JP2004346388A - スパッタ源、スパッタリング装置、及びスパッタリング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】大型基板に膜質が均一な膜を形成する技術を提供する。
【解決手段】本発明では、ターゲット１５がスパッタリングされるときに、各ターゲット１５が基板１０に対して移動するので、スパッタリングのときに基板１０の全ての領域がターゲット１５と対向することになり、基板１０の表面に膜質均一な膜を形成することができる。また、スパッタリングのときには、ターゲット１５だけではなく、磁界形成装置２５もターゲット１５に対して相対的に移動するので、ターゲット１５の広い領域がスパッタリングされる。更に、磁界形成装置２５を基板１０に対しても移動するようにすれば、ターゲット１５が多くスパッタリングされる領域が基板１０に対して移動することになり、基板１０に形成される膜の膜厚分布がいっそう均一になる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明では、ターゲット１５がスパッタリングされるときに、各ターゲット１５が基板１０に対して移動するので、スパッタリングのときに基板１０の全ての領域がターゲット１５と対向することになり、基板１０の表面に膜質均一な膜を形成することができる。また、スパッタリングのときには、ターゲット１５だけではなく、磁界形成装置２５もターゲット１５に対して相対的に移動するので、ターゲット１５の広い領域がスパッタリングされる。更に、磁界形成装置２５を基板１０に対しても移動するようにすれば、ターゲット１５が多くスパッタリングされる領域が基板１０に対して移動することになり、基板１０に形成される膜の膜厚分布がいっそう均一になる。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマグネトロンスパッタリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、成膜対象物である基板の大型化に伴い、スパッタ源も大型のものが要求されるが、ターゲットの大型化は困難であるため、図６に示すように、小型のターゲット１１５を複数個有するスパッタ源１０３が考案されている。このスパッタ源１０３のターゲット１１５は、同一平面上に並べられ、各ターゲット１１５の間にアノード電極１１３が配置されている。
【０００３】
各ターゲット１１５の表面は成膜対象物である基板に向けられ、裏面側には磁界形成装置１２５がそれぞれ配置されており、スパッタ源１０３が置かれた真空槽内にスパッタガスを導入し、各アノード電極１１３を接地電位に置いた状態で、各ターゲット１１５に同時に電圧を印加すると、磁界形成装置１２５によって形成される磁界によって電子がターゲットの表面近傍に拘束され、ターゲット１１５がスパッタされる。
【０００４】
しかしながら、このスパッタ源１０３ではターゲット１１５の間にアノード電極１１３を配置するため、アノード電極１１３の分だけターゲット１１５間の隙間が大きくなり、基板のターゲット間の隙間と対向する部分の膜質が、ターゲットと対向する部分の膜質と異なることがある。
【０００５】
例えば、長さ１３８０ｍｍ、幅２３０ｍｍ、厚さ６ｍｍのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなるターゲットを４つ用い、各ターゲットの間にアノード電極を配置し、成膜温度が２００℃、各ターゲットに印加する直流電力がそれぞれ５．７ｋＷ、４．６ｋＷ、４．６ｋＷ、５．７ｋＷ、磁石部材のスキャン回数７回、成膜圧力が０．６７Ｐａ、アルゴンガスの流量が１００ｓｃｃｍの条件で、長さ８８０ｍｍ、幅６８０ｍｍ、厚さ６ｍｍの基板の表面に推定膜厚１００ｎｍのＩＴＯ薄膜を成膜したところ、図７に示すようにターゲットの隙間と対向する位置でシート抵抗値が高く、シート抵抗値の分布は２５±１０Ω／□であった。このように、従来技術のスパッタ源では、形成される膜の膜質のばらつきが大きく、膜質が均一な薄膜を大型基板に形成することは困難であった。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６，２８４，１０６号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，０９３，２９３号明細書
【０００７】
【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、大型基板に膜質分布が均一な薄膜を形成する技術を提供するものである。
【０００８】
【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、複数のターゲットが一緒にスパッタリングされるスパッタ源であって、該スパッタ源は、細長のアノード電極がターゲット取付板の表面に複数本配置され、前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極が配置され、前記各ターゲットは、前記カソード電極上に配置され、前記ターゲット取付板の裏面側であって、前記各ターゲットの真裏位置には磁界形成装置がそれぞれ配置され、前記各アノード電極と前記各ターゲットは、前記ターゲット取付板に対して固定され、前記各磁界形成装置と前記ターゲット取付板とは相対的に移動可能に構成されたスパッタ源である。
請求項２記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、成膜対象物が配置されるホルダと、前記真空槽内の前記ホルダと対向する位置に配置され、複数のターゲットが設けられたスパッタ源とを有し、前記各ターゲットが一緒にスパッタリングされるスパッタリング装置であって、該スパッタ源は、細長のアノード電極がターゲット取付板の表面に複数本配置され、前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極がそれぞれ配置され、前記ターゲットは、前記各カソード電極上に配置され、前記ターゲット取付板の裏面側には磁石保持部材が配置され、前記磁石保持部材上の前記各ターゲットの真裏位置には、前記各ターゲットの表面に磁界を形成する磁界形成装置がそれぞれ配置され、前記ターゲット取付板と前記磁石保持部材は、移動装置に接続され、前記移動装置は、前記ターゲットを、前記各ターゲットの表面が位置する平面と平行な方向に、前記ホルダに対して移動させると共に、前記磁界形成装置を前記ターゲットに対して相対的に移動させるように構成されたスパッタリング装置である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のスパッタリング装置であって、前記移動装置は、前記磁界形成装置を前記ホルダに対して相対的に移動させるように構成されたスパッタリング装置である。
請求項４記載の発明は、前記各アノード電極は互いに平行に配置されたスパッタリング装置であって、前記移動装置は、前記各ターゲットを、前記アノード電極とは略垂直な方向に往復移動させるように構成されたスパッタリング装置である。
請求項５記載の発明は、請求項２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、前記移動装置は、前記ターゲットの前記アノード電極に対して直角な方向の移動量を、前記アノード電極の幅以上にするように構成されたスパッタリング装置である。
