JP4623837B2

JP4623837B2 - Magnetron sputtering equipment

Info

Publication number: JP4623837B2
Application number: JP2001020126A
Authority: JP
Inventors: 知子松田; 英利下川; 和男平田
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2021-01-29
Also published as: JP2002220663A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の自公転機構を有するマグネトロンスパッタリング装置に係り、特に、低温成膜を可能とするとともに、ターゲットの寿命に至るまでの間を通して、高い膜厚均一性を継続して得ることができるマグネトロンスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネトロンスパッタリング法による薄膜形成は、高品質の膜が得られ、しかも高速成膜が可能であることから、様々な分野で実用化されている。半導体デバイスや電子部品等の製造においても例外でなく、これらデバイス等の特性を左右する重要な技術として位置づけられている。
半導体デバイスや電子部品等は近年その高性能化及び高集積化（微細化）が急速に進み、薄膜の品質及びその形成条件等についてもより厳しい要求がなされ、例えば基板や薄膜自体の制約から成膜時の基板温度の低温化やより薄膜均一性の一層の向上が求められている。また、デバイス等の低コスト化のため、以上の要求を満たした上で、複数基板の同時成膜を可能としたスループットの高い生産装置が望まれている。
【０００３】
この事情を、携帯端末の送受信回路のキーデバイスとして用いられている表面弾性波（ＳＡＷ）フィルターを例に挙げて説明する。
ＳＡＷフィルターは、ＬＴＯ基板（リチウムタンタルオキサイド；ＬｉＴａＯ₃）のような強誘電体基板上に櫛型形状の入力及び出力電極を形成したものである。入力電極に高周波電圧を印加すると、入力電極と強誘電体との接触面において強誘電体表面に歪みが生じ、表面弾性波が発生する。この表面弾性波は、強誘電体表面を伝播し、出力電極において電圧として出力される。この伝播される表面弾性波は、入力側および出力側の櫛型電極の形状に応じた周波数だけが通過するので、フィルターとして利用することができる。表面弾性波の周波数は、櫛型電極の膜厚とそのパターン形状により決定されるため、電極の膜厚均一性、膜質（比抵抗）等はフィルター特性上極めて重要となる。例えば膜厚分布に関しては、高歩留まりの生産を行うには、±０.５％又はそれ以下の均一性が望まれており、生産性向上の観点から、このような均一性の高い薄膜を多数の基板に同時成膜可能な生産装置が必要となる。
【０００４】
また、電極材料としては、エレクトロンマイグレーション及びストレスマイグレーション耐性の高いＡｌＣｕ（例えば１％Ｃｕ）材料が好適に用いられるが、この薄膜は、成膜温度の上昇により膜中のＣｕ元素の形態が変わって比抵抗等が変化するため、できるだけ低温で成膜する必要がある。さらに、ＬＴＯ基板は焦電性を有しているため、成膜中の温度上昇によって自発分極が変化して基板ホルダーへ貼り付いてしまう場合がある。これは、すみやかな基板搬送を妨害し、生産性を著しく低下させてしまうことからも基板の温度上昇を抑制した薄膜形成法が必要となる。
以上述べたように、ＳＡＷフィルターを高い歩留まりで生産するには、高均一性薄膜の低温成膜が不可欠となり、その技術開発に向けて種々の検討が精力的に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、まず、薄膜均一性及び高スループット生産の観点からスパッタリング方式及びその装置構成の検討を行い、図８に示すように、複数の基板１６をターゲット３に対向させて回転させるとともに、ターゲットの周りに公転させる自公転成膜方式を採用し、ターゲットと基板との位置関係及び公転軌道を適切に選択することにより、５枚の１００ｍｍ径基板上に±０.５％以下の膜厚均一性を有するＡｌＣｕ薄膜の同時成膜を可能とした（特願２０００−６５４２８）。
【０００６】
しかし、成膜を繰り返し行うとターゲットは侵食され、そのエロージョン形状は変化するため膜厚分布も徐々に変化する。図８に示したマグネトロンカソードは、ターゲット侵食を均一化させるためにマグネット１９を回転軸２０の周りに回転させる回転機構を設けているが、この場合であっても、初期状態と終了時のエロージョン形状は、図９に示したように変化し、エロージョンが深さによりスパッタ粒子の放出角度が異なるため、±０.５％以下という高い膜厚均一性を得るのが難かしくなる。そこで、膜厚分布の均一性を維持するために、定期的に、ターゲット−基板間距離やマグネット−ターゲット間距離等の調整を行い膜厚分布を修正する必要があるが、装置の構造上可変できる範囲が限定され均一性の修正ができない場合がある。また、これらの調整作業は試行錯誤的要素を含み、長時間を要するという問題がある。
【０００７】
さらに、図８の装置では、成膜中に基板温度が上昇し、基板の貼りつき等上述した問題が起こりやすくなる。基板温度上昇の防止には、基板ホルダに冷却機構を取り付けるのが一般的ではあるが、自公転方式の基板ホルダの機構は複雑でこれに冷却機構を取り付けるのは容易でなく、基板自公転機構がより複雑、大型化し、大幅なコストアップを招かざるを得なくなる。また、ターゲット−基板間距離や公転径を大きくする対策もあるが、装置の大型化、成膜速度の低下、不純物の膜への混入確率の増加という問題が多く生じるわりにはそれほどの効果得られていない。
【０００８】
この基板温度上昇の要因としては、基板への荷電粒子の衝撃・流入やターゲットの輻射熱等が挙げられ、特に、マグネトロンスパッタリング方式では、マグネトロンカソードからの漏れ磁界にのって基板に流入する電子の寄与が大きくなるという事実がある。
そこで、本発明者は、基板の温度上昇を抑える方策について種々の調査検討を行った。例えば、特公昭６１−２７４６３号公報には真空室外周に電磁石コイルを配置し、マグネトロンカソードからの漏れ磁界を打ち消して基板への電子流入を防止するとともに、基板ホルダに正電圧を印加してイオンの流入を防止する方法が開示されている。また、特開平１−３０９９６６号公報には、基板裏面に磁石を配置して、同様にマグネトロンカソードからの漏れ磁界を打ち消す方法が提案されている。しかしながら、これらの方法は、漏れ磁界を打ち消すための磁界強度によってプラズマ状態が変化してしまうため磁界強度の調整が難しく、また、ターゲットのエロージョンに応じて定期的にこの調整を行う必要がある等の欠点がある。
【０００９】
また、ターゲット中心部に補助電極をターゲット面を突出するように裏側から挿入配置し、これに正の電圧を印加するとともに、ターゲット周辺に陽極を配置し、基板への電子流入を防止したマグネトロンスパッタリング装置も開示されているが（特公昭６１−２７４６４号公報）、このように補助電極を配置すると安定した放電の維持が容易でなく、また補助電極や陽極に膜が付着しこれが剥離して薄膜中に混入しピンホールの原因となるという問題や補助電極がスパッタされて薄膜に混入してしまうという問題がある。
【００１０】
その他、特開平３−２１５６６４号公報には、ターゲット周辺に、電子をトラップさせるための絶縁体シールドを配置したスパッタリング装置が開示されている。この方法は、電子をトラップしてプラズマのシース電圧が低く抑えることによりターゲット温度を低くするためのものであり、ターゲットの輻射熱に起因する基板温度上昇はある程度抑えられるものの、漏れ磁界にのって基板に流入する電子を阻止する効果は小さい。また、このためには、ターゲットの１／５程度を絶縁体シールドで覆う必要があることから、ターゲットの利用効率が低くなり、しかも絶縁体シールドに付着する膜が剥離してパーティクル発生源になるという問題がある。
【００１１】
以上述べてきたように、従来の基板温度上昇を防止する方策には一長一短があり、ピンホールフリーの高品質薄膜の低温成膜を行うに適した方法、装置とは言えず、上述した要求に応えることはできていないのが現状である。なお、以上はＳＡＷフィルターの電極形成について述べてきたが、例えば、低温プロセスへの移行が検討されている半導体製造プロセスにおいても事情は全く同じである。
【００１２】
このような状況において、本発明は、基板自公転方式の優れた特徴を生かし、薄膜均一性及び高い生産性を維持しつつ、効果的に荷電粒子等の流入や輻射熱を遮断して低温成膜を可能とするマグネトロンスパッタリング装置を提供することを目的とする。
また、簡単な操作で、ターゲットの使用開始から寿命に至るまで、膜厚均一性に優れた薄膜の形成を継続できるマグネトロンスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の第１のマグネトロンスパッタリング装置は、ターゲットを取り付けたマグネトロンカソードと該ターゲットに対向して自公転可能に配置された複数の基板ホルダとを有し、該基板ホルダ上に載置される基板を自公転させながら薄膜を形成するマグネトロンスパッタリング装置であって、前記ターゲット中心軸と前記基板ホルダの公転軸とを一致させ、前記中心軸を中心とした開口を有する中間体を前記ターゲットを取り囲んで配置し、前記中間体の開口径を前記基板の最外周点の軌道径及び前記ターゲットの直径のいずれか小さい方よりも小さくし、かつ前記中間体が、前記ターゲットの中心と前記基板の最外周点とを結ぶ直線と交わるように設けられていることを特徴とする。このように、ターゲットの中心軸と同軸に基板ホルダの公転軸を配置し、基板を自公転させる構成としたため、極めて膜厚均一性に優れた薄膜形成を同時に複数の基板について行うことができる。また、ターゲットと基板の間にプラズマを包囲するように中間体を設け、基板の少なくとも一部を覆って基板に垂直入射する粒子等を低減する開口形状としたため、高エネルギ荷電粒子や輻射熱の基板への入射が制限され、基板温度の上昇を抑制することが可能となる。また、前記中間体の開口径を、前記ターゲットの中心と前記基板の最外周点とを結ぶ直線が前記中間体に交わる交点と前記ターゲット中心軸との距離の２倍とすることにより、基板温度上昇を抑えた上に、膜厚均一性を更に向上させることができる。
