で、基板１１２表面に薄膜が均一に成膜される。従っ
て、高アスペクト比の微細孔内にも均一に成膜すること
ができる。
は、ターゲットホルダ１１５を回転させながらスパッタ
リングを行うと、基板１１２表面への入射角が小さい状
態で、基板１１２表面に薄膜が均一に成膜される。従っ
て、高アスペクト比の微細孔内にも均一に成膜すること
ができる。
【０００９】しかしながらシールド筒１０６1〜１０６3
の内壁にスパッタリング粒子が付着するため、その部分
に薄膜が形成されてしまい、剥離するとパーティクルに
なるという問題がある。また、パーティクルが発生しな
いような表面処理をシールド筒１０６1〜１０６3の内壁
面に施そうとしても、筒内部には溶射ガンが入らないた
め困難である。
の内壁にスパッタリング粒子が付着するため、その部分
に薄膜が形成されてしまい、剥離するとパーティクルに
なるという問題がある。また、パーティクルが発生しな
いような表面処理をシールド筒１０６1〜１０６3の内壁
面に施そうとしても、筒内部には溶射ガンが入らないた
め困難である。
【００１０】また、反応性スパッタリングを行う場合、
シールド筒１０６1〜１０６3内には、スパッタリングガ
スだけでなく、反応性のガスも侵入してしまうため、金
属ターゲット表面が窒化してしまい(例えば、Ｔｉター
ゲット表面にＴｉＮが形成されてしまう)、スパッタ率
が落ち、成膜速度が低下してしまうという問題がある。
シールド筒１０６1〜１０６3内には、スパッタリングガ
スだけでなく、反応性のガスも侵入してしまうため、金
属ターゲット表面が窒化してしまい(例えば、Ｔｉター
ゲット表面にＴｉＮが形成されてしまう)、スパッタ率
が落ち、成膜速度が低下してしまうという問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、円筒シールドを用いずに、入射角を小さくでき
るスパッタリング装置を提供することにある。
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、円筒シールドを用いずに、入射角を小さくでき
るスパッタリング装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に
配置された基板配置部と、前記基板配置部と対向して配
置された複数のターゲットとを有するスパッタリング装
置であって、前記基板配置部と前記複数のターゲットと
の間には、複数の孔が形成されたシールド板が、複数枚
間隔を開けて配置されたことを特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に
配置された基板配置部と、前記基板配置部と対向して配
置された複数のターゲットとを有するスパッタリング装
置であって、前記基板配置部と前記複数のターゲットと
の間には、複数の孔が形成されたシールド板が、複数枚
間隔を開けて配置されたことを特徴とする。
【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載のス
パッタリング装置であって、前記各シールド板に設けら
れた孔は、前記各ターゲットの法線上に配置されたこと
を特徴とする。
パッタリング装置であって、前記各シールド板に設けら
れた孔は、前記各ターゲットの法線上に配置されたこと
を特徴とする。
【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２のいずれか１項記載のスパッタリング装置であっ
て、前記基板配置部上に載置された基板は、前記各ター
ゲットと前記各シールド板に対し、相対的に回転できる
ように構成されたことを特徴とする。
項２のいずれか１項記載のスパッタリング装置であっ
て、前記基板配置部上に載置された基板は、前記各ター
ゲットと前記各シールド板に対し、相対的に回転できる
ように構成されたことを特徴とする。
【００１５】請求項４記載の発明は、請求項３記載のス
パッタリング装置であって、前記各ターゲットはターゲ
ットホルダに取り付けられ、前記各シールド板は、前記
ターゲットホルダが回転すると、一緒に回転するように
構成されたことを特徴とする。
パッタリング装置であって、前記各ターゲットはターゲ
ットホルダに取り付けられ、前記各シールド板は、前記
ターゲットホルダが回転すると、一緒に回転するように
構成されたことを特徴とする。
【００１６】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４のいずれか１項記載のスパッタリング装置であっ
て、前記基板配置部と前記ターゲットとの間に配置さ
れ、一方の開口部分が前記基板配置部側に向けられ、他
方の開口部分が前記ターゲット側に向けられた防着筒を
有し、前記各シールド板は、前記防着筒に着脱可能に取
り付けられたことを特徴とする。
項４のいずれか１項記載のスパッタリング装置であっ