請求項６記載の発明は、請求項２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、前記移動装置は、前記磁界形成装置を移動させる場合に、前記磁界形成装置が前記アノード電極の真裏に位置しないように、前記磁界形成装置を前記アノード電極と前記アノード電極の間の範囲で移動させるスパッタリング装置である。
請求項７記載の発明は、細長のアノード電極が複数本略同一平面上に配置され、前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極が配置され、前記カソード電極上にはターゲットがそれぞれ配置され、前記各ターゲットの裏面側には、前記ターゲット表面に磁界を形成する磁界形成装置がそれぞれ配置されたスパッタ源を用い、成膜対象物を前記各ターゲットの表面に対向して配置し、前記各ターゲットをスパッタして前記各ターゲットから一緒にスパッタリング粒子を放出させ、前記成膜対象物表面に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、前記スパッタリング中に、前記各ターゲット表面が位置する平面と、前記成膜対象物の表面が位置する平面との間の距離を変えずに、前記各ターゲットを前記成膜対象物に対して移動させると共に、前記磁界形成装置と前記各ターゲットの前記裏面との間の距離を変えずに、前記磁界形成装置と前記ターゲットとを相対的に移動させるスパッタリング方法である。
請求項８記載の発明は、請求項７記載のスパッタリング方法であって、前記磁界形成装置と前記成膜対象物とを相対的に移動させるスパッタリング方法である。
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８のいずれか１項記載のスパッタリング方法であって、前記各アノード電極の幅は略等しく、前記各アノード電極は互いに平行に配置され、前記ターゲットの前記成膜対象物に対する移動量は、前記アノード電極の幅方向と平行な成分が、前記アノード電極の幅よりも大きくされたスパッタリング方法である。
請求項１０記載の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載のスパッタリング方法であって、前記各ターゲットを前記各アノード電極と一緒に同じ方向に移動させるスパッタリング方法である。
請求項１１記載の発明は、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項記載のスパッタリング方法であって、前記磁界形成装置が前記アノード電極の真裏に位置しないように、前記磁界形成装置を前記アノード電極と前記アノード電極の間の範囲で移動させるスパッタリング方法である。
【０００９】
本発明は上記のように構成されており、カソード電極とカソード電極の間の位置にアノード電極が配置されている。従って、カソード電極とアノード電極とは近接しており、各カソード電極に、アノード電極に対して負の高電圧や交流電圧を印加すると、各カソード電極上に位置するターゲットの表面に均一なプラズマが形成されるようになっている。
【００１０】
各カソード電極上に同じ材料で構成されたターゲットを配置し、各カソード電極に同じ大きさの電圧を印加すると、各ターゲットのスパッタリング速度は同一になる。
【００１１】
各ターゲットに対向させ、１枚の大口径基板を配置し、各ターゲットを基板に対して移動させる場合、各ターゲットを、アノード電極の幅以上移動させると、基板のどの位置であってもアノード電極と対向したままの部分はなくなり、全ての部分がターゲットと対向するようになるから、基板表面に膜厚や膜質分布が均一な薄膜を形成することができる。
【００１２】
幅が異なるアノード電極がある場合、各ターゲットの移動量は、最大の幅以上にする。各ターゲットとアノード電極の間の距離が無視できないほど大きい場合、各ターゲットの移動量はターゲット同士の間隔以上にするとよい。
【００１３】
更に、各ターゲットの裏面側に配置された磁界形成装置は、各ターゲットに対して相対的に移動しながらスパッタリングが行われるようになっており、その結果、ターゲットの広い領域がスパッタリングされ、ターゲットの使用効率が向上する。
【００１４】
更に、各磁界形成装置が、ターゲットに対して相対移動し、且つ、成膜対象の基板に対して相対移動するようにすると、各磁界形成装置によって形成される磁界が基板に対して相対移動し、その結果、基板表面に形成される薄膜の膜厚分布が一層均一になる。
【００１５】
各磁界形成装置は、アノード電極の真裏に位置しないように、アノード電極とアノード電極の間の範囲で移動するため、アノード電極表面に強磁界が形成されず、アノード電極がスパッタされないようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１の符号１は本発明のスパッタ源を用いた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１は、真空槽２と、真空槽２内部の天井側に配置された基板ホルダ７と、真空槽２内部の基板ホルダ７の下方の対向する位置に配置されたスパッタ源３とを有している。
【００１７】
スパッタ源３はターゲット取り付け板１１を有している。ターゲット取り付け板１１上には、細長のアノード電極３１が複数本互いに平行に離間して配置されている。各アノード電極３１の両端には図２に示すように細長の接続電極３２が配置されている。各アノード電極３１と、両端の接続電極３２とは互いに接続されており、それら電極３１、３２によって開口３９が形成されている。
【００１８】
各開口３９内部には、カソード電極１３がアノード電極３１及び接続電極３２に接触しないように配置されており、従って、各カソード電極１３はアノード電極３１とアノード電極３１との間に位置している。
【００１９】
各カソード電極１３上には、ターゲット１５が、カソード電極１３と同様にアノード電極３１や接続電極３２に接触しないように配置されている。ターゲット１５は開口３９よりも小径に形成されており、ターゲット１５は開口３９の中央部分に位置するため、ターゲット１５の表面であって、カソード電極１３とは反対側の面は、開口３９内に露出している。
【００２０】
各ターゲット１５の表面は面一にされており、後述する基板を基板ホルダ７に保持させた状態では、基板がターゲット１５の表面と平行配置されてるようになっている。ターゲット取り付け板１１の裏面位置であって、カソード電極１３とは反対側の位置には、板状の磁石保持部材２１がターゲット取り付け板１１と略平行に配置されている。
【００２１】
磁石保持部材２１上であって、ターゲット取り付け板１１と磁石保持部材２１との間の位置には複数の磁界形成装置２５が配置されている。各磁界形成装置２５はカソード電極１３及びターゲット１５の真裏に位置しており、結局、ターゲット取り付け板１１とカソード電極１３とを挟んで、ターゲット１５と磁界形成装置２５が互いに対向している。
【００２２】
磁界形成装置２５の幅は、カソード電極１３やターゲット１５の幅よりも小さく、後述するように、磁界形成装置２５が静止した状態では、磁界形成装置２５はターゲット１５の真裏に位置する。このスパッタリング装置１は、真空槽２外部に配置された移動装置４１を有している。移動装置４１は第一、第二のモータ４２ａ、４２ｂを有している。
【００２３】