【００１５】
以上のスパッタリング装置にいて、中間体の開口径は、基板中心の軌道径（即ち、公転軌道径）より小さくするのが好ましく、さらには基板の最内周点の軌道径以下とするのがより好ましい。公転軌道径以下とすることにより垂直入射粒子に常に曝される基板部分はなくなり温度上昇防止効果はより向上し、基板全体を覆うことによりこの効果は大きく向上する。
【００１７】
本発明のマグネトロンスパッタリング装置において、前記中間体のターゲット側の表面は、角のない曲面形状とし、かつ粗面とするのが好ましく、また、少なくともターゲット側表面を、ＡｌあるいはＡｌ合金で構成するのは好ましい。このように構成することにより、付着した膜の剥離を抑え、長期にわたりパーティクルフリーの薄膜を形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明のマグネトロンスパッタリング装置の一例を示す模式的断面図である。
図１に示すように、成膜室１には、ターゲット３を取り付けたカソード２と、基板１６を保持し自公転する複数の基板ホルダ７とが配置されている。
カソード２は、絶縁体１８を介して成膜室１に固定され、不図示の電源に接続されている。カソード２内部には、ターゲット３表面に環状の水平磁界を発生させるマグネット１９が配置され、ターゲットのエロージョンを均一化させるためにマグネット１９をその回転軸２０の周りに回転させる回転機構が設けられている。また、カソード２及びターゲット３の周りに接地電位のシールド１７が配設されている。
【００１９】
ターゲット３を囲むようにして、開口を有する中間体５が絶縁体１２を介して成膜室１の壁に取り付けられる。この開口径は、基板温度上昇防止の観点から、基板の少なくとも一部を覆う大きさとし、薄膜均一性の観点から、複数の基板１６の最外周点とターゲット中心とを結ぶ直線が中間体５と交わる交点とターゲット中心軸との距離の２倍とする。このように配置することにより、極めて膜厚均一性の高い薄膜形成が可能となる。
【００２０】
また、中間体５のターゲット側の表面は、角のない曲面形状とするのが好ましく、さらにすり鉢形状とするのがより好ましい。さらにまた、その表面をブラスト処理やＡｌ溶射して、表面に所定の表面粗さを形成するのが好ましい。これらにより、表面に堆積するスパッタ粒子の薄膜が剥離しにくくなり、長期にわたりパーティクルの発生を抑制できる。一方、中間体の基板ホルダ側の表面は、電解研磨等により鏡面とするのが好ましく、中間体からの基板への輻射熱の入射を低減して基板の温度上昇を抑えることができる。なお、図１の例では、成膜室壁に冷媒通路２２が形成されているため、中間体は低温に保たれ輻射熱を更に低減して、より低温での成膜を可能としている。冷却効率をさらに高めるには、中間体に直接冷媒を流す構成とすればよい。
【００２１】
一方、各基板ホルダ７はベアリング１５を介してパレット６に保持され、パレット６は磁性流体シール１１により成膜室１のベース板に支持される公転軸１０に連結されている。公転軸１０には固定ギア８が取り付けられ、これと噛合するように各基板ホルダ回転軸１４に遊星ギア９が取り付けられている。従って、モータ（不図示）により公転軸１０を回転させると、パレット６は回転して基板ホルダ７は公転運動するとともに、回転運動が固定ギア８，遊星ギア９を介して伝達され、基板ホルダ７は自転することになる。この結果、基板１６上に膜厚均一性に優れた薄膜の同時形成が可能となる。
【００２２】
以上の装置構成とし、成膜室内にＡｒ等の不活性ガスを導入し、カソードに電力を供給してプラズマを発生させると、ターゲットのスパッタリングが起こり、基板上へ薄膜を堆積させることができるが、中間体の作用により基板温度の上昇を抑えた低温成膜が可能となる。この理由の詳細は現在のところ明かではないが次のように考えられる。
スパッタリングの際、電子やイオン等の荷電粒子が発生及び放出される。これら荷電粒子の多くはターゲット近傍の環状のトンネル空間に閉じこめられるが、基板方向に向かうものもある。このうち、ターゲットの垂直方向に進む荷電粒子は、中間体の開口を基板の少なくと一部を覆う大きさとしたため、中間体にトラップされ、基板には到達する荷電粒子は減少する。また、漏れ磁界にのって基板に向かう電子の多くはその進行方向に中間体が配置されているため、基板に向かう電子は中間体により阻止されることになる。一方、斜め方向に放出された荷電粒子は基板に到達するが、これらはガス分子等と繰り返し衝突し、基板に到達するまでにはそのエネルギを失っているため、基板温度の上昇が抑えられると考えられる。
【００２３】
なお、中間体がフローティング状態にある場合は、電子により負に帯電してもイオンが入射するため、継続して基板へ向かう電子を阻止することができる。また、中間体を接地電位としたり又は積極的に電子を吸収するように正の電位を印加してしても良いが、この場合は、大量の電子が流れるためジュール熱による中間体の温度上昇を防止するための冷却機構を設けるのが好ましい。
中間体の材料としては、Ａｌ又はＡｌ合金等の金属が用いられるが、中間体をフローティングとする場合には、石英等の絶縁体を用いることもできる。
【００２４】
次に、本発明の効果を示すために、図１のスパッタリング装置を用いて薄膜形成を繰り返し行った実験結果を説明する。
まず、不図示の基板収納室からゲートバルブ４を通してロボットのハンドを侵入させて１００ｍｍ径シリコンウエハを５つの基板ホルダ７上に順次搭載した。５枚のウエハの一枚にサーモラベルを貼りつけ、これにより成膜中の温度上昇分を測定した。
【００２５】
Ａｒガスを導入し、０.１５Ｐａの圧力になったところで１６４ｍｍ径Ｃｒターゲットに１ｋＷの電力を供給して放電を開始し、モーターを回転させて基板ホルダ７を自公転させる。同時にシャッタ１３を開いて、６分間成膜を行い、基板上にＣｒ膜を形成した。ここで、中間体は、開口径１２０ｍｍのＡｌ製のものを用いた。また、ターゲット−中間体開口部間距離７４ｍｍ、ターゲット−基板間距離１９０ｍｍ、公転軌道径２１０ｍｍとした。従って、基板最内周点の軌道径は１１０ｍｍとなり、基板はほぼ全面が中間体により覆われた構成となっている。なお、中間体及び基板ホルダは、いずれもフローティング状態とした。
成膜終了後、ロボットによりウエハを取り出し、新たに基板をホルダ上に載置して、同様の成膜を繰り返し行った。このときの基板温度変化を図３に示す。比較のため、中間体を取り除いた以外は同様にして繰り返し成膜を行ったときの基板温度変化も併せて図３に示した。
【００２６】
図３から明らかなように、中間体を配置しない構成では、一回の成膜で、ウエハは室温から７０℃まで上昇するのに対し、中間体を配置した構成では４５℃に抑えることができた。また、成膜を繰り返すと基板ホルダの蓄熱により基板温度は上昇するが、６０℃で一定となる。このように、中間体を配置することによって、基板温度の上昇が抑えられ、低温成膜が可能となることが分かる。
なお、ウエハの膜厚分布は、（最大膜厚−最小膜厚）／（最大膜厚＋最小膜厚）＝±０.５％となり、図１の構成で極めて優れた膜厚均一性が得られることが確認された。
【００２７】
また、中間体の表面を粗面化することにより、膜剥離によるパーティクル発生を抑制できることを示すために行った実験を併せて説明する。
静止対向方式のスパッタリング装置を用いて、種々の表面状態の基板にＣｒ膜を形成し、膜の剥離状況を調べた。ここで、１００ｍｍ径Ｃｒターゲット、２０ｍｍ角のＡｌ基板を用い、ターゲット−基板間距離４０ｍｍ、Ａｒ圧１.３Ｐａでスパッタリングを行った。
この結果、未処理Ａｌ基板では２０μｍ以下の膜厚で剥離を起こしたのに対し、＃６０のアルミナブラスト処理を行った基板は１０００μｍまで剥離は認められず、＃６０のアルミナブラスト処理後Ａｌ溶射処理を施したものは、１２００μｍでも剥離は見られなかった。このように、ブラスト処理やアルミナ溶射により表面を粗面化することにより、膜剥離によるパーティクル発生を大きく抑制できることが分かる。
なお、ターゲット周辺のシールド等にも膜は堆積し、その剥離した膜が落下し、往々にしてパーティクル発生の原因となっているが、本発明では、中間体が剥離膜を受け止めることができるため、剥離膜の基板への混入を防止することができる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。
図１のスパッタリング装置を用いて成膜を繰り返しターゲットが侵食されると、膜厚分布が変化する。このため、本発明者は、膜厚分布の変化を抑える検討を合わせて行ったが、この中で、中間体５の位置をターゲット中心軸方向に移動させることにより、膜厚分布が変化することを見出した。
【００２９】
そこで、中間体の位置により膜厚分布を改善させる検討の一環として、膜厚分布が中間***置及び開口径によりどのように変化するかについてシミュレーション実験を行った。このうち、ターゲット印加電圧１ｋＷ、Ａｒ圧力０．１５Ｐａの場合に、得られる膜厚分布と中間体開口径Ｄ及びターゲット−中間体距離Ｌとの関係を図４〜６に示す。図４〜６は、それぞれ基板径が７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍの場合の膜厚分布の等高線を示し、各線の間隔は±０.５％である。また、図において、（ａ）はターゲット使用開始時、（ｂ）はターゲット交換時（寿命時）の膜厚分布を示し、図９に示したターゲットのエロージョン形状に対応する。なお、ターゲット−基板間距離、公転軌道径は第１の実施形態と同じとした。
【００３０】
また、図４〜６のデータから、一例として、中間体開口径Ｄを１２０ｍｍとした場合に、各基板サイズにおいて膜厚分布±０.５％が得られるターゲット−中間体距離Ｌを抽出し、これを表１にまとめた。
【表１】