て、前記基板配置部と前記ターゲットとの間に配置さ
れ、一方の開口部分が前記基板配置部側に向けられ、他
方の開口部分が前記ターゲット側に向けられた防着筒を
有し、前記各シールド板は、前記防着筒に着脱可能に取
り付けられたことを特徴とする。
【００１７】請求項６記載の発明は、スパッタリングガ
スを導入できる第１のガス導入口と、反応性ガスを導入
できる第２のガス導入口とを有する請求項１乃至請求項
５のいずれか１項記載のスパッタリング装置であって、
前記第１のガス導入部は前記各ターゲット側に配置さ
れ、前記第２のガス導入口は前記基板配置部側に配置さ
れたことを特徴とする。
スを導入できる第１のガス導入口と、反応性ガスを導入
できる第２のガス導入口とを有する請求項１乃至請求項
５のいずれか１項記載のスパッタリング装置であって、
前記第１のガス導入部は前記各ターゲット側に配置さ
れ、前記第２のガス導入口は前記基板配置部側に配置さ
れたことを特徴とする。
【００１８】請求項７記載の発明は、請求項６記載のス
パッタリング装置であって、前記防着筒の外周部分には
シールドリングが配置され、該シールドリングと前記シ
ールド板とで、前記真空槽内の空間が、前記ターゲット
ホルダ側と前記基板載置側に区分けされていることを特
徴とする。
パッタリング装置であって、前記防着筒の外周部分には
シールドリングが配置され、該シールドリングと前記シ
ールド板とで、前記真空槽内の空間が、前記ターゲット
ホルダ側と前記基板載置側に区分けされていることを特
徴とする。
【００１９】請求項８記載の発明は、請求項６又は請求
項７のいずれか１項記載のスパッタリング装置であっ
て、前記スパッタリングガスは、前記各ターゲットと前
記シールド板との間から、前記各ターゲット表面に進入
できるように構成されたことを特徴とする。
項７のいずれか１項記載のスパッタリング装置であっ
て、前記スパッタリングガスは、前記各ターゲットと前
記シールド板との間から、前記各ターゲット表面に進入
できるように構成されたことを特徴とする。
【００２０】本発明は上記のように構成されており、真
空槽内に基板配置部が設けられており、該基板配置部と
対向する位置に、複数のターゲットが配置されている。
基板載置部とターゲットの間には複数のシールド板がタ
ーゲットに対して平行に、互いに間隔を開けて配置され
ている。各シールド板には、各ターゲットと対向する位
置(即ち、各ターゲット表面の法線上)に、それぞれ孔が
設けられており、各ターゲットは孔を介して基板配置部
と面するように構成されている。
空槽内に基板配置部が設けられており、該基板配置部と
対向する位置に、複数のターゲットが配置されている。
基板載置部とターゲットの間には複数のシールド板がタ
ーゲットに対して平行に、互いに間隔を開けて配置され
ている。各シールド板には、各ターゲットと対向する位
置(即ち、各ターゲット表面の法線上)に、それぞれ孔が
設けられており、各ターゲットは孔を介して基板配置部
と面するように構成されている。
【００２１】ターゲットから飛び出したスパッタリング
粒子のうち、垂直かそれに近い角度で飛び出したものだ
けが孔を通過し、基板配置部上に載置された基板表面に
到達することができる。斜めに飛び出したスパッタリン
グ粒子は、シールド板で遮蔽され、その表面に付着する
ので、基板に到達できない。従って、基板には、入射角
の小さいスパッタリング粒子だけが入射するため、高ア
スペクトの微細孔及び微細溝内に薄膜を形成することが
可能になる。
粒子のうち、垂直かそれに近い角度で飛び出したものだ
けが孔を通過し、基板配置部上に載置された基板表面に
到達することができる。斜めに飛び出したスパッタリン
グ粒子は、シールド板で遮蔽され、その表面に付着する
ので、基板に到達できない。従って、基板には、入射角
の小さいスパッタリング粒子だけが入射するため、高ア
スペクトの微細孔及び微細溝内に薄膜を形成することが
可能になる。
【００２２】基板配置部上に載置した基板と、各ターゲ
ットとが、平行な状態で相対的に回転できるように構成
しておくと、基板表面の有効領域全体に均一に薄膜を形
成することが可能になる。
ットとが、平行な状態で相対的に回転できるように構成
しておくと、基板表面の有効領域全体に均一に薄膜を形
成することが可能になる。
【００２３】ターゲットが設けられたターゲットホルダ
にシールド筒を取り付け、シールド筒内でスパッタリン
グを行うようにすると、真空槽にスパッタリング粒子が
付着しないで済む。シールド板はシールド筒に着脱自在
に取り付けておけば、清掃が容易である。
にシールド筒を取り付け、シールド筒内でスパッタリン
グを行うようにすると、真空槽にスパッタリング粒子が
付着しないで済む。シールド板はシールド筒に着脱自在
に取り付けておけば、清掃が容易である。
【００２４】また、シールド筒ではなく、シールド板を
用いているので、ターゲットやターゲットホルダと、タ
