WO2022064810A1 - ターゲットおよび成膜装置 - Google Patents

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WO2022064810A1
WO2022064810A1 PCT/JP2021/025512 JP2021025512W WO2022064810A1 WO 2022064810 A1 WO2022064810 A1 WO 2022064810A1 JP 2021025512 W JP2021025512 W JP 2021025512W WO 2022064810 A1 WO2022064810 A1 WO 2022064810A1
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forming apparatus
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博典 鳥居
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Ｊｓｗアフティ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for manufacturing a target, a film forming apparatus, and a film forming object, for example, a technique for forming a film on a film forming object by using plasma.
  • Patent Document 1 describes a target member by colliding an ion contained in a plasma generated by using an electron cyclotron resonance phenomenon (ECR) with the target member. Describes a technique for forming a film on a film-forming object by adhering the target particles jumping out of the film onto the film-forming object.
  • ECR electron cyclotron resonance phenomenon
  • ions contained in the plasma are made to collide with the target member, and the target particles ejected from the target member are adhered to the film-forming object to form a film on the film-forming object.
  • shield members are arranged to prevent the support member supporting the target member from being irradiated with plasma.
  • the shield member is arranged so as to be separated from the target member in order to suppress a short circuit with the target member.
  • the film forming apparatus in one embodiment includes a work holding section for holding a film forming object, a plasma generating section for generating plasma, a target provided between the work holding section and the plasma generating section, and a target. It includes a ring-shaped first shield member provided between the target and the plasma generating portion, and a ring-shaped second shield member provided between the target and the work holding portion.
  • the target has a cylindrical target member and a support member arranged around the target member and supporting the target member.
  • Each of the first shield member, the second shield member, and the target member is laminated in the first direction with the first axis extending in the first direction as a central axis, and in the first direction, the first shield member.
  • the target member and the second shield member are arranged so as to be separated from each other, and the inner diameter of the first shield member is smaller than the inner diameter of the target member.
  • the inner diameter of the first shield member included in the film forming apparatus according to another embodiment is smaller than the inner diameter of the second shield member.
  • the first shield member included in the film forming apparatus includes a first portion that overlaps with the support member of the target in the first direction, and a second portion that does not overlap with the target in the first direction. , Have.
  • the thickness of the second portion is thinner than the thickness of the first portion. Assuming that the surface of the target member including the surface facing the first shield member is used as the reference surface, the shortest distance from the second portion to the reference surface is the shortest distance from the first portion to the reference surface. Greater.
  • the first shield member has a stepped portion between the first portion and the second portion.
  • the thickness of the portion outside the step portion is equal to the thickness of the first portion.
  • the thickness of the portion inside the step portion is equal to the thickness of the second portion.
  • the step portion provided in the film forming apparatus according to another embodiment overlaps with the target member in the first direction.
  • the surface on the target side of the second portion of the film forming apparatus is an inclined surface inclined with respect to the second direction orthogonal to the first direction.
  • the inner diameter of the first shield member is 90% or more with respect to the inner diameter of the target member.
  • the inner diameter of the first shield member of the film forming apparatus is 99% or less with respect to the inner diameter of the target member.
  • sputtering can be stabilized even when deposits are formed on the shield member.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of the film forming apparatus. It is a flowchart which shows each process of the film-forming method performed using the film-forming apparatus shown in FIG. It is a perspective view which shows the appearance structure of the target used in the film forming apparatus of FIG. It is a perspective view which shows the appearance structure of the shield member used in the film forming apparatus of FIG. It is sectional drawing which shows the positional relationship between a shield member and a target in a film forming apparatus. It is sectional drawing which shows the positional relationship between a shield member and a target in a film forming apparatus which is an example of examination with respect to FIG. FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the target member is sputtered in a part of the target and the shield member shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the target member is sputtered in a part of the target and the shield member shown in FIG.
  • It is an enlarged sectional view which shows the modification with respect to the film forming apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a modification of the film forming apparatus shown in FIG. 9.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a film forming apparatus.
  • the film forming apparatus 1 has a chamber 10 which is a film forming chamber.
  • a work holding portion 11 is arranged in the chamber 10, and the work holding portion 11 holds, for example, a film forming object SUB represented by a substrate.
  • the chamber 10 is provided with a gas introduction port 10a and a gas exhaust port 10b.
  • the chamber 10 is provided with a plasma generation unit 13 at a position facing the film forming object SUB held by the work holding unit 11.
  • the plasma generation unit 13 is configured to generate plasma, and a magnetic field generation unit 14 composed of, for example, a coil is arranged around the plasma generation unit 13.
  • a waveguide 15 is connected to the plasma generation unit 13, and microwaves propagating through the waveguide 15 are introduced into the plasma generation unit 13.
  • a target TA having a cylindrical shape is arranged between the work holding unit 11 and the plasma generation unit 13 at a position close to the plasma generation unit 13, and the target TA is a high-frequency power supply and a direct current. It is electrically connected to a power source and a power source 16 capable of supplying pulse power.
  • the target TA is configured so that a high frequency voltage from the power supply 16 is applied.
  • This target TA is fixed by the fixing portion 17.
  • the film forming apparatus 1 has a ring-shaped shield member (first shield member) 30 and a ring-shaped shield member (second shield member) 40.
  • first shield member the shield member 30
  • second shield member the shield member 40
  • the shield member 30 is provided between the target TA and the plasma generation unit 13 in the Z direction.