表１から、例えば、１００ｍｍ径基板では、ターゲット−中間体距離Ｌを４８〜６６ｍｍの間に設定すれば、ターゲット使用期間中、膜厚分布±０.５％を維持できることが分かる。しかし、実際の系で得られる膜厚分布は、マグネット及びその取り付け精度、ガス圧等の成膜条件等により、以上のシミュレーションからずれてしまう。即ち、等高線の形状が変わったりシフトしたりするため、シミュレーションによる概算値を実際に合わせて調整する必要がある。そこで、図２に示したように、ターゲットー中間体距離Ｌを可変できる装置構成とすれば、簡単に膜厚分布の修正を行うことができ、実際の系でもターゲット寿命時まで所望の膜厚分布を得ることが可能となる。
【００３１】
図２のスパッタリング装置は、以上の検討により完成したものであり、中間体及びその周辺機構を除いたその他の構成は、図１のスパッタリング装置と同じである。中間体５はターゲット３とパレット６との間に配置され、支持棒２３により上下に移動可能としてある。支持棒２３はベローズ２５を介して調整板２６に固定され、調整板を上下に移動させ不図示の固定手段により所望のターゲット−中間体距離に固定される。なお、２４は、中間体の移動を滑らかに行うためのガイドである。
【００３２】
所望の基板サイズに応じて、ターゲット−中間体距離Ｌを所望の膜厚分布となるように設定することにより、膜厚分布を低下させる角度で放出されるスパッタ粒子は中間体により阻止されることになる。その結果、極めて良好な均一性を有する薄膜を形成することができる。これは、ターゲットのエロージョン形状に対応して簡単に行うことができるためターゲットの使用開始時から寿命に至るまでの間、良好で任意の膜厚分布を得ることができる。
【００３３】
一方、図４〜６のデータから、各基板サイズにおいて膜厚分布±０.５％が得られる中間体開口径Ｄを抽出し、これを表１にまとめた。また、開口径Ｄと基板直径Ｓとの関係を図７にプロットした。
【表２】