ーゲットに最も近いシールド板との間に隙間を設けるこ
とができる。この場合、スパッタリングガスを基板より
もターゲットに近い位置から導入し、反応性ガスを基板
に近い位置から導入し、基板に近い位置から真空排気す
ると、ターゲットが反応性ガスに曝されないので、ター
ゲット表面が変質することはない。
用いているので、ターゲットやターゲットホルダと、タ
ーゲットに最も近いシールド板との間に隙間を設けるこ
とができる。この場合、スパッタリングガスを基板より
もターゲットに近い位置から導入し、反応性ガスを基板
に近い位置から導入し、基板に近い位置から真空排気す
ると、ターゲットが反応性ガスに曝されないので、ター
ゲット表面が変質することはない。
【００２５】この場合、また、防着筒に設けたシールド
リングやシールド板により、真空槽内の空間を、ターゲ
ット側と基板配置部側に区分けしておくと、ターゲット
表面の変質は一層確実に防止できる。
リングやシールド板により、真空槽内の空間を、ターゲ
ット側と基板配置部側に区分けしておくと、ターゲット
表面の変質は一層確実に防止できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を用いて
説明する。図１を参照し、符号２は、本発明の一例のス
パッタリング装置を示している。このスパッタリング装
置２は、真空槽１１を有している。
説明する。図１を参照し、符号２は、本発明の一例のス
パッタリング装置を示している。このスパッタリング装
置２は、真空槽１１を有している。
【００２７】該真空槽１１の底壁側には基板配置部１３
が水平に配置されており、天井側の基板配置部１３の上
方位置には、ターゲットホルダ１５が水平に配置されて
いる。
が水平に配置されており、天井側の基板配置部１３の上
方位置には、ターゲットホルダ１５が水平に配置されて
いる。
【００２８】図３の符号７1〜７9は９個のカソード電極
を示している。各カソード電極７1〜７9は、ターゲット
ホルダ１５の、基板配置部１３に向けられた表面に設け
られており、各カソード電極７1〜７9には、ターゲット
５1〜５9が１個ずつ配置されている。図１、２に示した
部分は、図３のＡ−Ａ線截断面図に相当し、３個のカソ
ード電極７1〜７3及びターゲット５1〜５3が示されてい
る。
を示している。各カソード電極７1〜７9は、ターゲット
ホルダ１５の、基板配置部１３に向けられた表面に設け
られており、各カソード電極７1〜７9には、ターゲット
５1〜５9が１個ずつ配置されている。図１、２に示した
部分は、図３のＡ−Ａ線截断面図に相当し、３個のカソ
ード電極７1〜７3及びターゲット５1〜５3が示されてい
る。
【００２９】ターゲットホルダの周辺部分には複数本の
柱が鉛直に取り付けられており(ここでは柱は図示しな
い。)、その柱の下端部分には、シールド装置２０が取
り付けられている。
柱が鉛直に取り付けられており(ここでは柱は図示しな
い。)、その柱の下端部分には、シールド装置２０が取
り付けられている。
【００３０】シールド装置２０は、円筒状の防着筒２５
と、円盤状の第１〜第３のシールド板２１、２２、２３
とを有している。
と、円盤状の第１〜第３のシールド板２１、２２、２３
とを有している。
【００３１】防着筒２５は、ターゲットホルダ１５と略
同程度の径に形成されており、一方の開口部を基板配置
部１３に向け、他方の開口部をターゲットホルダ１５に
向けた状態で、基板配置部１３とターゲットホルダ１５
との間に配置されている。
同程度の径に形成されており、一方の開口部を基板配置
部１３に向け、他方の開口部をターゲットホルダ１５に
向けた状態で、基板配置部１３とターゲットホルダ１５
との間に配置されている。
【００３２】第１のシールド板２１と第３のシールド板
２３とは、防着筒２５の上部と下部にそれぞれ配置され
ており、防着筒２５の開口部分を塞ぐように取り付けら
れている。第２のシールド板２２は、防着筒２５の内部
中央位置に配置され、外周部分を防着筒２５の内壁面に
密着して取り付けられている。
２３とは、防着筒２５の上部と下部にそれぞれ配置され
ており、防着筒２５の開口部分を塞ぐように取り付けら
れている。第２のシールド板２２は、防着筒２５の内部
中央位置に配置され、外周部分を防着筒２５の内壁面に
密着して取り付けられている。
【００３３】第１〜第３のシールド板２１〜２３には、
ターゲット５1〜５9と同数の孔がそれぞれ形成されてい
る。第１〜第３のシールド板２１〜２３に形成された複
数の孔を、それぞれ符号３１、３２、３３で示す。
ターゲット５1〜５9と同数の孔がそれぞれ形成されてい
る。第１〜第３のシールド板２１〜２３に形成された複
数の孔を、それぞれ符号３１、３２、３３で示す。
【００３４】図４の符号３２1〜３２9は第２のシールド
板２２に形成され９個の孔を示している。各孔３２1〜
３２9同士の相対位置は、ターゲット５1〜５9間の相対