  • the shield member 40 is provided between the target TA and the work holding portion 11.
  • FIG. 2 is a flowchart showing each step of the film forming method performed by using the film forming apparatus shown in FIG.
  • a gas typified by, for example, argon gas is introduced into the plasma generation unit 13.
  • a magnetic field is generated from the magnetic field generation unit 14 arranged around the plasma generation unit 13
  • the electrons contained in the gas introduced into the plasma generation unit 13 receive Lorentz force and make a circular motion.
  • a microwave electromagnettic wave
  • the energy of the microwave is efficiently supplied to the circularly moving electrons (electron cyclotron resonance phenomenon) (step S101 in FIG. 2).
  • the kinetic energy of the electrons contained in the gas increases, and the gas separates into positive ions and electrons.
  • a plasma composed of positive ions and electrons is generated (step S102 in FIG. 2).
  • a high frequency voltage is supplied from the power supply 16 to the target TA.
  • the positive potential and the negative potential are alternately applied to the target TA to which the high frequency voltage is supplied.
  • the electrons having a light mass can follow the high frequency voltage applied to the target TA, while the positive ions having a heavy mass follow the high frequency voltage. Can not do it.
  • the positive potential that attracts the following electrons is canceled by the negative charge of the electrons, while the negative potential remains, so that the average value of the high frequency power shifts from 0V to the negative potential.
  • the target particles constituting the target TA receive a part of the kinetic energy of the positive ions and jump out from the target TA into the internal space of the chamber 10 (step S104 in FIG. 2). .. After that, a part of the target particles that have jumped out into the internal space of the chamber 10 adheres to the surface of the film-forming object SUB held by the work holding portion 11 (step S105 in FIG. 2). By repeating such a phenomenon, a large number of target particles adhere to the surface of the film-forming object SUB, and as a result, a film is formed on the surface of the film-forming object SUB (step S106 in FIG. 2). ..
  • the target TA is made of aluminum
  • the target particles are aluminum atoms
  • the film formed on the film-forming object SUB is an aluminum film.
  • the film forming operation is performed while introducing oxygen gas or nitrogen gas from the gas introduction port 10a provided in the chamber 10 of the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, the film forming object SUB is exposed to the surface of the film forming object SUB.
  • the target TA is composed of silicon
  • the target particles are silicon atoms
  • the film formed on the film-forming object SUB is a silicon film.
  • the film forming object SUB is exposed to the surface of the film forming object SUB.
  • the film forming apparatus 1 described above irradiates the SUB of the film forming object with a plasma flow created by utilizing the electron cyclotron resonance phenomenon (ECR) and the divergent magnetic field, and at the same time, applies a high frequency voltage between the target TA and the ground.
  • ECR electron cyclotron resonance phenomenon
  • This is a method of forming a film on the film-forming object SUB by colliding the ions in the plasma with the target TA. If this film forming method is called an ECR sputtering method, this ECR sputtering method has the following advantages.
  • the ECR plasma flow and the particles sputtered are irradiated on the SUB of the film-forming object.
  • the ions of the ECR plasma flow have an energy of 10 eV to several tens of eV, and because of the low pressure, the ion current density of the ions reaching the film-forming object SUB can be increased. Therefore, the ions of the ECR plasma flow give energy to the raw material particles that are sputtered and fly onto the film forming object SUB, and promote the bonding reaction between the raw material particles and oxygen.
  • the film quality of the film deposited on the object SUB is improved.
  • it is particularly advantageous that a high-quality film can be formed on the film-forming object at a low substrate temperature (the temperature of the film-forming object SUB).
  • the film forming apparatus 1 is excellent in that it can form a high-quality film.
  • the film forming apparatus 1 is extremely excellent in that a high-quality film can be formed on the surface of the film-forming object without exposing the film-forming object SUB to a high temperature. That is, it can be said that the film forming apparatus 1 is extremely excellent in that a high-quality film can be formed on the surface of the film forming object SUB while reducing the damage given to the film forming object SUB.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an external configuration of a target used in the film forming apparatus of FIG.
  • the target TA has a cylindrical shape.
  • the target TA has, for example, a cylindrical backing tube (support member) 20 made of a copper material, and a bonding material (adhesive) (not shown) on the inner wall of the backing tube 20 has a cylindrical shape made of, for example, aluminum.
  • the target member 21 is adhered.
  • the film forming object SUB shown in FIG. 1 is compared with the case of using the generally used disk-shaped target.
  • the damage done can be reduced.
  • ions for example, argon ions
  • ions that bounce back after colliding with the target member 21 are the objects to be formed. The probability of colliding with the SUB is reduced.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an external configuration of a shield member used in the film forming apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the shield member and the target in the film forming apparatus. As shown in FIG. 4, each of the shield members 30 and 40 has a ring shape.
  • each of the shield member 30, the shield member 40, and the target member 21 is laminated in the Z direction with the axis (virtual line) VL1 extending in the Z direction as the central axis.
  • the shield member 30, the target member 21, and the shield member 40 are laminated in this order from the plasma generation unit 13 (see FIG. 1) side so as to be separated from each other.
  • the shield members 30 and 40 are protective members for suppressing the collision of plasma with the backing tube 20 holding the target member 21. By arranging the shield members 30 and 40 at positions overlapping the target member 21 in the Z direction, it is possible to reduce the frequency of plasma collisions with the backing tube 20 arranged outside the target member 21. As a result, sputtering due to plasma to the backing tube 20 can be suppressed.