図７の２つの直線は、ターゲット使用開始時及び寿命時に±０．５％の膜厚均一性が得られる中間体開口径を示している。従って、２つの直線に囲まれた領域（斜線部）、すなわち、
０．１８Ｓ＋６７．７＜Ｄ＜−０．３６Ｓ＋１６７
の領域から開口径を選択することにより、ターゲット使用開始時からターゲット寿命時まで、膜厚分布を±０.５％以下にすることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、図１の場合と同様に、中間体のターゲット側表面を角のないすり鉢状とし、更に表面を粗面にするのが好ましいことはいうまでもない。また、中間体をフローティング状態としたり、あるいは正の電位を印加する構成としてもよい。さらには、中間体を図１と同様にターゲットを囲む構造としたり、開口径を基板最内周点の軌道径以下とすることにより、一層低温での成膜が可能となる。
【００３５】
また、以上は回転機構を有するマグネトロンカソードについて説明してきたが、回転機構を具備しないマグネトロンカソードにも適用できることはいうまでもなく、ターゲットの利用効率は劣るもののターゲット寿命まで膜厚均一性の高い薄膜を形成することができる。
さらに、本発明は、ＤＣスパッタリング装置のみならず、高周波スパッタリング装置にも適用できるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、基板温度上昇を抑えながら良好な膜厚均一性を有する薄膜を複数基板上に同時に形成できることになり、高品質膜の作製に適した生産性の高いスパッタリング装置を提供することが可能となる。
また、本発明により、簡単な操作で、ターゲットエロージョンに応じた膜厚分布の修正が可能となり、ターゲット寿命まで高い膜厚均一性を維持できるスパッタリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリング装置の一例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明のスパッタリング装置の他の例を示す模式的断面図である。
【図３】成膜中の基板温度変化を示すグラフである。
【図４】膜厚分布と開口径及びターゲット−中間体距離との関係を示すグラフである（基板径７５ｍｍ）。
【図５】膜厚分布と開口径及びターゲット−中間体距離との関係を示すグラフである（基板径１００ｍｍ）。
【図６】膜厚分布と開口径及びターゲット−中間体距離との関係を示すグラフである（基板径１２５ｍｍ）。
【図７】開口径と基板径との関係を示すグラフである。
【図８】自公転方式のスパッタリング装置を示す模式的断面図である。
【図９】使用に伴うターゲットエロジョン形状の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１成膜室、
２カソード、
３ターゲット、
４ゲートバルブ、
５中間体、
６パレット、
７基板ホルダ、
８固定ギア、
９遊星ギア、
１０公転軸、
１１磁性流体シール、
１２絶縁体、
１３シャッタ、
１４基板ホルダ回転軸、
１５ベアリング、
１６基板、
１７シールド、
１８絶縁体、
１９マグネット、
２０マグネット回転軸、
２１回転シール、
２２冷媒通路、
２３支持棒、
２４ガイド、
２５ベローズ、
２６調整板。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetron sputtering apparatus having a self-revolution mechanism of a substrate, and in particular, enables low-temperature film formation and continuously obtains high film thickness uniformity throughout the life of a target. The present invention relates to a magnetron sputtering apparatus.
[0002]
[Prior art]
Thin film formation by magnetron sputtering has been put to practical use in various fields because a high-quality film can be obtained and high-speed film formation is possible. The manufacturing of semiconductor devices and electronic components is no exception, and is positioned as an important technique that affects the characteristics of these devices.
In recent years, the performance and integration (miniaturization) of semiconductor devices and electronic components have been rapidly advanced, and stricter demands have been made on the quality of the thin film and its formation conditions. There is a demand for lower substrate temperature during film formation and further improvement in thin film uniformity. In addition, in order to reduce the cost of devices and the like, there is a demand for a high-throughput production apparatus that can simultaneously form a plurality of substrates while satisfying the above requirements.
[0003]
This situation will be described by taking a surface acoustic wave (SAW) filter used as a key device of a transmission / reception circuit of a portable terminal as an example.
The SAW filter is formed by forming comb-shaped input and output electrodes on a ferroelectric substrate such as an LTO substrate (lithium tantalum oxide; LiTaO ₃ ). When a high-frequency voltage is applied to the input electrode, the ferroelectric surface is distorted at the contact surface between the input electrode and the ferroelectric, and a surface acoustic wave is generated. The surface acoustic wave propagates on the ferroelectric surface and is output as a voltage at the output electrode. Since the propagated surface acoustic wave passes only the frequency according to the shape of the comb electrodes on the input side and the output side, it can be used as a filter. Since the frequency of the surface acoustic wave is determined by the film thickness of the comb-shaped electrode and its pattern shape, the film thickness uniformity, film quality (specific resistance), and the like are extremely important in terms of filter characteristics. For example, with regard to the film thickness distribution, a uniformity of ± 0.5% or less is desired for high yield production. From the viewpoint of improving productivity, a large number of such highly uniform thin films are required. Production equipment capable of simultaneous film formation on the same substrate is required.
[0004]
Also, as the electrode material, an AlCu (for example, 1% Cu) material having high electron migration and stress migration resistance is preferably used, but this thin film changes the form of the Cu element in the film due to an increase in film formation temperature. Since specific resistance and the like change, it is necessary to form a film at as low a temperature as possible. Furthermore, since the LTO substrate has pyroelectricity, spontaneous polarization may change due to a temperature rise during film formation and stick to the substrate holder. This obstructs the rapid substrate transport and significantly reduces the productivity, so that a thin film forming method that suppresses the temperature rise of the substrate is required.
As described above, in order to produce a SAW filter with a high yield, low-temperature film formation of a highly uniform thin film is indispensable, and various studies have been vigorously conducted for technological development.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In view of this, the present inventors first examined the sputtering method and its apparatus configuration from the viewpoint of thin film uniformity and high-throughput production, and rotated a plurality of substrates 16 against the target 3 as shown in FIG. In addition, by adopting a self-revolving film formation method that revolves around the target, and properly selecting the positional relationship between the target and the substrate and the revolving trajectory, ± 0.5% or less on five 100 mm diameter substrates AlCu thin film having the same film thickness uniformity can be formed simultaneously (Japanese Patent Application No. 2000-65428).
[0006]
However, when the film formation is repeated, the target is eroded and the erosion shape changes, so the film thickness distribution also changes gradually. The magnetron cathode shown in FIG. 8 is provided with a rotating mechanism for rotating the magnet 19 around the rotating shaft 20 in order to make the target erosion uniform. Even in this case, the erosion at the initial state and at the end is performed. The shape changes as shown in FIG. 9, and since the emission angle of sputtered particles varies depending on the depth of erosion, it is difficult to obtain a high film thickness uniformity of ± 0.5% or less. Therefore, in order to maintain the uniformity of the film thickness distribution, it is necessary to periodically adjust the target-substrate distance and the magnet-target distance to correct the film thickness distribution. There is a case where the range that can be done is limited and the uniformity cannot be corrected. In addition, these adjustment operations include a trial and error element, and there is a problem that it takes a long time.
[0007]
Furthermore, in the apparatus of FIG. 8, the substrate temperature rises during film formation, and the above-described problems such as sticking of the substrate easily occur. In order to prevent the substrate temperature from rising, it is common to attach a cooling mechanism to the substrate holder. However, the mechanism of the self-revolution type substrate holder is complicated and it is not easy to attach the cooling mechanism to it. However, it becomes more complicated and larger, and it is inevitable to raise the cost significantly. In addition, there are measures to increase the target-substrate distance and the revolution diameter, but if there are many problems such as an increase in the size of the apparatus, a decrease in the film formation rate, and an increase in the probability of impurities being mixed into the film, such an effect can be obtained. Not.
[0008]
Factors for the substrate temperature increase include impact / inflow of charged particles to the substrate, radiant heat of the target, etc.In particular, in the magnetron sputtering method, electrons flowing into the substrate due to a leakage magnetic field from the magnetron cathode. There is a fact that the contribution will be greater.
Therefore, the present inventor conducted various investigations and studies on measures for suppressing the temperature rise of the substrate. For example, in Japanese Examined Patent Publication No. 61-27463, an electromagnet coil is arranged on the outer periphery of a vacuum chamber to cancel out a leakage magnetic field from a magnetron cathode to prevent inflow of electrons to the substrate, and a positive voltage is applied to the substrate holder to apply ions. A method for preventing the inflow of water is disclosed. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-309966 proposes a method in which a magnet is disposed on the back surface of a substrate and the leakage magnetic field from the magnetron cathode is similarly cancelled. However, in these methods, since the plasma state changes depending on the magnetic field strength for canceling the leakage magnetic field, it is difficult to adjust the magnetic field strength, and it is necessary to periodically perform this adjustment according to the erosion of the target. There are disadvantages.
[0009]
Magnetron sputtering with an auxiliary electrode inserted in the center of the target so that it protrudes from the back side, a positive voltage is applied to the auxiliary electrode, and an anode is placed around the target to prevent electrons from flowing into the substrate. An apparatus is also disclosed (Japanese Patent Publication No. 61-27464). However, when the auxiliary electrode is arranged in this way, it is not easy to maintain a stable discharge, and a film adheres to the auxiliary electrode or the anode and peels off. There is a problem that it mixes in and causes pinholes and a problem that the auxiliary electrode is sputtered and mixed into the thin film.
[0010]
In addition, JP-A-3-215664 discloses a sputtering apparatus in which an insulator shield for trapping electrons is arranged around a target. This method is intended to lower the target temperature by trapping electrons and keeping the plasma sheath voltage low. Although the substrate temperature rise due to the radiant heat of the target can be suppressed to some extent, The effect of blocking electrons flowing into the substrate is small. In addition, for this purpose, it is necessary to cover about 1/5 of the target with an insulator shield, so that the use efficiency of the target is lowered, and the film adhering to the insulator shield is peeled off to become a particle generation source. There is a problem.
[0011]
As described above, there are advantages and disadvantages to the conventional measures for preventing the substrate temperature rise, and it cannot be said that the method and apparatus are suitable for performing low-temperature film formation of pinhole-free high-quality thin films. The current situation is that we cannot respond. Although the above has described the electrode formation of the SAW filter, for example, the situation is exactly the same in a semiconductor manufacturing process in which a shift to a low-temperature process is being considered.
[0012]
In such a situation, the present invention makes use of the excellent features of the substrate rotation method, effectively maintaining the thin film uniformity and high productivity, and effectively blocking the inflow of charged particles and radiant heat to form a film at a low temperature. It is an object of the present invention to provide a magnetron sputtering apparatus that enables the above.
It is another object of the present invention to provide a magnetron sputtering apparatus capable of continuing the formation of a thin film with excellent film thickness uniformity from the start of use of the target to the end of life with a simple operation.
[0013]
A first magnetron sputtering apparatus of the present invention has a magnetron cathode to which a target is attached and a plurality of substrate holders arranged so as to be able to rotate and revolve facing the target, and is a substrate placed on the substrate holder A magnetron sputtering apparatus for forming a thin film while rotating and revolving, wherein the target central axis coincides with the revolution axis of the substrate holder, and an intermediate body having an opening centered on the central axis surrounds the target Disposing the opening diameter of the intermediate body smaller than the smaller one of the orbital diameter of the outermost peripheral point of the substrate and the diameter of the target, and the intermediate body is the center of the target and the outermost periphery of the substrate It is provided so as to intersect with a straight line connecting the points. As described above, since the revolution axis of the substrate holder is arranged coaxially with the center axis of the target and the substrate is rotated and revolved, a thin film having extremely excellent film thickness uniformity can be simultaneously formed on a plurality of substrates. In addition, an intermediate body is provided between the target and the substrate so as to surround the plasma, and an aperture shape that covers at least a part of the substrate and reduces particles that are perpendicularly incident on the substrate is formed. Incidence to the substrate is restricted, and an increase in the substrate temperature can be suppressed. Further, by setting the opening diameter of the intermediate body to be twice the distance between the intersection point where the straight line connecting the center of the target and the outermost peripheral point of the substrate intersects the intermediate body and the target central axis, the substrate temperature The film thickness uniformity can be further improved while suppressing the rise.