位置と同じになるようにされている。同様に、第１のシ
ールド板２１に設けられた孔３１同士の相対位置と、第
３のシールド板２３に設けられた孔３３同士の相対位置
も、ターゲット５1〜５9間の相対位置と同じになるよう
にされている。
板２２に形成され９個の孔を示している。各孔３２1〜
３２9同士の相対位置は、ターゲット５1〜５9間の相対
位置と同じになるようにされている。同様に、第１のシ
ールド板２１に設けられた孔３１同士の相対位置と、第
３のシールド板２３に設けられた孔３３同士の相対位置
も、ターゲット５1〜５9間の相対位置と同じになるよう
にされている。
【００３５】第１〜第３のシールド板２１〜２３は、基
板配置部１３及びターゲット５1〜５9に対して平行にさ
れており、各シールド板２１〜２３の孔３１、３２、３
３は、ターゲット５1〜５9の法線上に位置するように配
置されている。従って、各ターゲット５1〜５9は、第１
〜第３のシールド板２１〜２３の孔３１〜３３を介し
て、基板配置部１３と平行に向き合うようになってい
る。図１の符号３９は、図面左端のターゲット５1の法
線の１つを示している。
板配置部１３及びターゲット５1〜５9に対して平行にさ
れており、各シールド板２１〜２３の孔３１、３２、３
３は、ターゲット５1〜５9の法線上に位置するように配
置されている。従って、各ターゲット５1〜５9は、第１
〜第３のシールド板２１〜２３の孔３１〜３３を介し
て、基板配置部１３と平行に向き合うようになってい
る。図１の符号３９は、図面左端のターゲット５1の法
線の１つを示している。
【００３６】ターゲットホルダ１５の裏面には、回転軸
１７が鉛直に取り付けられ、真空槽１１外に気密に導出
されており、回転軸１７を回転させると、真空槽１１内
部の真空雰囲気を維持した状態で、ターゲットホルダ１
５を水平回転させられるように構成されている。図３の
符号５９はターゲットホルダ１５の中心点を示してお
り、各ターゲット５1〜５9は、この中心点５９を中心に
水平回転することになる。
１７が鉛直に取り付けられ、真空槽１１外に気密に導出
されており、回転軸１７を回転させると、真空槽１１内
部の真空雰囲気を維持した状態で、ターゲットホルダ１
５を水平回転させられるように構成されている。図３の
符号５９はターゲットホルダ１５の中心点を示してお
り、各ターゲット５1〜５9は、この中心点５９を中心に
水平回転することになる。
【００３７】ターゲットホルダ１５が回転すると、カソ
ード電極７1〜７9、ターゲット５1〜５9、シールド装置
２０が一緒に回転し、各ターゲット５1〜５9は孔３１〜
３３を介して、基板配置部１３に面した状態で回転する
ように構成されている。
ード電極７1〜７9、ターゲット５1〜５9、シールド装置
２０が一緒に回転し、各ターゲット５1〜５9は孔３１〜
３３を介して、基板配置部１３に面した状態で回転する
ように構成されている。
【００３８】防着筒２５の上部外周部分には、第１のシ
ールドリング２６が設けられており、真空槽１１の壁面
のシールド装置２０の上端付近には、第２のシールドリ
ング２７が設けられている。従って、第１のシールド板
２１、及び第１，第２のシールドリング２６、２７によ
って、防着筒２５と真空槽１１壁面の間の空間が上下に
分離される。第１，第２のシールドリング２６、２７
は、非接触の状態にあり、防着筒２５が回転しても、摺
動しないようになっている。
ールドリング２６が設けられており、真空槽１１の壁面
のシールド装置２０の上端付近には、第２のシールドリ
ング２７が設けられている。従って、第１のシールド板
２１、及び第１，第２のシールドリング２６、２７によ
って、防着筒２５と真空槽１１壁面の間の空間が上下に
分離される。第１，第２のシールドリング２６、２７
は、非接触の状態にあり、防着筒２５が回転しても、摺
動しないようになっている。
【００３９】真空槽１１内の、第１のシールド板２１と
第１，第２のシールドリング２６、２７によって仕切ら
れた部分のうち、ターゲットホルダ１５側に位置する真
空槽１１の壁面には、スパッタリングガス導入口(第１
のガス導入口)５１が設けられており、基板配置部１３
側の壁面(又は底面)には、反応性ガス導入口(第２のガ
ス導入口)５２と排気口１４とが設けられている。
第１，第２のシールドリング２６、２７によって仕切ら
れた部分のうち、ターゲットホルダ１５側に位置する真
空槽１１の壁面には、スパッタリングガス導入口(第１
のガス導入口)５１が設けられており、基板配置部１３
側の壁面(又は底面)には、反応性ガス導入口(第２のガ
ス導入口)５２と排気口１４とが設けられている。
【００４０】上記のようなスパッタリング装置２を用い
てＴｉＮ薄膜を形成する場合を説明する。各ターゲット
５1〜５9は、Ｔｉ金属で構成されたものを用いる。
てＴｉＮ薄膜を形成する場合を説明する。各ターゲット