  • the shield members 30 and 40 are arranged so as to face each other with the target member 21 sandwiched in the Z direction. As a result, it is possible to prevent the high frequency voltage supplied to the target TA from diffusing around the target member 21.
  • the shield members 30 and 40 have a function as a diffusion prevention member that prevents the diffusion of the high frequency voltage supplied to the target TA.
  • each of the shield members 30 and 40 is preferably made of a metal material.
  • the metal material constituting the shield members 30 and 40 include stainless steel.
  • each of the shield members 30 and 40 is arranged apart from the target member 21. In other words, each of the shield members 30 and 40 is electrically separated from the target member 21.
  • the separation distance is preferably small.
  • the separation distance G1 between the target member 21 and the shield member 30 and the separation distance G2 between the target member 21 and the shield member 30 are preferably 5 mm or less, preferably 3 mm or less. It is particularly preferable to have. However, each of the separation distances G1 and G2 needs to be larger than 0 mm.
  • the plasma generated by the plasma generation unit 13 passes through the opening 30H of the ring-shaped shield member 30 and collides with the target member 21. Therefore, in order to efficiently collide the plasma ions with the target member 21, it is considered preferable that the inner diameter D1 of the opening 30H of the shield 30 is the same as the inner diameter D2 of the cylindrical target member 21. Was there.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the shield member and the target in the film forming apparatus which is an example of examination with respect to FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the target member is sputtered in a part of the target and the shield member shown in FIG.
  • the inner diameter D2 of the target member 21 described in the present specification means the inner diameter D2 of the target member 21 in a new state before the plasma irradiation treatment, unless it is clearly stated that the meaning is different. ..
  • the thickness of the target member 21 gradually decreases, so that the value of the inner diameter D2 also changes. Therefore, in the present specification, as a general rule, the value of the inner diameter D2 of the new target member 21 is used as an index.
  • the film forming apparatus 100 shown in FIG. 6 is different from the film forming apparatus 100 shown in FIG. 5 in that the inner diameter D2 of the target member 21 and the inner diameter D1 of the shield member 30 are the same. Other points are the same as those of the film forming apparatus 1 shown in FIG.
  • Each of the target member 21 and the shield member 30 is arranged with the axis VL1 as the central axis. Therefore, each of the inner wall surface 21a of the target member 21 and the inner wall surface 30a of the shield member 30 are arranged flush with each other in the Z direction (in other words, they are arranged in the same plane). In such a configuration, by setting the value of the separation distance G1 to 5 mm or less, it is possible to suppress the collision of plasma ions with the backing tube 20. Further, since the entire target member 21 is superimposed on the shield member 30 in the Z direction, it is possible to prevent the high frequency voltage supplied to the target TA from diffusing around the target member 21.
  • the film forming apparatus 100 has the following problems due to the deposit 50 (see FIG. 7) deposited on the shield member 30.
  • the deposit 50 is conductive.
  • the target member 21 deposits with the shield member 30 due to the bias voltage generated at the time of discharge and the electric power supplied from the power source. An abnormal discharge may occur between the object 50 and the object 50, and the film formation may become unstable.
  • each of the deposits 50 and 51 shown in FIG. 7 is a substance formed by adhering a part of the target particles to the shield member 30 or 40. Therefore, if the film formation treatment is performed, the deposits 50 and 51 grow.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the target member is sputtered in a part of the target and the shield member shown in FIG.
  • the inner diameter D1 of the opening 30H of the shield 30 is the inner diameter D2 of the cylindrical target member 21 (as described above, the target member 21 in a new state before the film forming process is performed). It is smaller than the inner diameter D2) of.
  • the cylindrical target TA is arranged between the plasma generation unit 13 and the film-forming object SUB.
  • the plasma density on the plasma generation unit 13 side of the target TA is higher than the plasma density on the SUB side of the film forming object of the target TA.
  • the plasma density on the SUB side of the film-forming object of the target TA is lower than the plasma density on the plasma generation unit 13 side of the target TA.
  • the distribution of plasma density in the Z direction in the vicinity of the target member 21 is higher on the shield member 30 side than on the shield member 40 side, so that the shield member 30 of the target member 21 On the side, the frequency of the sputtering phenomenon is higher than that on the shield member 40 side.
  • the degree of consumption of the target member 21 the consumption of the target member 21 on the shield member 30 side of the target TA is larger than that on the shield member 40 side of the target TA.
  • the deposits 50 and 51 are deposits composed of target particles ejected by the target member 21 being sputtered, the deposit 50 formed on the shield member 30 having a relatively high frequency of sputtering phenomenon is the shield member 40.
  • the growth rate is faster than the deposit 51 formed in.
  • the inner wall surface 30a of the shield member 30 is larger than the inner wall surface 21a of the target member 21. Also protrudes inward. In other words, in the Z direction, the target member 21 is covered with the inner hiss portion (visor portion) 31 of the shield member 30. Since the plasma ions reach the target member 21 via the opening inside the shield member 30, when the shield member 30 includes the hiss portion 31, the plasma is generated in the vicinity of the shield member 30 among the target members 21. It is possible to suppress the increase in density.