ターゲット取り付け板１１と磁石保持部材２１は、動力伝達部材４３ａ、４３ｂを介して第一、第二のモータ４２ａ、４２ｂに接続されており、第一、第二のモータ４２ａ、４２ｂを動作させると、第一、第二のモータ４２ａ、４２ｂの動力が動力伝達部材４３ａ、４３ｂによってターゲット取り付け板１１と磁石保持部材２１に伝達され、ターゲット取り付け板１１と磁石保持部材２１が互いに平行な状態を維持したまま移動するようになっている。
【００２４】
ターゲット取り付け板１１上のアノード電極３１、カソード電極１３、及びターゲット１５はそれぞれターゲット取り付け板１１に対して固定されており、上述したように第一のモータ４２ａを動作させてターゲット取り付け板１１を移動させると、アノード電極３１とカソード電極１３とターゲット１５とが一緒に同じ方向に動くようになっている。
【００２５】
磁界形成装置２５は１又は２以上の永久磁石で構成されており、各磁石は磁石取り付け部材２１にそれぞれ固定されているので、上述したように第二のモータ４２ｂを動作させ、磁石保持部材２１を移動させると、各磁界形成装置２５が一緒に同じ方向に動くようになっている。
【００２６】
真空槽２外には真空排気系９とスパッタガス供給系８が配置されており、真空排気系９によって、真空槽２内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。真空槽２内の真空雰囲気を維持したまま、成膜対象物である基板を真空槽２内に搬入し、基板ホルダ７に保持させる。次いで、スパッタガス供給系８からスパッタガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを真空槽２内部に導入し、所定圧力の成膜雰囲気を形成する。
【００２７】
このスパッタリング装置１では、アノード電極３１と真空槽２は接地電位に置かれており、真空槽２内部の成膜雰囲気を維持したまま、各カソード電極１３に同じ負電圧を印加すると、各ターゲット１５の表面がそれぞれスパッタリングされ、各ターゲット１５から放出されるスパッタリング粒子が同じ基板１０の表面に到達する。
【００２８】
ターゲット１５がスパッタリングされるときには、基板１０は静止した状態で基板ホルダ７に保持されているが、移動装置４１によって、ターゲット取り付け板１１が基板１０に対して移動している。
【００２９】
図１の符号Ｓは基板１０のスパッタ源３と対向する側の面が位置する第一の平面を示し、符号Ｔはターゲット１５の表面がそれぞれ位置する第二の平面を示している。
【００３０】
ターゲット取り付け板１１は、移動装置４１によって各ターゲット１５の表面が第二の平面Ｔを平行な方向を移動するようにされており、ターゲット１５の表面が全て同一平面内に位置するならば、各ターゲット１５の表面がその第二の平面Ｔ内を移動する。
【００３１】
従って、各ターゲット１５は第一の平面Ｓと第二の平面Ｔとの間の距離Ｄ１を変えずに移動するので、アノード電極３１の幅をＡとすると、各ターゲット１５をアノード電極３１と垂直な方向に幅Ａ以上移動させれば、基板１０の表面は全てアノード電極３１以外の部分と対向することになる。ここでは、アノード電極３１とターゲット１５との間の距離は十分に小さく、ターゲット１５とターゲット１５との間の間隔をＡ’とすると間隔Ａ’はアノード電極１３の幅Ａと略等しいので、アノード電極３１の幅Ａ以上ターゲット１５を移動させれば、基板１０の表面全てがターゲット１５と対向することになる。
【００３２】
図３の符号（ａ）〜（ｃ）は各ターゲット１５を往復移動させたときの状態を示しており、図３では図の紙面左右方向にターゲット１５が往復するとすると、（ａ）はターゲット１５が左方向に移動したときであり、（ｃ）はターゲット１５が右方向に移動したときであり、（ｂ）はその中間の状態を示している。
【００３３】
ターゲット１５はアノード電極３１の幅方向に対して、左方向と右方向の両方に移動するから、ターゲット１５の移動量がアノード電極の幅方向の中心を原点として、その幅方向に左Ａ／２（＋Ａ／２）、右Ａ／Ａ（−Ａ／２）になるようにターゲット１５を往復移動させると、ターゲット１５のアノード電極３１の幅方向の移動量はアノード電極の幅（Ａ）と等しくなる。
【００３４】
ターゲット１５がアノード電極３１に対して垂直でない方向に移動する場合であっても、その移動量はアノード電極３１に平行な方向と、直角な方向に分けられるので、結局、ターゲット１５がアノード電極３１に対して直角な方向の移動量がアノード電極３１の幅Ａ以上、より好ましくはターゲット１５の間隔Ａ’以上であれば、ターゲット１５が円運動する場合や、アノード電極３１に対して斜めに移動する場合であっても、基板１０の表面の全てがアノード電極３１以外の部分と対向することになる。
【００３５】
また、ターゲット１５がスパッタリングされるときには、各磁界形成装置２５もターゲット１５に対して往復移動するようになっている。
図１の符号Ｍは磁界形成装置２５の表面であって、ターゲット１５に向けられた面が位置する第三の平面を示している。
【００３６】
上述したように磁石保持部材２１はターゲット取り付け板１１に対して平行な状態を維持したまま移動するので、第三の平面Ｍはターゲット１５に対して平行に移動することになる。
【００３７】
従って、各磁界形成装置２５の表面が面一であれば、磁界形成装置２５は、ターゲット１５裏面までの距離Ｄ２を変えずに移動するので、磁界形成装置２５の移動に伴いターゲット１５の表面での漏洩磁界の強さが変わることがなく、スパッタリング速度が一定となる。ただし、ターゲット１５上での特定された位置での磁界強度は変化する。
【００３８】
また、各磁界形成装置２５をターゲット１５に対して移動させるときに、各磁界形成装置２５をアノード電極３１の間の位置で移動させれば、磁界形成装置２５がアノード電極３１と対向しないので、磁界により効率良くスパッタリングされる領域がアノード電極３１にかかることがない。
【００３９】
上述したスパッタリング装置１で、ＩＴＯからなるターゲット１５（長さ１３８０ｍｍ、幅２３０ｍｍ、厚さ６ｍｍ）を４つスパッタ源３に配置し、成膜温度２００℃、各ターゲット１５への投入電力がそれぞれ５．７ｋＷ、４．６ｋＷ、４．６ｋＷ、５．７ｋＷ、磁界形成装置２５のスキャン回数７回、成膜圧力が０．６７Ｐａ、アルゴンガスの流量が１００ｓｃｃｍの条件で、長さ８８０ｍｍ、幅６８０ｍｍ、厚さ６ｍｍの基板の表面に推定膜厚１００ｎｍのＩＴＯ薄膜を成膜し、シート抵抗を測定したところ、そのシート抵抗値の分布は２５±３Ω／□の範囲にあり、従来に比べてシート抵抗値のばらつきが小さいことが確認された。
【００４０】
尚、ターゲット取り付け板１１は、支持板１２と、支持板１２の片面に取り付けられた絶縁性の冷却板１４とを有しており、冷却板１４の支持板１２に取り付けられた側の面には溝が設けられ、その溝の内周面と、支持板１２とで囲まれた空間に冷却媒体が流れるように構成されている。カソード電極１３はこの冷却板１２に密着して取り付けられているので、溝の内周面と支持板１２とで囲まれた空間に冷却媒体を流せば、カソード電極１３とターゲット１５とを冷却することができる。
【００４１】
以上は、全てのターゲット１５の表面が基板１０に対して平行に配置された場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図４は基板１０の表面に対して傾斜したターゲット５５を有する第二のスパッタ源５０の間に、上述したスパッタ源３を配置した例を示しており、各スパッタ源３、５０はアノード電極３１、６１が互いに平行になるよう配置されている。