５1〜５9は、Ｔｉ金属で構成されたものを用いる。
【００４１】先ず、真空ポンプを動作させ、排気口１４
から真空槽１１内部を真空排気しておき、真空雰囲気を
維持しながら基板を搬入し、基板配置部１３上に載置す
る。図１、２の符号１２は、その状態の基板を示してい
る。
から真空槽１１内部を真空排気しておき、真空雰囲気を
維持しながら基板を搬入し、基板配置部１３上に載置す
る。図１、２の符号１２は、その状態の基板を示してい
る。
【００４２】回転軸１７を回転させると共に、スパッタ
リングガス導入口５１からＡｒガスを導入し、反応性ガ
ス導入口５２からＮ2ガスを導入する。図１の符号５３
の矢示はＡｒガスの流れる方向を示しており、符号５４
の矢示はＮ2ガスの流れる方向を示している。
リングガス導入口５１からＡｒガスを導入し、反応性ガ
ス導入口５２からＮ2ガスを導入する。図１の符号５３
の矢示はＡｒガスの流れる方向を示しており、符号５４
の矢示はＮ2ガスの流れる方向を示している。
【００４３】Ａｒガスは、ターゲット５1〜５9付近で導
入され、第１〜第３のシールド板２１〜２３の孔３１〜
３３を通って真空槽１１外に排出されるため、ターゲッ
ト５ 1〜５9付近はＡｒガス雰囲気になる。他方、Ｎ2ガ
スは基板１２付近で導入され、排気口１４から排気され
るため、ターゲット５1〜５9側には流れないようになっ
ている。
入され、第１〜第３のシールド板２１〜２３の孔３１〜
３３を通って真空槽１１外に排出されるため、ターゲッ
ト５ 1〜５9付近はＡｒガス雰囲気になる。他方、Ｎ2ガ
スは基板１２付近で導入され、排気口１４から排気され
るため、ターゲット５1〜５9側には流れないようになっ
ている。
【００４４】真空槽１１と、防着筒２５と、第１〜第３
のシールド板２１〜２３と、第１，第２のシールドリン
グ２６、２７は金属(ステンレス：ＳＵＳ３０４)で構成
されており、接地電位に置かれている。
のシールド板２１〜２３と、第１，第２のシールドリン
グ２６、２７は金属(ステンレス：ＳＵＳ３０４)で構成
されており、接地電位に置かれている。
【００４５】Ａｒガス及びＮ2ガスを導入し、真空槽１
１内部の圧力が安定した後、カソード電極７1〜７9に電
圧を印加すると、ターゲット５1〜５9表面は主としてア
ルゴンガスのプラズマが形成され、ターゲット５1〜５9
表面がスパッタリングされる。
１内部の圧力が安定した後、カソード電極７1〜７9に電
圧を印加すると、ターゲット５1〜５9表面は主としてア
ルゴンガスのプラズマが形成され、ターゲット５1〜５9
表面がスパッタリングされる。
【００４６】ターゲット５1〜５9表面から飛び出したＴ
ｉ粒子(Ｔｉ原子やＴｉ原子のクラスタ)のうち、ターゲ
ット５1〜５9表面から垂直に飛び出したものは、第１〜
第３のシールド板２１〜２３の孔３１、３２、３３を通
過し、基板１２表面に到達する。基板１２表面はＮ2ガ
スを含む雰囲気になっており、Ｔｉ粒子は基板１２表面
上でＮ2ガスと反応し、ＴｉＮ薄膜を成長させる。
ｉ粒子(Ｔｉ原子やＴｉ原子のクラスタ)のうち、ターゲ
ット５1〜５9表面から垂直に飛び出したものは、第１〜
第３のシールド板２１〜２３の孔３１、３２、３３を通
過し、基板１２表面に到達する。基板１２表面はＮ2ガ
スを含む雰囲気になっており、Ｔｉ粒子は基板１２表面
上でＮ2ガスと反応し、ＴｉＮ薄膜を成長させる。
【００４７】他方、ターゲット５1〜５9表面から斜めに
飛び出したＴｉ粒子は、シールド板２１〜２３の表面に
付着し、基板１２表面に到達できない。
飛び出したＴｉ粒子は、シールド板２１〜２３の表面に
付着し、基板１２表面に到達できない。
【００４８】図２の符号８2の点線は、ターゲット５1の
端部から飛び出し、基板１２表面へ入射したＴｉ粒子の
軌跡を示している。このＴｉ粒子の入射角が最も大きく
なっており、ここではそのＴｉ粒子と基板１２表面とが
成す角度がθで示されている。
端部から飛び出し、基板１２表面へ入射したＴｉ粒子の
軌跡を示している。このＴｉ粒子の入射角が最も大きく
なっており、ここではそのＴｉ粒子と基板１２表面とが
成す角度がθで示されている。
【００４９】基板１２表面のうち、図２の符号１０で示
した領域の鉛直軸線上には、ターゲットは配置されてお
らず、シールド板２１〜２３の孔２１〜２３が位置して
いないが、領域１０には、隣接する２個以上のターゲッ
ト５1、５2から飛び出したＴｉ粒子が入射している。
した領域の鉛直軸線上には、ターゲットは配置されてお
らず、シールド板２１〜２３の孔２１〜２３が位置して
いないが、領域１０には、隣接する２個以上のターゲッ
ト５1、５2から飛び出したＴｉ粒子が入射している。
【００５０】各ターゲット５1〜５9は、シールド板２１
〜２３と一緒に回転するので、ターゲット５1〜５9が１
回転するうちに、基板１２表面の大部分は少なくとも１
回以上ターゲット５1〜５9と対向し、基板１２表面に均
一にＴｉＮ薄膜が成長するようになっている。