  • the deposit 50 is mainly formed near the boundary with the opening 30H (see FIG. 5) of the shield member 30. Therefore, as shown in FIG. 8, even if the deposit 50 grows by increasing the length L31 in which the hisashi portion 31 protrudes in the X direction orthogonal to the Z direction, the target member 21 and the deposit 50 It is difficult for the separation distance to be small. Therefore, it is possible to prevent the destabilization of the film formation applied to the target member 21 or the occurrence of a short circuit between the target member 21 and the shield member 30. In other words, it can be used without replacing the shield member 30 until the target member 21 is consumed, while suppressing the destabilization of the film formation and the short circuit of the shield member 30. In other words, the sputtering can be stabilized even when the deposit 50 is formed.
  • the length L31 at which the hiss portion 31 protrudes in the X direction orthogonal to the Z direction is defined as follows. That is, the surface of the backing tube 20 facing the target member 21 is referred to as the target holding surface 20a. At this time, the length L31 is defined as the length L31 with the position of the shield member 30 overlapping the extension surface of the target holding surface 20a as the reference position and the distance from this reference position to the inner wall surface 30a of the shield member 30. .. According to this definition, the length L31 is at least larger than the thickness of the target member 21 in a new state.
  • the inner diameter D1 of the shield member 30 is preferably 99% or less with respect to the inner diameter D2.
  • the inner diameter D1 is preferably 96% or less with respect to the inner diameter D2.
  • each of the separation distances G1 and G2 is, for example, 3 mm.
  • the thickness of the target member 21 in a new state is, for example, 3 mm.
  • the inner diameter D2 (see FIG. 5) of the target member 21 is, for example, 120 mm.
  • the inner diameter D1 (see FIG. 5) of the shield member 30 is 114 mm. In this case, the inner diameter D1 is 96% of the inner diameter D2.
  • the length L31 at which the hiss portion 31 protrudes is 3.0 mm.
  • the thickness (length in the Z direction) of the shield member 30 is, for example, 2 mm.
  • the deposit 51 formed in the shield layer 40 shown in FIG. 5 is even smaller than the deposit 50. Therefore, each of the inner wall surface 21a of the target member 21 and the inner wall surface 40a of the shield member 40 are arranged flush with each other in the Z direction (in other words, they are arranged in the same plane). Therefore, when the inner diameter D1 of the shield member 30 and the inner diameter D3 of the shield member 40 are compared, it can be expressed as follows. That is, the inner diameter D1 of the shield member 30 is smaller than the inner diameter D3 of the shield member 40.
  • the inner diameter D3 of the shield member 40 is smaller than the inner diameter D2 of the target member 21 as a modification with respect to FIG.
  • this modification it is possible to suppress the destabilization of the high frequency voltage due to the influence of the deposit 51.
  • the deposit 51 since the deposit 51 is harder to grow than the deposit 50, even with the structure shown in FIG. 5, the deposit 51 may grow to the extent that the high frequency voltage becomes unstable. Is low.
  • the opening 40H is large.
  • the inner diameter D1 of the shield member 30 is smaller than the inner diameter D3 of the shield member 40, the target particles can be efficiently reached to the film forming object SUB.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a modified example of the film forming apparatus shown in FIG.
  • the film forming apparatus 101 shown in FIG. 9 is the same as the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, except for the differences described below.
  • the shield member 30A of the film forming apparatus 101 has a ring shape like the shield member 30 shown in FIG.
  • the ring-shaped shield member 30A has a structure similar to the enlarged cross section shown in FIG. 9 over the entire circumference.
  • FIG. 9 in order to clearly show the positional relationship between the target member 21 in a new state and the portion 34, unlike FIG. 8, the target member 21 in a new state before being consumed is shown.
  • the film forming apparatus 101 shown in FIG. 9 is different from the film forming apparatus 1 shown in FIG. 8 in the following points. That is, the shield member 30A of the film forming apparatus 101 has a portion (first portion) 33 that overlaps with the backing tube 20 of the target TA in the Z direction and a portion (second portion) 34 that does not overlap with the target TA in the Z direction. Have.
  • the portion 34 is a portion that does not overlap with the target TA even in a new state before the target member 21 is consumed.
  • the thickness T2 of the portion 34 is thinner than the thickness T1 of the portion 33.
  • the shortest distance from the portion 34 to the reference surface 21b is larger than the shortest distance from the portion 33 to the reference surface 21b. In other words, in the portion 34 that does not overlap with the target TA, the surface on the target TA side is scraped and the portion 34 is thinned.
  • the space between the portion 34 and the target member 21 can be increased. Since the deposit 50 is formed on the portion 34, the thinner the thickness of the portion 34, the farther the distance between the deposit 50 and the target member 21 can be.
  • the separation distance between the deposit 50 and the target member 21 can be secured in the Z direction. Therefore, as compared with the case of the film forming apparatus 1 described with reference to FIG. 8, the high frequency voltage becomes unstable even when the length L31 is shortened, or the shield member 30A and the target member 21 are short-circuited. Can be suppressed.
  • the thickness T2 of the portion 34 needs to be thick enough not to deform the portion 34, but it is preferably as thin as possible.
  • the thickness T1 is 2 mm and the thickness T2 is 1 mm.
  • the portion 34 has a uniform thickness. That is, the shield member 30A has a stepped portion 35 between the portion 33 and the portion 34.
  • the thickness of the portion outside the step portion 35 is equal to the thickness of the portion 33, and the thickness of the portion inside the step portion 35 (on the opening side of the shield member 30A) is Equal to the thickness of portion 34. In this way, when the thickness T2 of the portion 34 is uniform, it is possible to secure the separation distance between the target member 21 and the deposit 50 regardless of the position of the deposit 50 formed in the portion 34. can.
  • the step portion 35 overlaps with the target member 21 in the Z direction.