[0015]
In the above sputtering apparatus, the opening diameter of the intermediate is preferably smaller than the track diameter at the center of the substrate (that is, the revolution track diameter), and more preferably less than the track diameter at the innermost peripheral point of the substrate. preferable. By making the diameter smaller than the revolution orbit diameter, there is no portion of the substrate that is always exposed to the vertically incident particles, and the temperature rise prevention effect is further improved. By covering the entire substrate, this effect is greatly improved.
[0017]
In the magnetron sputtering apparatus of the present invention, the target-side surface of the intermediate is preferably a curved surface with no corners and a rough surface, and at least the target-side surface is made of Al or an Al alloy. Is preferred. By comprising in this way, peeling of the adhering film | membrane can be suppressed and a particle-free thin film can be formed over a long period of time.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a magnetron sputtering apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 1, a cathode 2 with a target 3 and a plurality of substrate holders 7 that hold a substrate 16 and rotate and revolve are arranged in the film forming chamber 1.
The cathode 2 is fixed to the film forming chamber 1 via an insulator 18 and connected to a power source (not shown). Inside the cathode 2, a magnet 19 that generates an annular horizontal magnetic field is disposed on the surface of the target 3, and a rotation mechanism that rotates the magnet 19 around its rotation axis 20 is provided to make the erosion of the target uniform. Yes. A ground potential shield 17 is disposed around the cathode 2 and the target 3.
[0019]
An intermediate body 5 having an opening is attached to the wall of the film formation chamber 1 via an insulator 12 so as to surround the target 3. The opening diameter is set to cover at least a part of the substrate from the viewpoint of preventing the substrate temperature from rising, and from the viewpoint of thin film uniformity, a straight line connecting the outermost peripheral points of the plurality of substrates 16 and the center of the target is the intermediate body 5. The distance between the intersecting point and the target central axis is twice as long. By arranging in this way, it is possible to form a thin film with extremely high film thickness uniformity.
[0020]
Further, the surface of the intermediate body 5 on the target side is preferably a curved surface without corners, and more preferably a mortar shape. Furthermore, the surface is preferably blasted or Al sprayed to form a predetermined surface roughness on the surface. As a result, the thin film of sputtered particles deposited on the surface is difficult to peel off, and generation of particles can be suppressed over a long period of time. On the other hand, the surface of the intermediate body on the side of the substrate holder is preferably a mirror surface by electrolytic polishing or the like, and the incidence of radiant heat from the intermediate body onto the substrate can be reduced to suppress the temperature rise of the substrate. In the example of FIG. 1, since the refrigerant passage 22 is formed in the film formation chamber wall, the intermediate body is kept at a low temperature, and the radiant heat is further reduced to enable film formation at a lower temperature. In order to further increase the cooling efficiency, a configuration in which the refrigerant is allowed to flow directly to the intermediate body may be employed.
[0021]
On the other hand, each substrate holder 7 is held on a pallet 6 via a bearing 15, and the pallet 6 is connected to a revolving shaft 10 supported by a base plate of the film forming chamber 1 by a magnetic fluid seal 11. A fixed gear 8 is attached to the revolving shaft 10, and a planetary gear 9 is attached to each substrate holder rotating shaft 14 so as to mesh with the fixed gear 8. Accordingly, when the revolving shaft 10 is rotated by a motor (not shown), the pallet 6 rotates and the substrate holder 7 revolves, and the rotational motion is transmitted via the fixed gear 8 and the planetary gear 9. Will rotate. As a result, a thin film having excellent film thickness uniformity can be simultaneously formed on the substrate 16.
[0022]
When an inert gas such as Ar is introduced into the film formation chamber and electric power is supplied to the cathode to generate plasma, sputtering of the target occurs and a thin film can be deposited on the substrate. The low temperature film formation in which the rise of the substrate temperature is suppressed by the action of the intermediate is possible. Although the details of this reason are not clear at present, it can be considered as follows.
During sputtering, charged particles such as electrons and ions are generated and emitted. Many of these charged particles are confined in an annular tunnel space near the target, but some are directed toward the substrate. Among these, the charged particles traveling in the vertical direction of the target have a size that covers at least a part of the substrate in the opening of the intermediate body, so that the charged particles that reach the substrate are reduced. In addition, since most of the electrons traveling toward the substrate due to the leakage magnetic field are arranged in the traveling direction, the electrons traveling toward the substrate are blocked by the intermediate. On the other hand, charged particles released in an oblique direction reach the substrate, but they repeatedly collide with gas molecules and the like, and lose their energy until they reach the substrate. Conceivable.
[0023]
Note that when the intermediate is in a floating state, ions are incident even if the intermediate is negatively charged with electrons, and thus electrons directed toward the substrate can be continuously blocked. In addition, the intermediate may be grounded or a positive potential may be applied so as to actively absorb electrons, but in this case, since a large amount of electrons flows, the temperature of the intermediate increases due to Joule heat. It is preferable to provide a cooling mechanism for preventing this.
As an intermediate material, a metal such as Al or an Al alloy is used, but when the intermediate is floating, an insulator such as quartz can be used.
[0024]
Next, in order to show the effect of this invention, the experimental result which repeated the thin film formation using the sputtering device of FIG. 1 is demonstrated.
First, a robot hand was inserted through a gate valve 4 from a substrate storage chamber (not shown), and 100 mm diameter silicon wafers were sequentially mounted on the five substrate holders 7. A thermo label was attached to one of the five wafers, and the temperature rise during film formation was measured.
[0025]
When Ar gas is introduced and a pressure of 0.15 Pa is reached, 1 kW electric power is supplied to the 164 mm diameter Cr target to start discharging, and the motor is rotated to rotate and revolve the substrate holder 7. At the same time, the shutter 13 was opened and a film was formed for 6 minutes to form a Cr film on the substrate. Here, the intermediate body was made of Al having an opening diameter of 120 mm. Further, the distance between the target-intermediate opening 74 mm, the target-substrate distance 190 mm, and the revolution track diameter 210 mm. Therefore, the track diameter at the innermost peripheral point of the substrate is 110 mm, and the substrate is almost entirely covered with the intermediate body. The intermediate and the substrate holder were both in a floating state.
After the film formation was completed, the wafer was taken out by the robot, a new substrate was placed on the holder, and the same film formation was repeated. The substrate temperature change at this time is shown in FIG. For comparison, FIG. 3 also shows changes in the substrate temperature when repeated film formation was performed in the same manner except that the intermediate was removed.
[0026]
As is clear from FIG. 3, in the configuration in which the intermediate is not disposed, the wafer rises from room temperature to 70 ° C. in one film formation, whereas in the configuration in which the intermediate is disposed, the temperature can be suppressed to 45 ° C. It was. Further, when the film formation is repeated, the substrate temperature rises due to the heat stored in the substrate holder, but becomes constant at 60 ° C. Thus, it can be seen that by arranging the intermediate, an increase in the substrate temperature is suppressed and low-temperature film formation is possible.
The film thickness distribution of the wafer is (maximum film thickness-minimum film thickness) / (maximum film thickness + minimum film thickness) = ± 0.5%, and the film thickness distribution shown in FIG. 1 is extremely excellent. It was confirmed that
[0027]
In addition, an experiment conducted to show that the generation of particles due to film peeling can be suppressed by roughening the surface of the intermediate is also described.
Cr films were formed on substrates having various surface states using a stationary facing sputtering apparatus, and the peeling state of the films was examined. Here, sputtering was performed using a 100 mm diameter Cr target and a 20 mm square Al substrate at a target-substrate distance of 40 mm and an Ar pressure of 1.3 Pa.
As a result, the untreated Al substrate peeled off with a film thickness of 20 μm or less, whereas the # 60 alumina blasted substrate did not peel up to 1000 μm, and the # 60 alumina blasted Al sprayed The treated sample was not peeled even at 1200 μm. Thus, it can be seen that the generation of particles due to film peeling can be greatly suppressed by roughening the surface by blasting or alumina spraying.
It should be noted that a film is also deposited on the shield around the target, and the peeled film falls and often causes particles, but in the present invention, the intermediate can catch the peeled film. In addition, mixing of the release film into the substrate can be prevented.
[0028]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
When the target is repeatedly eroded using the sputtering apparatus of FIG. 1, the film thickness distribution changes. For this reason, the present inventor conducted a study to suppress the change in the film thickness distribution. In this, the film thickness distribution is changed by moving the position of the intermediate 5 in the direction of the target central axis. I found.
[0029]
Therefore, as part of the study to improve the film thickness distribution depending on the position of the intermediate, a simulation experiment was conducted on how the film thickness distribution changes depending on the position of the intermediate and the opening diameter. Among these, when the target applied voltage is 1 kW and the Ar pressure is 0.15 Pa, the relationship between the obtained film thickness distribution, the intermediate opening diameter D, and the target-intermediate distance L is shown in FIGS. 4 to 6 show contour lines of the film thickness distribution when the substrate diameter is 75 mm, 100 mm, and 125 mm, respectively, and the interval between the lines is ± 0.5%. In the figure, (a) shows the film thickness distribution at the start of target use, (b) shows the film thickness distribution at the time of target replacement (at the end of life), and corresponds to the erosion shape of the target shown in FIG. The target-substrate distance and the revolution track diameter are the same as those in the first embodiment.
[0030]
Also, from the data of FIGS. 4 to 6, as an example, when the intermediate opening diameter D is 120 mm, a target-intermediate distance L that provides a film thickness distribution of ± 0.5% in each substrate size is extracted. This is summarized in Table 1.
[Table 1]