〜２３と一緒に回転するので、ターゲット５1〜５9が１
回転するうちに、基板１２表面の大部分は少なくとも１
回以上ターゲット５1〜５9と対向し、基板１２表面に均
一にＴｉＮ薄膜が成長するようになっている。
【００５１】このスパッタリング装置２の、各ターゲッ
ト５1〜５9の中心とターゲットホルダ１５の中心との距
離、その距離に配置されたターゲットの個数を下記表１
に示す。
ト５1〜５9の中心とターゲットホルダ１５の中心との距
離、その距離に配置されたターゲットの個数を下記表１
に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】ここで用いた基板１２の直径は２００ｍ
ｍ、ターゲット５1〜５9の直径は５０ｍｍ、ターゲット
５1〜５9と基板１２との距離は１５０ｍｍである。ま
た、ターゲット５1〜５9と、第１〜第３のシールド板２
１〜２３の距離は、それぞれ３５ｍｍ、６５ｍｍ、１１
０ｍｍに設定されている。
ｍ、ターゲット５1〜５9の直径は５０ｍｍ、ターゲット
５1〜５9と基板１２との距離は１５０ｍｍである。ま
た、ターゲット５1〜５9と、第１〜第３のシールド板２
１〜２３の距離は、それぞれ３５ｍｍ、６５ｍｍ、１１
０ｍｍに設定されている。
【００５４】本発明のスパッタリング装置２では、Ｔｉ
粒子の入射角が小さいため(図２の角度θは大きい。)、
高アスペクト比の微細孔内にＴｉＮ薄膜を形成すること
ができた。また、ターゲット５1〜５9を回転させたた
め、基板１２表面に、±３．２％の膜厚分布でＴｉＮ薄
膜を形成することができた。
粒子の入射角が小さいため(図２の角度θは大きい。)、
高アスペクト比の微細孔内にＴｉＮ薄膜を形成すること
ができた。また、ターゲット５1〜５9を回転させたた
め、基板１２表面に、±３．２％の膜厚分布でＴｉＮ薄
膜を形成することができた。
【００５５】このスパッタリング装置２を用い、Ａｒガ
ス流量を約１５ｓｃｃｍに設定し、各ターゲット５1〜
５9への投入電力を上記表１に示した条件にし、Ｎ2ガス
流量を変えてＴｉＮ薄膜を形成した。その結果を図５の
実線のグラフに示す。Ｎ2ガス流量を増加させても成膜
速度は低下しないことが分かる。
ス流量を約１５ｓｃｃｍに設定し、各ターゲット５1〜
５9への投入電力を上記表１に示した条件にし、Ｎ2ガス
流量を変えてＴｉＮ薄膜を形成した。その結果を図５の
実線のグラフに示す。Ｎ2ガス流量を増加させても成膜
速度は低下しないことが分かる。
【００５６】比較のため、図１０(ａ)に示したスパッタ
リング装置１０２に、ＡｒガスとＮ 2ガスの混合ガスを
導入してＴｉＮ薄膜を形成した。その結果は図５の点線
のグラフで示す。従来技術のスパッタリング装置１０２
では、Ｎ2ガスの導入量を増やすと成膜速度が急激に低
下することが分かる。
リング装置１０２に、ＡｒガスとＮ 2ガスの混合ガスを
導入してＴｉＮ薄膜を形成した。その結果は図５の点線
のグラフで示す。従来技術のスパッタリング装置１０２
では、Ｎ2ガスの導入量を増やすと成膜速度が急激に低
下することが分かる。
【００５７】次に、図６の実線は、本発明のスパッタリ
ング装置２の、真空槽１１内の圧力と放電維持電圧の関
係を示すグラフである。点線は従来技術のスパッタリン
グ装置１０２の場合である。
ング装置２の、真空槽１１内の圧力と放電維持電圧の関
係を示すグラフである。点線は従来技術のスパッタリン
グ装置１０２の場合である。
【００５８】この図６のグラフからは、本発明のスパッ
タリング装置２では、ターゲット５ 1〜５9表面にアルゴ
ンガスが有効に導入されるため、低圧力での放電が可能
であることが分かる。
タリング装置２では、ターゲット５ 1〜５9表面にアルゴ
ンガスが有効に導入されるため、低圧力での放電が可能
であることが分かる。
【００５９】また、図７の実線は、本発明のスパッタリ
ング装置２の場合の、ターゲット５ 1〜５9への印加電圧
と、流れる電流の関係を示したグラフである。同図点線
は従来技術のスパッタリング装置１０２の場合である。
ング装置２の場合の、ターゲット５ 1〜５9への印加電圧
と、流れる電流の関係を示したグラフである。同図点線
は従来技術のスパッタリング装置１０２の場合である。
【００６０】図７のグラフからは、カソードの電気抵抗
が本発明の方が低く、放電が安定していることが分か
る。
が本発明の方が低く、放電が安定していることが分か
る。
【００６１】次に、図８の実線は、本発明を用いた場合
の、基板１２表面に形成された微細孔内の薄膜の非対称
性及びボトムカバレッジと、基板中心からの距離の関係
を示すグラフである。横軸は、基板１２の中心からの微
細孔の位置を示している。
の、基板１２表面に形成された微細孔内の薄膜の非対称
性及びボトムカバレッジと、基板中心からの距離の関係
を示すグラフである。横軸は、基板１２の中心からの微
細孔の位置を示している。