  • the position of the step portion 35 may be a position overlapping with the backing tube 20 or a position overlapping with the fixing portion 17.
  • the distance between the backing tube 20 and the shield member 30A is short.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing another modification with respect to FIG.
  • the film forming apparatus 102 shown in FIG. 10 is the same as the film forming apparatus 101 described with reference to FIG. 9, except for the differences described below. Hereinafter, the differences from the film forming apparatus 101 will be described, and overlapping description will be omitted in principle.
  • the shield member 30B of the film forming apparatus 102 has a ring shape like the shield member 30 shown in FIG.
  • the ring-shaped shield member 30B has a structure similar to the enlarged cross section shown in FIG. 10 over the entire circumference.
  • FIG. 10 in order to clearly show the positional relationship between the target member 21 in a new state and the portion 34, unlike FIG. 8, the target member 21 in a new state before being consumed is shown.
  • the film forming apparatus 102 shown in FIG. 10 is different from the film forming apparatus 101 shown in FIG. 9 in that the surface of the portion 34 on the target TA side is an inclined surface inclined with respect to the X direction orthogonal to the Z direction. It's different.
  • the step portion 35 shown in FIG. 9 does not exist.
  • the thickness T2 of the portion 34 becomes smaller as it approaches the inner tip of the shield member 30B.
  • the starting point 36 of the inclined surface is at a position overlapping with the target member 21.
  • the inclination angle of the inclined surface with respect to the X direction is uniform. Therefore, even in the place where the thickness T2 of the portion 34 is the thickest, the thickness T2 is thinner than the thickness T1 of the portion 33.
  • the tip portion (the portion closer to the opening 30H shown in FIG. 5) than the shield member 30A.
  • the thickness can be reduced.
  • the shield member 30B shown in FIG. 10 is more advantageous than the shield member 30A shown in FIG.

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Abstract

成膜装置１は、ターゲットＴＡと、ターゲットＴＡとプラズマ生成部との間に設けられたリング形状のシールド部材３０と、ターゲットＴＡとワーク保持部との間に設けられたリング形状のシールド部材４０と、を備える。ターゲットＴＡは、円筒形状のターゲット部材２１と、ターゲットＴＡ部材を支持するバッキングチューブ（支持部材）２０と、を有する。シールド部材３０、シールド部材４０、およびターゲット部材２１のそれぞれは、Ｚ方向に延びる軸ＶＬ１を中心軸としてＺ方向に積層され、Ｚ方向において、シールド部材３０、ターゲット部材２１、およびシールド部材４０のそれぞれは、互いに離間するように配置され、シールド部材３０の内径Ｄ１は、ターゲット部材２１の内径Ｄ２より小さい。

Description

ターゲットおよび成膜装置
　本発明は、ターゲットおよび成膜装置並びに成膜対象物の製造技術に関し、例えば、プラズマを利用して成膜対象物に膜を形成する技術に関する。