【００４２】
ターゲット１５の表面が全て基板１０と平行にされたスパッタ源３だけでは、基板１０の端部の膜厚が薄くなりやすいが、第二のスパッタ源５０によって、基板１０表面端部に到達するスパッタリング粒子の量が補われるので、基板１０の表面には膜厚分布が均一な膜が形成される。
【００４３】
第二のスパッタ源５０は、ターゲット５５の基板１０に向けられた面が、同一平面内を移動するように、ターゲット５５と、取り付け板５１と、アノード電極５２と、カソード電極５３とが一緒に往復移動するようになっている。従って、ターゲット５５の表面は、基板に対して傾斜した角度を維持したまま、移動するようになっている。図４の符号６９はその往復移動の方向を示している。
【００４４】
第二のスパッタ源５０のターゲット５５の裏面側の位置には磁界形成装置６５が配置されており、ターゲット５５が移動するときには、この磁界形成装置６５もターゲット５５に対して往復移動するので、ターゲット５５の広い領域がスパッタリングされるようになっている。
【００４５】
また、ターゲット５５は往復移動する場合に限られない。図５の符号７０は第三のスパッタ源を示しており、この第三のスパッタ源７０では、ターゲット７５がその表面の中心部分を通る垂線８８がある一点を中心８９として、±θだけ動くように、取り付け板７１と、アノード電極８１と、カソード電極７３と一緒に回転するように構成されている。
【００４６】
上述したスパッタ源３は２つの第三のスパッタ源７０の間に配置され、各スパッタ源３、７０は、アノード電極３１、８１が互いに平行になるよう配置されている。
【００４７】
第三のスパッタ源７０では、磁界形成装置８５はターゲット７５と一緒に回転しながら、ターゲット７５の表面に対して平行に往復移動するので、ターゲット７５の広い領域がスパッタリングされる。
【００４８】
以上は、全てのターゲット１５を一緒に移動させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ターゲット１５同士が衝突しないのであれば、各ターゲット１５を別々の取り付け板に固定して、別々に移動させることもできる。
【００４９】
以上は、ターゲット１５を、基板１０に対してアノード電極３１の幅Ａ以上移動させる場合について説明したが、アノード電極３１とターゲット１５との間の距離が無視できない程大きい場合には、ターゲット１５のアノード電極３１に対して直角方向の移動量を、ターゲット１５とターゲット１５との間隔Ａ’以上することが好ましい。
【００５０】
以上は、基板１０を静止させた状態でスパッタリングを行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基板１０を水平面内で回転させながらスパッタリングする場合や、基板１０とターゲット１５の両方を一緒に移動させる場合も本発明には含まれる。
【００５１】
基板１０とターゲット１５の両方を一緒に移動させる場合には、結局、磁界形成装置２５が、基板１０とターゲット１５の両方に対して相対的に移動することになるので、磁界形成装置２５を静止させたままでもよい。また、磁界形成装置２５が基板１０やターゲット１５に対して相対的に移動するのであれば、基板１０とターゲット１５を移動させると同時に、磁界形成装置２５を移動させてもよい。
【００５２】
また、スパッタリングのときに、各カソード電極１３にそれぞれ異なる大きさの電圧を印加することも可能である。例えば、基板１０の両端に近い位置のカソード電極１３に、他のカソード電極１３よりも大きい電圧を印加すれば、基板１０に形成される膜の膜厚分布がより均一になる。さらに、アノード電極の位置、形状、電位等を適宜変化させることにより膜厚分布を調整することも可能である。
【００５３】
スパッタガスの種類はアルゴンガスに限定されず、キセノン（Ｘｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス等種々のものを用いることができる。また、スパッタガスと一緒に酸素（Ｏ２）ガスのような反応ガスを真空槽２内に供給しながらスパッタリングを行うこともできる。磁界形成装置２５は永久磁石で構成される場合に限定されず、１又は２以上の電磁石で構成された磁界形成装置２５を用いることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、スパッタリング中にターゲットが基板に対して移動するので、基板に形成される膜の膜厚分布と膜質分布が均一になる。また、スパッタリング中に磁界形成装置が基板に対して相対的に移動するので、基板の広い領域がスパッタリングされる。更に、磁界形成装置を基板に対しても相対的に移動するようにすれば、ターゲットが多くスパッタリングされる領域が基板に対して移動するので、基板に形成される膜の膜厚分布がより均一になる。また、磁界形成装置は、アノード電極の間の位置で動くので、アノード電極がスパッタリングされることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリング装置を説明する断面図
【図２】アノード電極とターゲットとの位置関係を説明する平面図
【図３】ターゲットが基板に対して移動するときの位置関係を説明する断面図
【図４】第二のスパッタ源を説明する断面図
【図５】第三のスパッタ源を説明する断面図
【図６】従来技術のスパッタ源を説明する断面図
【図７】従来技術のスパッタ源を用いた場合の膜質分布を説明するグラフ
【符号の説明】
１……スパッタリング装置 ２……真空槽 ３……スパッタ源 ７……基板ホルダ １０……基板（成膜対象物） １１……ターゲット取り付け板１３……カソード電極 １５……ターゲット ２１……磁石保持部材
２５……磁界形成装置 ３１……アノード電極 ４１……移動装置
【発明の属する技術分野】
本発明はマグネトロンスパッタリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、成膜対象物である基板の大型化に伴い、スパッタ源も大型のものが要求されるが、ターゲットの大型化は困難であるため、図６に示すように、小型のターゲット１１５を複数個有するスパッタ源１０３が考案されている。このスパッタ源１０３のターゲット１１５は、同一平面上に並べられ、各ターゲット１１５の間にアノード電極１１３が配置されている。
【０００３】
各ターゲット１１５の表面は成膜対象物である基板に向けられ、裏面側には磁界形成装置１２５がそれぞれ配置されており、スパッタ源１０３が置かれた真空槽内にスパッタガスを導入し、各アノード電極１１３を接地電位に置いた状態で、各ターゲット１１５に同時に電圧を印加すると、磁界形成装置１２５によって形成される磁界によって電子がターゲットの表面近傍に拘束され、ターゲット１１５がスパッタされる。
【０００４】
しかしながら、このスパッタ源１０３ではターゲット１１５の間にアノード電極１１３を配置するため、アノード電極１１３の分だけターゲット１１５間の隙間が大きくなり、基板のターゲット間の隙間と対向する部分の膜質が、ターゲットと対向する部分の膜質と異なることがある。
【０００５】