【００６２】図８の非対称性ＡとボトムカバレッジＢ
は、図９に示すように、基板の微細孔が形成されていな
い部分の表面の膜厚をＦ、微細孔１９内に形成された薄
膜の両端位置の膜厚をＬ、Ｒとし、次式、 Ａ ＝ Ｒ／Ｌ Ｂ ＝ ((Ｒ＋Ｌ)／２)／Ｆ×１００ で算出した。
は、図９に示すように、基板の微細孔が形成されていな
い部分の表面の膜厚をＦ、微細孔１９内に形成された薄
膜の両端位置の膜厚をＬ、Ｒとし、次式、 Ａ ＝ Ｒ／Ｌ Ｂ ＝ ((Ｒ＋Ｌ)／２)／Ｆ×１００ で算出した。
【００６３】図８のグラフから分かるように、本発明の
スパッタリング装置２では、基板面内の非対称性が均一
に低くなっており、また、ボトムカバレッジのバラツキ
も小さくなっている。
スパッタリング装置２では、基板面内の非対称性が均一
に低くなっており、また、ボトムカバレッジのバラツキ
も小さくなっている。
【００６４】なお、上記のシールド板２１〜２３表面に
は、Ｔｉ粒子が付着するので、剥離してパーティクル発
生源になる前に、防着筒２５から取り外し、洗浄すると
よい。
は、Ｔｉ粒子が付着するので、剥離してパーティクル発
生源になる前に、防着筒２５から取り外し、洗浄すると
よい。
【００６５】上述した本発明のスパッタリング装置２で
は、ターゲットホルダ１５を回転させることにより、カ
ソード電極７1〜７9、ターゲット５1〜５9、及び第１〜
第３のシールド板２１〜２３を一緒に回転させたが、そ
れらを静止させておき、基板配置部１３を回転させるこ
とで、基板１２をターゲットホルダ１５に対して回転さ
せてもよい。
は、ターゲットホルダ１５を回転させることにより、カ
ソード電極７1〜７9、ターゲット５1〜５9、及び第１〜
第３のシールド板２１〜２３を一緒に回転させたが、そ
れらを静止させておき、基板配置部１３を回転させるこ
とで、基板１２をターゲットホルダ１５に対して回転さ
せてもよい。
【００６６】また、本発明のシールド装置２０は、反応
性スパッタリングだけではなく、スパッタリング装置に
広く用いることができる。
性スパッタリングだけではなく、スパッタリング装置に
広く用いることができる。
【００６７】
【発明の効果】本発明のスパッタリング装置によれば、
高アスペクト比の微細孔内に均一に薄膜を形成すること
ができる。シールド板の洗浄が簡単であり、パーティク
ルが発生しない。また、真空槽内に反応性ガスを導入し
てもターゲット表面が変質しないので、成膜速度を大き
くすることができる。
高アスペクト比の微細孔内に均一に薄膜を形成すること
ができる。シールド板の洗浄が簡単であり、パーティク
ルが発生しない。また、真空槽内に反応性ガスを導入し
てもターゲット表面が変質しないので、成膜速度を大き
くすることができる。
【図１】本発明のスパッタリング装置の一例を説明する
ための図
ための図
【図２】そのスパッタリング装置のスパッタリング粒子
の入射状態を説明するための図
の入射状態を説明するための図
【図３】ターゲット及びカソード電極の配置状態を説明
するための図
するための図
【図４】シールド板に形成された孔の配置状態を説明す
るための図
るための図
【図５】Ｎ2ガスと成膜速度の関係を示すグラフ
【図６】真空槽内の圧力と放電開始電圧の関係を示すグ
ラフ
ラフ
【図７】ターゲットへの印加電圧と流れる電流の関係を
示すグラフ
示すグラフ
【図８】基板面内における非対称性とボトムカバレッジ
の関係を示すグラフ
の関係を示すグラフ
【図９】非対称性及びボトムカバレッジの算出方法を説
明するための図
明するための図
【図１０】(ａ)：従来技術のスパッタリング装置を説明
するための図(ｂ)：そのスパッタリング装置のスパッタ
リング粒子の入射状態を説明するための図
するための図(ｂ)：そのスパッタリング装置のスパッタ
リング粒子の入射状態を説明するための図
２……スパッタリング装置 ５1〜５9……ターゲット
１１……真空槽 １３……基板配置部 １５……ターゲットホルダ
２１〜２３……シールド板 ２６、２７……シールド
リング ３１、３２、３３……孔 ３９……法線
５１……第１のガス導入口 ５２……第２のガス導
入口
１１……真空槽 １３……基板配置部 １５……ターゲットホルダ
２１〜２３……シールド板 ２６、２７……シールド
リング ３１、３２、３３……孔 ３９……法線
５１……第１のガス導入口 ５２……第２のガス導
入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐保田 毅 千葉県山武郡山武町横田523番地 日本真 空技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 樋口 靖 千葉県山武郡山武町横田523番地 日本真 空技術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 小松 孝 千葉県山武郡山武町横田523番地 日本真 空技術株式会社千葉超材料研究所内 Ｆターム(参考） 4K029 CA06 DA06 DA10 DC16 DC20
