JPH05339725A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静止対向型マグネトロンスパッタリング装置
において、薄膜の基板面内における膜質の均一性、基板
段差部における被覆性の向上、及び装置の小型化を実現
する。 【構成】 マグネトロンカソード５に設置された矩形タ
ーゲット７とこの矩形ターゲット７に対向する基板９と
の間にシャッター機構２１を配設し、このシャッター機
構２１を、ターゲット７表面と平行な閉鎖状態とターゲ
ット７表面と垂直な薄膜形成状態との間で回転可能な複
数の薄板１８にて構成し、薄膜形成時に薄板１８にてス
パッタ粒子の極端な斜め入射成分を除去し、基板面内に
おける膜質の均一性を向上し、また基板に段差部がある
場合でもシャドー効果の影響を少なくし、さらにシャッ
ターを開放しておく空間を不要として装置の小型化を達
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静止対向型マグネトロン
スパッタリング装置に関し、特に形成される薄膜の基板
面内における膜質の均一性、基板段差部における被覆性
の向上、及び装置の小型化を図ったスパッタリング装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング法は、真空蒸着法に比べ
て高融点材料や合金の薄膜を容易に形成できる薄膜形成
技術として現在広く工業分野で利用されている。特に、
マグネトロンスパッタリング法は、薄膜の形成速度が遅
いというスパッタリング法の欠点を解決し、スパッタリ
ング法による薄膜形成の量産化を可能にした。矩形のタ
ーゲットを有する静止対向型マグネトロンスパッタリン
グ装置も現在広く使用されているスパッタリング装置の
一種である。

【０００３】以下、従来の静止対向型マグネトロンスパ
ッタリング装置について図３を参照しながら説明する。

【０００４】真空排気口１と放電用ガス導入口２を有す
るチャンバー３に、絶縁材４を介してマグネトロンカソ
ード５が取付けられ、直流または交流電源６が接続され
ている。マグネトロンカソード５には、スパッタされる
材料となるターゲット７が取付けられ、このターゲット
７の裏側にはマグネトロン放電用の磁気回路８が設置さ
れている。ターゲット７と対向する位置には薄膜が形成
される基板９を設置する基板ホルダー１０が配設されて
いる。ターゲット７と基板９の間の空間には、ターゲッ
ト７の表面の不純物を取り除くととともに放電を安定さ
せるための予備スパッタ用のシャッター１１が配設さ
れ、モーターあるいはエア等（図示せず）により矢印１
２の方向に駆動される。

【０００５】薄膜の形成を行うには、まずチャンバー３
内を真空排気口１より真空ポンプ（図示せず）にて高真
空（〜１０^-7Ｔｏｒｒ程度）まで排気し、放電用ガス導
入口２よりアルゴンガス等の放電用ガスを導入し、チャ
ンバー３内を１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ程度の圧力に保
つ。そしてターゲット７を取付けたマグネトロンカソー
ド５に電源６により負の電圧を印加することで、電場と
磁気回路８の磁場とによりマグネトロン放電が起こり、
ターゲット７のエロージョン領域１３がスパッタされ
る。

【０００６】ここで、ある一定時間ターゲット７の表面
の不純物を取り除く予備スパッタを行った後、シャッタ
ー１１を開くことでエロージョン領域１３より放出され
たスパッタ粒子が基板ホルダー１０上に設置された基板
９に到達し、薄膜が形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成で膜厚分布を良くするためには、基板９の径
の約２倍の大きさのターゲット７を用い、かつ図４に示
すようにターゲット７の特定の場所にエロージョン領域
１３ができるようにマグネトロンカソード５の磁気回路
８を調整する必要があった。特に、ターゲット７の長軸
方向を考えた場合ターゲット７の大型化は避けられず、
さらに仮にターゲット７の大型化で膜厚分布の改善を図
ったとしても、それに伴いスパッタ粒子の基板９への斜
め入射成分１４の増加が起こり、基板長軸方向において
中央部１５と端部１６での膜質に違いが生じる。この膜
質の差は、ターゲット７のエロージョンが進むにつれて
スパッタ粒子の斜め入射がさらにきつくなるため顕著と
なる。

【０００８】また、スパッタ粒子の基板への斜め入射成
分１４は、図５に示すように基板に段差部１７がある場
合、段差部１７によるシャドー効果により被覆性の劣化
を招く。特に、図５の（ｂ）に示すように基板９の端部
１６の段差部１７においては斜め入射成分１４の角度が
異なるため、被覆性の非対称性にも繋がる。