From Table 1, it can be seen that, for a 100 mm diameter substrate, if the target-intermediate distance L is set between 48 and 66 mm, the film thickness distribution ± 0.5% can be maintained during the target usage period. However, the film thickness distribution obtained in an actual system deviates from the above simulation due to film formation conditions such as the magnet and its mounting accuracy and gas pressure. That is, since the contour line changes or shifts, it is necessary to adjust the approximate value obtained by simulation in accordance with the actual value. Therefore, as shown in FIG. 2, if the apparatus configuration is such that the target-intermediate distance L can be varied, the film thickness distribution can be easily corrected, and even in an actual system, a desired film thickness can be obtained until the target lifetime. A distribution can be obtained.
[0031]
The sputtering apparatus of FIG. 2 has been completed by the above examination, and other configurations except for the intermediate body and its peripheral mechanism are the same as those of the sputtering apparatus of FIG. The intermediate body 5 is disposed between the target 3 and the pallet 6 and can be moved up and down by a support bar 23. The support bar 23 is fixed to the adjustment plate 26 via the bellows 25, and the adjustment plate is moved up and down and fixed to a desired target-intermediate distance by a fixing means (not shown). Reference numeral 24 denotes a guide for smoothly moving the intermediate body.
[0032]
By setting the target-intermediate distance L to a desired film thickness distribution according to the desired substrate size, sputtered particles emitted at an angle that reduces the film thickness distribution are blocked by the intermediate. become. As a result, a thin film having extremely good uniformity can be formed. Since this can be easily performed according to the erosion shape of the target, a favorable and arbitrary film thickness distribution can be obtained from the start of use of the target to the end of its life.
[0033]
On the other hand, intermediate body opening diameters D with which a film thickness distribution of ± 0.5% was obtained for each substrate size were extracted from the data shown in FIGS. Further, the relationship between the opening diameter D and the substrate diameter S is plotted in FIG.
[Table 2]