　特開昭５９－４７７２８号公報（特許文献１）には、電子サイクロトロン共鳴現象（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣＲ）を利用して発生させたプラズマに含まれるイオンをターゲット部材に衝突させることにより、ターゲット部材から飛び出してきたターゲット粒子を成膜対象物に被着させて、成膜対象物に膜を形成する技術が記載されている。
特開昭５９－４７７２８号公報
　スパッタリング技術では、プラズマに含まれるイオンをターゲット部材に衝突させて、ターゲット部材から飛び出してきたターゲット粒子を成膜対象物に被着させることにより、成膜対象物に膜を形成する。ターゲット部材の上方および下方には、ターゲット部材を支持する支持部材にプラズマが照射されることを防止するためのシールド部材が配置される。シールド部材は、ターゲット部材とのショートを抑制するため、ターゲット部材から離間するように配置される。ところが、成膜工程を継続的に実施することにより、シールド部材に形成される堆積物が成長すると、堆積物に起因してスパッタリングが安定しないことが判った。
　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　一実施の形態における成膜装置は、成膜対象物を保持するワーク保持部と、プラズマを生成するプラズマ生成部と、前記ワーク保持部と前記プラズマ生成部との間に設けられたターゲットと、前記ターゲットと前記プラズマ生成部との間に設けられたリング形状の第１シールド部材と、前記ターゲットと前記ワーク保持部との間に設けられたリング形状の第２シールド部材と、を備える。前記ターゲットは、円筒形状のターゲット部材と、前記ターゲット部材の周囲に配置され、前記ターゲット部材を支持する支持部材と、を有する。前記第１シールド部材、前記第２シールド部材、および前記ターゲット部材のそれぞれは、第１方向に延びる第１軸を中心軸として第１方向に積層され、前記第１方向において、前記第１シールド部材、前記ターゲット部材、および前記第２シールド部材のそれぞれは、互いに離間するように配置され、前記第１シールド部材の内径は、ターゲット部材の内径より小さい。
　他の実施態様である成膜装置が備える前記第１シールド部材の内径は、前記第２シールド部材の内径より小さい。
　他の実施態様である成膜装置が備える前記第１シールド部材は、前記第１方向において前記ターゲットの前記支持部材と重なる第１部分と、前記第１方向において前記ターゲットと重ならない第２部分と、を有する。前記第２部分の厚さは、前記第１部分の厚さより薄い。前記ターゲット部材のうち、前記第１シールド部材と対向する面を含む面を基準面とすると、前記第２部分から前記基準面までの最短距離は、前記第１部分から前記基準面までの最短距離より大きい。
　他の実施態様である成膜装置は、前記第１シールド部材は、前記第１部分と前記第２部分との間に段差部を有する。前記段差部よりも外側の部分の厚さは、前記第１部分の厚さと等しい。前記段差部よりも内側の部分の厚さは、前記第２部分の厚さと等しい。
　他の実施態様である成膜装置が備える前記段差部は、前記第１方向において前記ターゲット部材と重なる。
　他の実施態様である成膜装置の前記第２部分の前記ターゲット側の面は、前記第１方向に直交する第２方向に対して傾斜する傾斜面になっている。前記第１シールド部材の内径は、前記ターゲット部材の内径に対して９０％以上である。
　他の実施態様である成膜装置の前記第１シールド部材の内径は、前記ターゲット部材の内径に対して９９％以下である。
　一実施の形態によれば、シールド部材上に堆積物が形成された場合でもスパッタリングを安定させることができる。
成膜装置の模式的な構成を示す図である。 図１に示す成膜装置を用いて行う成膜方法の各工程を示すフローチャートである。 図１の成膜装置で使用されるターゲットの外観構成を示す斜視図である。 図１の成膜装置で使用されるシールド部材の外観構成を示す斜視図である。 成膜装置内におけるシールド部材とターゲットとの位置関係を示す断面図である。 図５に対する検討例である成膜装置内におけるシールド部材とターゲットとの位置関係を示す断面図である。 図６に示すターゲットおよびシールド部材の一部分において、ターゲット部材がスパッタされた状態示す拡大断面図である。 図５に示すターゲットおよびシールド部材の一部分において、ターゲット部材がスパッタされた状態示す拡大断面図である。 図８に示す成膜装置に対する変形例を示す拡大断面図である。 図９に示す成膜装置に対する変形例を示す拡大断面図である。
　実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
　＜成膜装置の構成＞
　図１は、成膜装置の模式的な構成を示す図である。図１において、成膜装置１は、成膜室であるチャンバ１０を有する。このチャンバ１０には、ワーク保持部１１が配置されており、このワーク保持部１１によって、例えば、基板に代表される成膜対象物ＳＵＢが保持されている。このチャンバ１０には、ガス導入口１０ａとガス排気口１０ｂとが設けられている。
　次に、チャンバ１０には、ワーク保持部１１に保持された成膜対象物ＳＵＢと対向する位置にプラズマ生成部１３が設けられている。このプラズマ生成部１３は、プラズマを生成するように構成されており、プラズマ生成部１３の周囲には、例えば、コイルから構成される磁場発生部１４が配置されている。また、プラズマ生成部１３には、導波管１５が接続されており、導波管１５を伝搬するマイクロ波がプラズマ生成部１３に導入されるようになっている。さらに、ワーク保持部１１とプラズマ生成部１３の間であって、プラズマ生成部１３に近接する位置に、例えば、円筒形状からなるターゲットＴＡが配置されており、このターゲットＴＡは、高周波電源、直流電源、およびパルス電源を供給可能な電源１６と電気的に接続されている。これにより、ターゲットＴＡは、電源１６からの高周波電圧が印加されるように構成されている。このターゲットＴＡは、固定部１７によって固定されている。