例えば、長さ１３８０ｍｍ、幅２３０ｍｍ、厚さ６ｍｍのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなるターゲットを４つ用い、各ターゲットの間にアノード電極を配置し、成膜温度が２００℃、各ターゲットに印加する直流電力がそれぞれ５．７ｋＷ、４．６ｋＷ、４．６ｋＷ、５．７ｋＷ、磁石部材のスキャン回数７回、成膜圧力が０．６７Ｐａ、アルゴンガスの流量が１００ｓｃｃｍの条件で、長さ８８０ｍｍ、幅６８０ｍｍ、厚さ６ｍｍの基板の表面に推定膜厚１００ｎｍのＩＴＯ薄膜を成膜したところ、図７に示すようにターゲットの隙間と対向する位置でシート抵抗値が高く、シート抵抗値の分布は２５±１０Ω／□であった。このように、従来技術のスパッタ源では、形成される膜の膜質のばらつきが大きく、膜質が均一な薄膜を大型基板に形成することは困難であった。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６，２８４，１０６号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，０９３，２９３号明細書
【０００７】
【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、大型基板に膜質分布が均一な薄膜を形成する技術を提供するものである。
【０００８】
【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、複数のターゲットが一緒にスパッタリングされるスパッタ源であって、該スパッタ源は、細長のアノード電極がターゲット取付板の表面に複数本配置され、前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極が配置され、前記各ターゲットは、前記カソード電極上に配置され、前記ターゲット取付板の裏面側であって、前記各ターゲットの真裏位置には磁界形成装置がそれぞれ配置され、前記各アノード電極と前記各ターゲットは、前記ターゲット取付板に対して固定され、前記各磁界形成装置と前記ターゲット取付板とは相対的に移動可能に構成されたスパッタ源である。
請求項２記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、成膜対象物が配置されるホルダと、前記真空槽内の前記ホルダと対向する位置に配置され、複数のターゲットが設けられたスパッタ源とを有し、前記各ターゲットが一緒にスパッタリングされるスパッタリング装置であって、該スパッタ源は、細長のアノード電極がターゲット取付板の表面に複数本配置され、前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極がそれぞれ配置され、前記ターゲットは、前記各カソード電極上に配置され、前記ターゲット取付板の裏面側には磁石保持部材が配置され、前記磁石保持部材上の前記各ターゲットの真裏位置には、前記各ターゲットの表面に磁界を形成する磁界形成装置がそれぞれ配置され、前記ターゲット取付板と前記磁石保持部材は、移動装置に接続され、前記移動装置は、前記ターゲットを、前記各ターゲットの表面が位置する平面と平行な方向に、前記ホルダに対して移動させると共に、前記磁界形成装置を前記ターゲットに対して相対的に移動させるように構成されたスパッタリング装置である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のスパッタリング装置であって、前記移動装置は、前記磁界形成装置を前記ホルダに対して相対的に移動させるように構成されたスパッタリング装置である。
請求項４記載の発明は、前記各アノード電極は互いに平行に配置されたスパッタリング装置であって、前記移動装置は、前記各ターゲットを、前記アノード電極とは略垂直な方向に往復移動させるように構成されたスパッタリング装置である。
請求項５記載の発明は、請求項２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、前記移動装置は、前記ターゲットの前記アノード電極に対して直角な方向の移動量を、前記アノード電極の幅以上にするように構成されたスパッタリング装置である。
請求項６記載の発明は、請求項２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、前記移動装置は、前記磁界形成装置を移動させる場合に、前記磁界形成装置が前記アノード電極の真裏に位置しないように、前記磁界形成装置を前記アノード電極と前記アノード電極の間の範囲で移動させるスパッタリング装置である。
請求項７記載の発明は、細長のアノード電極が複数本略同一平面上に配置され、前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極が配置され、前記カソード電極上にはターゲットがそれぞれ配置され、前記各ターゲットの裏面側には、前記ターゲット表面に磁界を形成する磁界形成装置がそれぞれ配置されたスパッタ源を用い、成膜対象物を前記各ターゲットの表面に対向して配置し、前記各ターゲットをスパッタして前記各ターゲットから一緒にスパッタリング粒子を放出させ、前記成膜対象物表面に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、前記スパッタリング中に、前記各ターゲット表面が位置する平面と、前記成膜対象物の表面が位置する平面との間の距離を変えずに、前記各ターゲットを前記成膜対象物に対して移動させると共に、前記磁界形成装置と前記各ターゲットの前記裏面との間の距離を変えずに、前記磁界形成装置と前記ターゲットとを相対的に移動させるスパッタリング方法である。
請求項８記載の発明は、請求項７記載のスパッタリング方法であって、前記磁界形成装置と前記成膜対象物とを相対的に移動させるスパッタリング方法である。
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８のいずれか１項記載のスパッタリング方法であって、前記各アノード電極の幅は略等しく、前記各アノード電極は互いに平行に配置され、前記ターゲットの前記成膜対象物に対する移動量は、前記アノード電極の幅方向と平行な成分が、前記アノード電極の幅よりも大きくされたスパッタリング方法である。
請求項１０記載の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載のスパッタリング方法であって、前記各ターゲットを前記各アノード電極と一緒に同じ方向に移動させるスパッタリング方法である。
請求項１１記載の発明は、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項記載のスパッタリング方法であって、前記磁界形成装置が前記アノード電極の真裏に位置しないように、前記磁界形成装置を前記アノード電極と前記アノード電極の間の範囲で移動させるスパッタリング方法である。
【０００９】
本発明は上記のように構成されており、カソード電極とカソード電極の間の位置にアノード電極が配置されている。従って、カソード電極とアノード電極とは近接しており、各カソード電極に、アノード電極に対して負の高電圧や交流電圧を印加すると、各カソード電極上に位置するターゲットの表面に均一なプラズマが形成されるようになっている。
【００１０】
各カソード電極上に同じ材料で構成されたターゲットを配置し、各カソード電極に同じ大きさの電圧を印加すると、各ターゲットのスパッタリング速度は同一になる。
【００１１】