The two straight lines in FIG. 7 indicate the opening diameter of the intermediate body at which a film thickness uniformity of ± 0.5% can be obtained at the start of target use and at the end of life. Therefore, the region (shaded area) surrounded by two straight lines, that is,
0.18S + 67.7 <D <−0.36S + 167
By selecting the aperture diameter from the region, the film thickness distribution can be made ± 0.5% or less from the start of target use to the target lifetime.
[0034]
In the present embodiment, it is needless to say that the target side surface of the intermediate is preferably shaped like a mortar with no corners and the surface is further roughened, as in the case of FIG. Further, the intermediate body may be in a floating state, or a positive potential may be applied. Further, the intermediate body is structured to surround the target in the same manner as in FIG. 1, and the film can be formed at a lower temperature by setting the opening diameter to be equal to or smaller than the orbital diameter of the innermost peripheral point of the substrate.
[0035]
The magnetron cathode having a rotating mechanism has been described above. Needless to say, the present invention can be applied to a magnetron cathode not having a rotating mechanism. Can be formed.
Furthermore, the present invention can be applied not only to a DC sputtering apparatus but also to a high frequency sputtering apparatus.
[0036]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a thin film having good film thickness uniformity can be simultaneously formed on a plurality of substrates while suppressing an increase in substrate temperature, and production suitable for the production of high-quality films is achieved. It becomes possible to provide a high-performance sputtering apparatus.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a sputtering apparatus capable of correcting the film thickness distribution according to the target erosion by a simple operation and maintaining high film thickness uniformity until the target lifetime.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a sputtering apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the sputtering apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing changes in substrate temperature during film formation.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the film thickness distribution, the aperture diameter, and the target-intermediate distance (substrate diameter 75 mm).
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a film thickness distribution, an opening diameter, and a target-intermediate distance (substrate diameter: 100 mm).
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the film thickness distribution, the aperture diameter, and the target-intermediate distance (substrate diameter 125 mm).
FIG. 7 is a graph showing a relationship between an opening diameter and a substrate diameter.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a self-revolving sputtering apparatus.
FIG. 9 is a graph showing a change in target erosion shape with use.
[Explanation of symbols]
1 Deposition chamber
2 cathode,
3 Target,
4 Gate valve,
5 intermediates,
6 palettes,
7 Substrate holder,
8 fixed gear,
9 Planetary gear,
10 Revolving axis,
11 Magnetic fluid seal,
12 insulator,
13 Shutter,
14 substrate holder rotation axis,
15 bearings,
16 substrates,
17 Shield,
18 insulator,
19 Magnet,
20 Magnet rotation axis,
21 rotating seal,
22 refrigerant passage,
23 support rod,
24 guides,
25 Bellows,
26 Adjustment plate.