　また、成膜装置１は、リング形状のシールド部材（第１シールド部材）３０と、リング形状のシールド部材（第２シールド部材）４０と、を有する。プラズマ生成部１３からワーク保持部１１に向かう方向をＺ方向とすると、シールド部材３０はＺ方向において、ターゲットＴＡとプラズマ生成部１３との間に設けられている。また、シールド部材４０は、ターゲットＴＡとワーク保持部１１との間に設けられている。
　＜成膜方法＞
　続いて、成膜装置１を用いた成膜方法について説明する。図２は、図１に示す成膜装置を用いて行う成膜方法の各工程を示すフローチャートである。
　まず、図１において、プラズマ生成部１３には、例えば、アルゴンガスに代表されるガスが導入されている。そして、プラズマ生成部１３の周囲に配置されている磁場発生部１４から磁場を発生させると、プラズマ生成部１３に導入されているガスに含まれる電子がローレンツ力を受けることにより、円運動する。このとき、電子の円運動の周期（あるいは周波数）と同じ周期（あるいは周波数）を有するマイクロ波（電磁波）を導波管１５からプラズマ生成部１３に導入すると、円運動する電子とマイクロ波とが共鳴して、マイクロ波のエネルギーが円運動する電子に効率良く供給される（電子サイクロトロン共鳴現象）（図２のステップＳ１０１）。この結果、ガスに含まれる電子の運動エネルギーが大きくなって、ガスが、正イオンと電子とに分離する。これにより、正イオンと電子とからなるプラズマが生成される（図２のステップＳ１０２）。
　次に、図１において、電源１６からターゲットＴＡに対して高周波電圧を供給する。この場合、高周波電圧が供給されたターゲットＴＡには、正電位と負電位とが交互に印加されることになる。ここで、プラズマを構成する正イオンと電子のうち、ターゲットＴＡに印加される高周波電圧に追従することができるのは、質量の軽い電子である一方、質量の重い正イオンは、高周波電圧に追従することができない。この結果、追従する電子を引き付ける正電位が電子の有する負電荷によって相殺される一方、負電位が残存するため、高周波電力の平均値は、０Ｖから負電位にシフトする。このことは、ターゲットＴＡに対して高周波電圧が印加されているにも関わらず、あたかも、ターゲットＴＡに負電位が印加されているとみなすことができることを意味している。これにより、正イオンは、平均的に負電位が印加されているとみなされるターゲットＴＡに引き付けられて、ターゲットＴＡに衝突する（図２のステップＳ１０３）。
　続いて、正イオンがターゲットＴＡに衝突すると、ターゲットＴＡを構成するターゲット粒子が、正イオンの運動エネルギーの一部を受けとって、ターゲットＴＡからチャンバ１０の内部空間に飛び出す（図２のステップＳ１０４）。その後、チャンバ１０の内部空間に飛び出したターゲット粒子の一部は、ワーク保持部１１で保持されている成膜対象物ＳＵＢの表面に付着する（図２のステップＳ１０５）。そして、このような現象が繰り返されることによって、成膜対象物ＳＵＢの表面に多数のターゲット粒子が付着する結果、成膜対象物ＳＵＢの表面上に膜が形成される（図２のステップＳ１０６）。
　例えば、ターゲットＴＡをアルミニウムから構成する場合、ターゲット粒子は、アルミニウム原子であり、成膜対象物ＳＵＢに形成される膜は、アルミニウム膜である。ただし、図１に示す成膜装置１のチャンバ１０に設けられているガス導入口１０ａから酸素ガスや窒素ガスを導入しながら、上述した成膜動作を実施すると、成膜対象物ＳＵＢの表面には、酸化アルミニウム膜や窒化アルミニウム膜を形成することができる。
　同様に、例えば、ターゲットＴＡをシリコンから構成する場合、ターゲット粒子は、シリコン原子であり、成膜対象物ＳＵＢに形成される膜は、シリコン膜である。ただし、図１に示す成膜装置１のチャンバ１０に設けられているガス導入口１０ａから酸素ガスや窒素ガスを導入しながら、上述した成膜動作を実施すると、成膜対象物ＳＵＢの表面には、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を形成することができる。
　＜成膜装置の利点＞
　上述した成膜装置１は、電子サイクロトロン共鳴現象（ＥＣＲ）と発散磁場を利用して作られたプラズマ流を成膜対象物ＳＵＢに照射し、同時に、ターゲットＴＡとグランドとの間に高周波電圧を加えることにより、プラズマ中のイオンをターゲットＴＡに衝突させて成膜対象物ＳＵＢに膜を形成する方法である。この成膜方法をＥＣＲスパッタリング法と呼ぶことにすると、このＥＣＲスパッタリング法には、以下に示す利点がある。
　例えば、マグネトロンスパッタリング法では、１０－３Ｔｏｒｒ（１０－３×１３３．３２Ｐａ）のオーダ以上でないと安定なプラズマを得ることができない。これに対し、ＥＣＲスパッタリング法では、安定なＥＣＲプラズマを１０－４Ｔｏｒｒ（１０－４×１３３．３２Ｐａ）のオーダの圧力で得ることができる。また、ＥＣＲスパッタリング法では、高周波電圧により、プラズマ中の粒子（正イオン）をターゲットＴＡに当ててスパッタリングを行なうため、低い圧力で成膜対象物ＳＵＢに膜を形成できる。
　ＥＣＲスパッタリング法では、成膜対象物ＳＵＢにＥＣＲプラズマ流とスパッタリングされた粒子が照射される。ＥＣＲプラズマ流のイオンは、１０ｅＶ～数十ｅＶのエネルギーを持っており、低い圧力のため、成膜対象物ＳＵＢに到達するイオンのイオン電流密度も大きくとれる。したがって、ＥＣＲプラズマ流のイオンは、スパッタリングされて成膜対象物ＳＵＢ上に飛来した原料粒子にエネルギーを与えるとともに、原料粒子と酸素との結合反応を促進することになり、ＥＣＲスパッタリング法で成膜対象物ＳＵＢに堆積した膜の膜質が改善される。このようなＥＣＲスパッタリング法では、特に、低い基板温度（成膜対象物ＳＵＢの温度）で、成膜対象物上に高品質の膜を成膜できることが利点である。
　以上のことから、成膜装置１は、高品質な膜を形成できる点で優れている。特に、成膜装置１では、成膜対象物ＳＵＢに高温に曝すことなく、成膜対象物の表面に高品質な膜を形成することができる点で非常に優れていると言える。つまり、成膜装置１では、成膜対象物ＳＵＢに与えるダメージを低減しながら、成膜対象物ＳＵＢの表面に高品質な膜を形成できる点で非常に優れていると言える。
　＜ターゲット＞