各ターゲットに対向させ、１枚の大口径基板を配置し、各ターゲットを基板に対して移動させる場合、各ターゲットを、アノード電極の幅以上移動させると、基板のどの位置であってもアノード電極と対向したままの部分はなくなり、全ての部分がターゲットと対向するようになるから、基板表面に膜厚や膜質分布が均一な薄膜を形成することができる。
【００１２】
幅が異なるアノード電極がある場合、各ターゲットの移動量は、最大の幅以上にする。各ターゲットとアノード電極の間の距離が無視できないほど大きい場合、各ターゲットの移動量はターゲット同士の間隔以上にするとよい。
【００１３】
更に、各ターゲットの裏面側に配置された磁界形成装置は、各ターゲットに対して相対的に移動しながらスパッタリングが行われるようになっており、その結果、ターゲットの広い領域がスパッタリングされ、ターゲットの使用効率が向上する。
【００１４】
更に、各磁界形成装置が、ターゲットに対して相対移動し、且つ、成膜対象の基板に対して相対移動するようにすると、各磁界形成装置によって形成される磁界が基板に対して相対移動し、その結果、基板表面に形成される薄膜の膜厚分布が一層均一になる。
【００１５】
各磁界形成装置は、アノード電極の真裏に位置しないように、アノード電極とアノード電極の間の範囲で移動するため、アノード電極表面に強磁界が形成されず、アノード電極がスパッタされないようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１の符号１は本発明のスパッタ源を用いた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１は、真空槽２と、真空槽２内部の天井側に配置された基板ホルダ７と、真空槽２内部の基板ホルダ７の下方の対向する位置に配置されたスパッタ源３とを有している。
【００１７】
スパッタ源３はターゲット取り付け板１１を有している。ターゲット取り付け板１１上には、細長のアノード電極３１が複数本互いに平行に離間して配置されている。各アノード電極３１の両端には図２に示すように細長の接続電極３２が配置されている。各アノード電極３１と、両端の接続電極３２とは互いに接続されており、それら電極３１、３２によって開口３９が形成されている。
【００１８】
各開口３９内部には、カソード電極１３がアノード電極３１及び接続電極３２に接触しないように配置されており、従って、各カソード電極１３はアノード電極３１とアノード電極３１との間に位置している。
【００１９】
各カソード電極１３上には、ターゲット１５が、カソード電極１３と同様にアノード電極３１や接続電極３２に接触しないように配置されている。ターゲット１５は開口３９よりも小径に形成されており、ターゲット１５は開口３９の中央部分に位置するため、ターゲット１５の表面であって、カソード電極１３とは反対側の面は、開口３９内に露出している。
【００２０】
各ターゲット１５の表面は面一にされており、後述する基板を基板ホルダ７に保持させた状態では、基板がターゲット１５の表面と平行配置されてるようになっている。ターゲット取り付け板１１の裏面位置であって、カソード電極１３とは反対側の位置には、板状の磁石保持部材２１がターゲット取り付け板１１と略平行に配置されている。
【００２１】
磁石保持部材２１上であって、ターゲット取り付け板１１と磁石保持部材２１との間の位置には複数の磁界形成装置２５が配置されている。各磁界形成装置２５はカソード電極１３及びターゲット１５の真裏に位置しており、結局、ターゲット取り付け板１１とカソード電極１３とを挟んで、ターゲット１５と磁界形成装置２５が互いに対向している。
【００２２】
磁界形成装置２５の幅は、カソード電極１３やターゲット１５の幅よりも小さく、後述するように、磁界形成装置２５が静止した状態では、磁界形成装置２５はターゲット１５の真裏に位置する。このスパッタリング装置１は、真空槽２外部に配置された移動装置４１を有している。移動装置４１は第一、第二のモータ４２ａ、４２ｂを有している。
【００２３】
ターゲット取り付け板１１と磁石保持部材２１は、動力伝達部材４３ａ、４３ｂを介して第一、第二のモータ４２ａ、４２ｂに接続されており、第一、第二のモータ４２ａ、４２ｂを動作させると、第一、第二のモータ４２ａ、４２ｂの動力が動力伝達部材４３ａ、４３ｂによってターゲット取り付け板１１と磁石保持部材２１に伝達され、ターゲット取り付け板１１と磁石保持部材２１が互いに平行な状態を維持したまま移動するようになっている。
【００２４】
ターゲット取り付け板１１上のアノード電極３１、カソード電極１３、及びターゲット１５はそれぞれターゲット取り付け板１１に対して固定されており、上述したように第一のモータ４２ａを動作させてターゲット取り付け板１１を移動させると、アノード電極３１とカソード電極１３とターゲット１５とが一緒に同じ方向に動くようになっている。
【００２５】
磁界形成装置２５は１又は２以上の永久磁石で構成されており、各磁石は磁石取り付け部材２１にそれぞれ固定されているので、上述したように第二のモータ４２ｂを動作させ、磁石保持部材２１を移動させると、各磁界形成装置２５が一緒に同じ方向に動くようになっている。
【００２６】
真空槽２外には真空排気系９とスパッタガス供給系８が配置されており、真空排気系９によって、真空槽２内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。真空槽２内の真空雰囲気を維持したまま、成膜対象物である基板を真空槽２内に搬入し、基板ホルダ７に保持させる。次いで、スパッタガス供給系８からスパッタガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを真空槽２内部に導入し、所定圧力の成膜雰囲気を形成する。
【００２７】
このスパッタリング装置１では、アノード電極３１と真空槽２は接地電位に置かれており、真空槽２内部の成膜雰囲気を維持したまま、各カソード電極１３に同じ負電圧を印加すると、各ターゲット１５の表面がそれぞれスパッタリングされ、各ターゲット１５から放出されるスパッタリング粒子が同じ基板１０の表面に到達する。
【００２８】
ターゲット１５がスパッタリングされるときには、基板１０は静止した状態で基板ホルダ７に保持されているが、移動装置４１によって、ターゲット取り付け板１１が基板１０に対して移動している。
【００２９】
図１の符号Ｓは基板１０のスパッタ源３と対向する側の面が位置する第一の平面を示し、符号Ｔはターゲット１５の表面がそれぞれ位置する第二の平面を示している。
【００３０】
ターゲット取り付け板１１は、移動装置４１によって各ターゲット１５の表面が第二の平面Ｔを平行な方向を移動するようにされており、ターゲット１５の表面が全て同一平面内に位置するならば、各ターゲット１５の表面がその第二の平面Ｔ内を移動する。
【００３１】
従って、各ターゲット１５は第一の平面Ｓと第二の平面Ｔとの間の距離Ｄ１を変えずに移動するので、アノード電極３１の幅をＡとすると、各ターゲット１５をアノード電極３１と垂直な方向に幅Ａ以上移動させれば、基板１０の表面は全てアノード電極３１以外の部分と対向することになる。ここでは、アノード電極３１とターゲット１５との間の距離は十分に小さく、ターゲット１５とターゲット１５との間の間隔をＡ’とすると間隔Ａ’はアノード電極１３の幅Ａと略等しいので、アノード電極３１の幅Ａ以上ターゲット１５を移動させれば、基板１０の表面全てがターゲット１５と対向することになる。
【００３２】