【０００９】さらに、上記装置構成では、チャンバー３
内に薄膜形成中にシャッター１１の逃げる空間を設ける
必要があり、装置の大型化が避けられなかった。

【００１０】本発明は上記従来の問題点に鑑み、静止対
向型マグネトロンスパッタリング装置において、薄膜の
基板面内における膜質の均一性、基板段差部における被
覆性の向上、及び装置の小型化を実現できるスパッタリ
ング装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、マグネトロンカソードに設置された矩形ターゲ
ットとこの矩形ターゲットに対向する基板との間にシャ
ッター機構を配設したスパッタリング装置において、シ
ャッター機構を、ターゲット表面と平行な閉鎖状態とタ
ーゲット表面と垂直な薄膜形成状態との間で回転可能な
複数の薄板にて構成したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明は上記した構成によって、矩形ターゲッ
トとこの矩形ターゲットに対向する基板との間の空間に
複数の回転可能な薄板を配置して、薄膜形成時には薄板
をターゲット表面と垂直な状態にして薄膜形成を行うた
め、スパッタ粒子の極端な斜め入射成分が除去され、基
板面内における膜質の均一性が向上する。また基板に段
差部がある場合でも、シャドー効果の影響が少なく、段
差被覆性の絶対値及び基板面内均一性も向上する。さら
に、薄膜形成時においてシャッターを開放しておく空間
を必要とせず、装置の小型化を達成できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例のスパッタリング装
置について図１、図２を参照しながら説明する。尚、従
来例について図３を参照して説明したものと同一の構成
要素については同一の参照番号を付してその説明を省略
する。

【００１４】図１において、ターゲット７と基板９との
間の空間に、（ａ）に示すようにターゲット７の表面と
平行な姿勢と（ｂ）に示すようにターゲット７の表面と
垂直な姿勢との間で回転可能な複数の薄板１８を備えた
シャッター機構２１が配設されている。

【００１５】シャッター機構２１は、図２に詳細に示す
ように、複数枚の薄板１８を並列させて配設し、各薄板
１８の回転軸芯の一端に回転用ギア１９を取付け、これ
ら回転用ギア１９にラックギア２０を噛み合わせ、ラッ
クギア２０をその長手方向に移動させることにより回転
用ギア１９を介して薄板１８を同期して回転させるよう
に構成されている。

【００１６】次に、薄膜の形成動作を説明する。予備ス
パッタを行うまでは従来例と何ら変わることはないため
説明は省略する。予備スパッタ中は、図１（ａ）に示す
ように、シャッター機構２１を構成する薄板１８がター
ゲット７とほぼ平行な略水平状態にされ、シャッター機
構２１が閉じた状態にある。

【００１７】予備スパッタ終了後の薄膜形成は、ラック
ギア２０をモーター或いはエアシリンダ等（図示せず）
の駆動手段にて図２の矢印２２方向に移動させることに
よりシャッター機構２１の薄板１８を全て同期して矢印
２３方向に回転させ、図１（ｂ）に示すようにターゲッ
ト７と垂直な薄膜形成状態にして行う。

【００１８】つまり、本実施例による薄膜形成は、マグ
ネトロン放電によりターゲット７のエロージョン領域１
３から様々な方向に放出されるスパッタ粒子のうち、タ
ーゲット７と垂直な姿勢になっている薄板１８、１８間
を通過したスパッタ粒子によってのみ行われることにな
る。その結果、本実施例により形成される薄膜は、極端
な斜め入射成分のスパッタ粒子が除去されている。

【００１９】したがって、基板面内のどの部分をとって
も均一な膜質を有する薄膜を形成することができる。ま
た、基板に段差部がある場合でも、段差部によるシャド
ー効果の影響が少なく、基板面内のどの部分をとっても
段差被覆性の絶対値及び対称性のよい薄膜を形成するこ
とができる。さらに、チャンバー３内にシャッターを開
放しておくための無駄な空間を必要とせず、装置をコン
パクトに構成することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、以上のようにターゲッ
ト表面と垂直な薄板間を通過したスパッタ粒子のみで薄
膜が形成されるため、極端な斜め入射成分のスパッタ成
分が除去され、基板面内における膜質の均一性が向上す
る。また基板に段差部がある場合でも、シャドー効果の
影響が少なく段差被覆性の絶対値および基板面内での均
一性も向上する。さらに薄膜形成時においてシャッター
を開放しておく空間を必要とせず、装置の小型化を達成
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における静止対向型マグネト
ロンスパッタリング装置の構成を示し、（ａ）はシャッ
ター機構が閉じた状態の縦断面図、（ｂ）はシャッター
機構が開いた状態の縦断面図である。

【図２】同実施例のシャッター機構の構成を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図３】従来例の静止対向型マグネトロンスパッタリン
グ装置の縦断面図である。

【図４】静止対向型マグネトロンスパッタリング装置に
おけるスパッタ粒子の入射方向の説明図である。

【図５】静止対向型マグネトロンスパッタリング装置に
おけるスパッタ粒子の入射角と段差部での被覆状態を示
し、（ａ）は基板中央部での拡大断面図、（ｂ）は基板
端部での拡大断面図である。

【符号の説明】

５ マグネトロンカソード ７ ターゲット ９ 基板 １８ 薄板 ２１ シャッター機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末光 敏行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネトロンカソードに設置された矩形
   ターゲットとこの矩形ターゲットに対向する基板との間
   にシャッター機構を配設したスパッタリング装置におい
   て、シャッター機構を、ターゲット表面と平行な閉鎖状
   態とターゲット表面と垂直な薄膜形成状態との間で回転
   可能な複数の薄板にて構成したことを特徴とするスパッ
   タリング装置。