Claims (8)
- 【請求項１】真空槽と、 前記真空槽内に配置された基板配置部と、 前記基板配置部と対向して配置された複数のターゲット
とを有するスパッタリング装置であって、 前記基板配置部と前記複数のターゲットとの間には、複
数の孔が形成されたシールド板が、複数枚間隔を開けて
配置されたことを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項２】前記各シールド板に設けられた孔は、前記
各ターゲット表面の法線上に配置されたことを特徴とす
る請求項１記載のスパッタリング装置。 - 【請求項３】前記基板配置部上に載置された基板は、前
記各ターゲットと前記各シールド板に対し、相対的に回
転できるように構成されたことを特徴とする請求項１又
は請求項２のいずれか１項記載のスパッタリング装置。 - 【請求項４】前記各ターゲットはターゲットホルダに取
り付けられ、 前記各シールド板は、前記ターゲットホルダが回転する
と、一緒に回転するように構成されたことを特徴とする
請求項３記載のスパッタリング装置。 - 【請求項５】前記基板配置部と前記ターゲットとの間に
配置され、一方の開口部分が前記基板配置部側に向けら
れ、他方の開口部分が前記ターゲット側に向けられた防
着筒を有し、 前記各シールド板は、前記防着筒に着脱可能に取り付け
られたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
か１項記載のスパッタリング装置。 - 【請求項６】スパッタリングガスを導入できる第１のガ
ス導入口と、反応性ガスを導入できる第２のガス導入口
とを有する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の
スパッタリング装置であって、 前記第１のガス導入部は前記各ターゲット側に配置さ
れ、前記第２のガス導入口は前記基板配置部側に配置さ
れたことを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項７】前記防着筒の外周部分にはシールドリング
が配置され、該シールドリングと前記シールド板とで、
前記真空槽内の空間が、前記ターゲットホルダ側と前記
基板載置側に区分けされていることを特徴とする請求項
６記載のスパッタリング装置。 - 【請求項８】前記スパッタリングガスは、前記各ターゲ
ットと前記シールド板との間から、前記各ターゲット表
面に進入できるように構成されたことを特徴とする請求
項６又は請求項７のいずれか１項記載のスパッタリング
装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP10733599A JP4137277B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | スパッタリング装置 |
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| KR1020000019286A KR100615375B1 (ko) | 1999-04-15 | 2000-04-12 | 스퍼터링 장치 |
| US09/548,601 US6217730B1 (en) | 1999-04-15 | 2000-04-13 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10733599A JP4137277B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | スパッタリング装置 |
Publications (2)
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|---|---|
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ID=14456455
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10733599A Expired - Lifetime JP4137277B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | スパッタリング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4137277B2 (ja) |
| KR (1) | KR100615375B1 (ja) |
| TW (1) | TW524869B (ja) |
Cited By (6)
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