図３の符号（ａ）〜（ｃ）は各ターゲット１５を往復移動させたときの状態を示しており、図３では図の紙面左右方向にターゲット１５が往復するとすると、（ａ）はターゲット１５が左方向に移動したときであり、（ｃ）はターゲット１５が右方向に移動したときであり、（ｂ）はその中間の状態を示している。
【００３３】
ターゲット１５はアノード電極３１の幅方向に対して、左方向と右方向の両方に移動するから、ターゲット１５の移動量がアノード電極の幅方向の中心を原点として、その幅方向に左Ａ／２（＋Ａ／２）、右Ａ／Ａ（−Ａ／２）になるようにターゲット１５を往復移動させると、ターゲット１５のアノード電極３１の幅方向の移動量はアノード電極の幅（Ａ）と等しくなる。
【００３４】
ターゲット１５がアノード電極３１に対して垂直でない方向に移動する場合であっても、その移動量はアノード電極３１に平行な方向と、直角な方向に分けられるので、結局、ターゲット１５がアノード電極３１に対して直角な方向の移動量がアノード電極３１の幅Ａ以上、より好ましくはターゲット１５の間隔Ａ’以上であれば、ターゲット１５が円運動する場合や、アノード電極３１に対して斜めに移動する場合であっても、基板１０の表面の全てがアノード電極３１以外の部分と対向することになる。
【００３５】
また、ターゲット１５がスパッタリングされるときには、各磁界形成装置２５もターゲット１５に対して往復移動するようになっている。
図１の符号Ｍは磁界形成装置２５の表面であって、ターゲット１５に向けられた面が位置する第三の平面を示している。
【００３６】
上述したように磁石保持部材２１はターゲット取り付け板１１に対して平行な状態を維持したまま移動するので、第三の平面Ｍはターゲット１５に対して平行に移動することになる。
【００３７】
従って、各磁界形成装置２５の表面が面一であれば、磁界形成装置２５は、ターゲット１５裏面までの距離Ｄ２を変えずに移動するので、磁界形成装置２５の移動に伴いターゲット１５の表面での漏洩磁界の強さが変わることがなく、スパッタリング速度が一定となる。ただし、ターゲット１５上での特定された位置での磁界強度は変化する。
【００３８】
また、各磁界形成装置２５をターゲット１５に対して移動させるときに、各磁界形成装置２５をアノード電極３１の間の位置で移動させれば、磁界形成装置２５がアノード電極３１と対向しないので、磁界により効率良くスパッタリングされる領域がアノード電極３１にかかることがない。
【００３９】
上述したスパッタリング装置１で、ＩＴＯからなるターゲット１５（長さ１３８０ｍｍ、幅２３０ｍｍ、厚さ６ｍｍ）を４つスパッタ源３に配置し、成膜温度２００℃、各ターゲット１５への投入電力がそれぞれ５．７ｋＷ、４．６ｋＷ、４．６ｋＷ、５．７ｋＷ、磁界形成装置２５のスキャン回数７回、成膜圧力が０．６７Ｐａ、アルゴンガスの流量が１００ｓｃｃｍの条件で、長さ８８０ｍｍ、幅６８０ｍｍ、厚さ６ｍｍの基板の表面に推定膜厚１００ｎｍのＩＴＯ薄膜を成膜し、シート抵抗を測定したところ、そのシート抵抗値の分布は２５±３Ω／□の範囲にあり、従来に比べてシート抵抗値のばらつきが小さいことが確認された。
【００４０】
尚、ターゲット取り付け板１１は、支持板１２と、支持板１２の片面に取り付けられた絶縁性の冷却板１４とを有しており、冷却板１４の支持板１２に取り付けられた側の面には溝が設けられ、その溝の内周面と、支持板１２とで囲まれた空間に冷却媒体が流れるように構成されている。カソード電極１３はこの冷却板１２に密着して取り付けられているので、溝の内周面と支持板１２とで囲まれた空間に冷却媒体を流せば、カソード電極１３とターゲット１５とを冷却することができる。
【００４１】
以上は、全てのターゲット１５の表面が基板１０に対して平行に配置された場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図４は基板１０の表面に対して傾斜したターゲット５５を有する第二のスパッタ源５０の間に、上述したスパッタ源３を配置した例を示しており、各スパッタ源３、５０はアノード電極３１、６１が互いに平行になるよう配置されている。
【００４２】
ターゲット１５の表面が全て基板１０と平行にされたスパッタ源３だけでは、基板１０の端部の膜厚が薄くなりやすいが、第二のスパッタ源５０によって、基板１０表面端部に到達するスパッタリング粒子の量が補われるので、基板１０の表面には膜厚分布が均一な膜が形成される。
【００４３】
第二のスパッタ源５０は、ターゲット５５の基板１０に向けられた面が、同一平面内を移動するように、ターゲット５５と、取り付け板５１と、アノード電極５２と、カソード電極５３とが一緒に往復移動するようになっている。従って、ターゲット５５の表面は、基板に対して傾斜した角度を維持したまま、移動するようになっている。図４の符号６９はその往復移動の方向を示している。
【００４４】
第二のスパッタ源５０のターゲット５５の裏面側の位置には磁界形成装置６５が配置されており、ターゲット５５が移動するときには、この磁界形成装置６５もターゲット５５に対して往復移動するので、ターゲット５５の広い領域がスパッタリングされるようになっている。
【００４５】
また、ターゲット５５は往復移動する場合に限られない。図５の符号７０は第三のスパッタ源を示しており、この第三のスパッタ源７０では、ターゲット７５がその表面の中心部分を通る垂線８８がある一点を中心８９として、±θだけ動くように、取り付け板７１と、アノード電極８１と、カソード電極７３と一緒に回転するように構成されている。
【００４６】
上述したスパッタ源３は２つの第三のスパッタ源７０の間に配置され、各スパッタ源３、７０は、アノード電極３１、８１が互いに平行になるよう配置されている。
【００４７】
第三のスパッタ源７０では、磁界形成装置８５はターゲット７５と一緒に回転しながら、ターゲット７５の表面に対して平行に往復移動するので、ターゲット７５の広い領域がスパッタリングされる。
【００４８】
以上は、全てのターゲット１５を一緒に移動させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ターゲット１５同士が衝突しないのであれば、各ターゲット１５を別々の取り付け板に固定して、別々に移動させることもできる。
【００４９】
以上は、ターゲット１５を、基板１０に対してアノード電極３１の幅Ａ以上移動させる場合について説明したが、アノード電極３１とターゲット１５との間の距離が無視できない程大きい場合には、ターゲット１５のアノード電極３１に対して直角方向の移動量を、ターゲット１５とターゲット１５との間隔Ａ’以上することが好ましい。
【００５０】
以上は、基板１０を静止させた状態でスパッタリングを行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基板１０を水平面内で回転させながらスパッタリングする場合や、基板１０とターゲット１５の両方を一緒に移動させる場合も本発明には含まれる。
【００５１】
基板１０とターゲット１５の両方を一緒に移動させる場合には、結局、磁界形成装置２５が、基板１０とターゲット１５の両方に対して相対的に移動することになるので、磁界形成装置２５を静止させたままでもよい。また、磁界形成装置２５が基板１０やターゲット１５に対して相対的に移動するのであれば、基板１０とターゲット１５を移動させると同時に、磁界形成装置２５を移動させてもよい。
【００５２】