Claims

ターゲットを取り付けたマグネトロンカソードと該ターゲットに対向して自公転可能に配置された複数の基板ホルダとを有し、該基板ホルダ上に載置される基板を自公転させながら薄膜を形成するマグネトロンスパッタリング装置であって、
前記ターゲット中心軸と前記基板ホルダの公転軸とを一致させ、前記中心軸を中心とした開口を有する中間体を前記ターゲットを取り囲んで配置し、
前記中間体の開口径を前記基板の最外周点の軌道径及び前記ターゲットの直径のいずれか小さい方よりも小さくし、
かつ前記中間体が、前記ターゲットの中心と前記基板の最外周点とを結ぶ直線と交わるように設けられていることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。Magnetron sputtering having a magnetron cathode to which a target is attached and a plurality of substrate holders arranged so as to be able to revolve facing the target, and forming a thin film while revolving the substrate placed on the substrate holder. A device,
The target central axis is aligned with the revolution axis of the substrate holder, and an intermediate body having an opening centered on the central axis is disposed around the target,
The opening diameter of the intermediate is smaller than the smaller one of the orbital diameter of the outermost peripheral point of the substrate and the diameter of the target;
And the said intermediate body is provided so that the straight line which connects the center of the said target and the outermost periphery point of the said board | substrate may be crossed, The magnetron sputtering apparatus characterized by the above-mentioned.

前記中間体の開口径Ｄは、前記ターゲットの中心と前記基板の最外周点とを結ぶ直線が前記中間体に交わる交点と前記ターゲット中心軸との距離の２倍である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。 The opening diameter D of the intermediate body is twice the distance between the intersection point where the straight line connecting the center of the target and the outermost peripheral point of the substrate intersects the intermediate body and the target central axis. Item 2. The magnetron sputtering apparatus according to Item 1.

前記開口径を前記基板の最内周点の軌道径以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載のマグネトロンスパッタリング装置。 3. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein the opening diameter is set to be equal to or smaller than the orbital diameter of the innermost peripheral point of the substrate.

前記中間体のターゲット側の表面は、角のない曲面形状とし、かつ粗面としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタリング装置。 4. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein a surface of the intermediate body on the target side has a curved surface shape without a corner and a rough surface. 5.

前記中間体を電気的に浮遊状態としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタリング装置。 The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein the intermediate is in an electrically floating state.

前記中間体の冷却機構を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタリング装置。 The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, further comprising a cooling mechanism for the intermediate body.

前記中間体の少なくともターゲット側表面を、ＡｌあるいはＡｌ合金で構成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタリング装置。 The magnetron sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a target side surface of the intermediate is made of Al or an Al alloy.