また、スパッタリングのときに、各カソード電極１３にそれぞれ異なる大きさの電圧を印加することも可能である。例えば、基板１０の両端に近い位置のカソード電極１３に、他のカソード電極１３よりも大きい電圧を印加すれば、基板１０に形成される膜の膜厚分布がより均一になる。さらに、アノード電極の位置、形状、電位等を適宜変化させることにより膜厚分布を調整することも可能である。
【００５３】
スパッタガスの種類はアルゴンガスに限定されず、キセノン（Ｘｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス等種々のものを用いることができる。また、スパッタガスと一緒に酸素（Ｏ２）ガスのような反応ガスを真空槽２内に供給しながらスパッタリングを行うこともできる。磁界形成装置２５は永久磁石で構成される場合に限定されず、１又は２以上の電磁石で構成された磁界形成装置２５を用いることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、スパッタリング中にターゲットが基板に対して移動するので、基板に形成される膜の膜厚分布と膜質分布が均一になる。また、スパッタリング中に磁界形成装置が基板に対して相対的に移動するので、基板の広い領域がスパッタリングされる。更に、磁界形成装置を基板に対しても相対的に移動するようにすれば、ターゲットが多くスパッタリングされる領域が基板に対して移動するので、基板に形成される膜の膜厚分布がより均一になる。また、磁界形成装置は、アノード電極の間の位置で動くので、アノード電極がスパッタリングされることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリング装置を説明する断面図
【図２】アノード電極とターゲットとの位置関係を説明する平面図
【図３】ターゲットが基板に対して移動するときの位置関係を説明する断面図
【図４】第二のスパッタ源を説明する断面図
【図５】第三のスパッタ源を説明する断面図
【図６】従来技術のスパッタ源を説明する断面図
【図７】従来技術のスパッタ源を用いた場合の膜質分布を説明するグラフ
【符号の説明】
１……スパッタリング装置 ２……真空槽 ３……スパッタ源 ７……基板ホルダ １０……基板（成膜対象物） １１……ターゲット取り付け板１３……カソード電極 １５……ターゲット ２１……磁石保持部材
２５……磁界形成装置 ３１……アノード電極 ４１……移動装置
Claims (11)
- 複数のターゲットが一緒にスパッタリングされるスパッタ源であって、
該スパッタ源は、細長のアノード電極がターゲット取付板の表面に複数本配置され、
前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極が配置され、
前記各ターゲットは、前記カソード電極上に配置され、
前記ターゲット取付板の裏面側であって、前記各ターゲットの真裏位置には磁界形成装置がそれぞれ配置され、
前記各アノード電極と前記各ターゲットは、前記ターゲット取付板に対して固定され、
前記各磁界形成装置と前記ターゲット取付板とは相対的に移動可能に構成されたスパッタ源。 - 真空槽と、
前記真空槽内に配置され、成膜対象物が配置されるホルダと、
前記真空槽内の前記ホルダと対向する位置に配置され、複数のターゲットが設けられたスパッタ源とを有し、前記各ターゲットが一緒にスパッタリングされるスパッタリング装置であって、
該スパッタ源は、細長のアノード電極がターゲット取付板の表面に複数本配置され、
前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極がそれぞれ配置され、
前記ターゲットは、前記各カソード電極上に配置され、
前記ターゲット取付板の裏面側には磁石保持部材が配置され、
前記磁石保持部材上の前記各ターゲットの真裏位置には、前記各ターゲットの表面に磁界を形成する磁界形成装置がそれぞれ配置され、
前記ターゲット取付板と前記磁石保持部材は、移動装置に接続され、
前記移動装置は、前記ターゲットを、前記各ターゲットの表面が位置する平面と平行な方向に、前記ホルダに対して移動させると共に、前記磁界形成装置を前記ターゲットに対して相対的に移動させるように構成されたスパッタリング装置。 - 前記移動装置は、前記磁界形成装置を前記ホルダに対して相対的に移動させるように構成された請求項２記載のスパッタリング装置。
- 前記各アノード電極は互いに平行に配置された請求項２又は請求項３のいずれか１項記載のスパッタリング装置であって、
前記移動装置は、前記各ターゲットを、前記アノード電極とは略垂直な方向に往復移動させるように構成されたスパッタリング装置。 - 前記移動装置は、前記ターゲットの前記アノード電極に対して直角な方向の移動量を、前記アノード電極の幅以上にするように構成された請求項２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。
- 前記移動装置は、前記磁界形成装置を移動させる場合に、前記磁界形成装置が前記アノード電極の真裏に位置しないように、前記磁界形成装置を前記アノード電極と前記アノード電極の間の範囲で移動させる請求項２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。
- 細長のアノード電極が複数本略同一平面上に配置され、
前記アノード電極と前記アノード電極の間の位置にはカソード電極が配置され、
前記カソード電極上にはターゲットがそれぞれ配置され、
前記各ターゲットの裏面側には、前記ターゲット表面に磁界を形成する磁界形成装置がそれぞれ配置されたスパッタ源を用い、
成膜対象物を前記各ターゲットの表面に対向して配置し、
前記各ターゲットをスパッタして前記各ターゲットから一緒にスパッタリング粒子を放出させ、前記成膜対象物表面に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、
前記スパッタリング中に、
前記各ターゲット表面が位置する平面と、前記成膜対象物の表面が位置する平面との間の距離を変えずに、前記各ターゲットを前記成膜対象物に対して移動させると共に、前記磁界形成装置と前記各ターゲットの前記裏面との間の距離を変えずに、前記磁界形成装置と前記ターゲットとを相対的に移動させるスパッタリング方法。 - 前記磁界形成装置と前記成膜対象物とを相対的に移動させる請求項７記載のスパッタリング方法。
- 前記各アノード電極の幅は略等しく、前記各アノード電極は互いに平行に配置され、前記ターゲットの前記成膜対象物に対する移動量は、前記アノード電極の幅方向と平行な成分が、前記アノード電極の幅よりも大きくされた請求項７又は請求項８のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
- 前記各ターゲットを前記各アノード電極と一緒に同じ方向に移動させる請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
- 前記磁界形成装置が前記アノード電極の真裏に位置しないように、前記磁界形成装置を前記アノード電極と前記アノード電極の間の範囲で移動させる請求項７乃至請求項１０のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
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