　図３は、図１の成膜装置で使用されるターゲットの外観構成を示す斜視図である。図３に示すように、ターゲットＴＡは、円筒形状から成る。ターゲットＴＡは、例えば、銅材からなる円筒形状のバッキングチューブ（支持部材）２０を有し、このバッキングチューブ２０の内壁に、図示しないボンディング材（接着材）によって、例えば、アルミニウムからなる円筒形状のターゲット部材２１が接着されている。
　このように構成されている円筒形状のターゲットＴＡを利用した成膜方法の場合、一般的に使用されている円盤形状のターゲットを使用する場合に比べて、図１に示す成膜対象物ＳＵＢに与えるダメージを低減することができる。円筒形状のターゲットＴＡを用いて成膜する場合、円盤形状のターゲットを用いて成膜する場合と比較して、ターゲット部材２１に衝突した後に反跳したイオン（例えばアルゴンイオン）が成膜対象物ＳＵＢに衝突する確率が小さくなる。このため、円筒形状のターゲットＴＡを使用して成膜対象物ＳＵＢの表面上に膜を形成する構成の成膜装置では、反跳したアルゴンイオンが成膜対象物ＳＵＢに衝突する確率が小さくなる結果、反跳したアルゴンイオンが成膜対象物ＳＵＢに衝突することで、成膜対象物ＳＵＢにダメージを与えることを低減できる。
　＜シールド部材＞
　図４は、図１の成膜装置で使用されるシールド部材の外観構成を示す斜視図である。図５は、成膜装置内におけるシールド部材とターゲットとの位置関係を示す断面図である。図４に示すように、シールド部材３０および４０のそれぞれは、リング形状から成る。
　図４および図５に示すように、シールド部材３０、シールド部材４０、およびターゲット部材２１のそれぞれは、Ｚ方向に延びる軸（仮想線）ＶＬ１を中心軸として、Ｚ方向に積層される。詳しくは、プラズマ生成部１３（図１参照）側から順に、シールド部材３０、ターゲット部材２１、およびシールド部材４０の順で、互いに離間して積層される。
　シールド部材３０および４０は、ターゲット部材２１を保持するバッキングチューブ２０へのプラズマの衝突を抑制するための保護部材である。Ｚ方向において、ターゲット部材２１と重なる位置にシールド部材３０および４０を配置することにより、ターゲット部材２１の外側に配置されるバッキングチューブ２０へのプラズマの衝突の発生頻度を低減させることができる。この結果、バッキングチューブ２０へのプラズマによるスパッタリングを抑制することができる。
　また、シールド部材３０および４０は、Ｚ方向において、ターゲット部材２１を挟んで、互いに対向するように配置される。これにより、ターゲットＴＡに供給される高周波電圧がターゲット部材２１の周辺に拡散することを抑制できる。言い換えれば、シールド部材３０および４０はターゲットＴＡに供給される高周波電圧の拡散を防止する拡散防止部材としての機能を備える。
　保護部材としての機能、および拡散防止部材としての機能を効果的に発揮させる観点から、シールド部材３０および４０のそれぞれは、金属材料から成ることが好ましい。シールド部材３０および４０を構成する金属材料としては、例えばステンレス鋼を例示できる。金属から成るシールド部材３０および４０と、ターゲット部材２１との短絡を防止するため、シールド部材３０および４０のそれぞれは、ターゲット部材２１と離間して配置される。言い換えれば、シールド部材３０および４０のそれぞれは、ターゲット部材２１と電気的に分離されている。ただし、ターゲット部材２１とシールド部材３０および４０のそれぞれとの離間距離が、極端に大きくなると、ターゲット部材２１とシールド部材３０および４０のそれぞれとの隙間からプラズマが侵入する確率が上昇するので、上記離間距離は小さいことが好ましい。本願発明者の検討によれば、ターゲット部材２１とシールド部材３０との離間距離Ｇ１、およびターゲット部材２１とシールド部材３０との離間距離Ｇ２のそれぞれは、５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることが特に好ましい。ただし、離間距離Ｇ１およびＧ２のそれぞれは、０ｍｍより大きいことが必要である。
　プラズマ生成部１３（図１参照）で生成されたプラズマは、リング形状のシールド部材３０の開口部３０Ｈを通過してターゲット部材２１に衝突する。このため、プラズマのイオンをターゲット部材２１に効率的に衝突させるためには、シールド３０の開口部３０Ｈの内径Ｄ１が、円筒形状のターゲット部材２１の内径Ｄ２と同じであることが好ましいと考えられていた。
　本願発明者の検討によれば、シールド３０の開口部３０Ｈの内径Ｄ１が、円筒形状のターゲット部材２１の内径Ｄ２と同じである場合、他の課題が生じることが判った。以下、図５に対応する検討例として図６に示す成膜装置１００を用いて説明する。図６は、図５に対する検討例である成膜装置内におけるシールド部材とターゲットとの位置関係を示す断面図である。図７は、図６に示すターゲットおよびシールド部材の一部分において、ターゲット部材がスパッタされた状態示す拡大断面図である。なお、本明細書で説明するターゲット部材２１の内径Ｄ２とは、特に異なる意味であることを明示した場合を除き、プラズマの照射処理を行う前の新品状態におけるターゲット部材２１の内径Ｄ２を意味する。ターゲット部材２１にプラズマのイオンが衝突することにより、ターゲット部材２１の厚さは徐々に薄くなるので、内径Ｄ２の値も変化する。そこで、本明細書では、原則として、新品のターゲット部材２１の内径Ｄ２の値を指標として用いる。
　図６に示す成膜装置１００は、ターゲット部材２１の内径Ｄ２とシールド部材３０の内径Ｄ１とが同じである点で、図５に示す成膜装置１００とは相違する。その他の点は図５に示す成膜装置１と同様である。ターゲット部材２１およびシールド部材３０のそれぞれは軸ＶＬ１を中心軸として配置されている。このため、ターゲット部材２１の内壁面２１ａおよびシールド部材３０の内壁面３０ａのそれぞれはＺ方向において面一（ツライチ）に配置されている（言い換えれば同一面内に配置されている）。このような構成の場合、離間距離Ｇ１の値を５ｍｍ以下とすることにより、プラズマのイオンがバッキングチューブ２０に衝突することを抑制できる。また、Ｚ方向において、ターゲット部材２１の全体がシールド部材３０と重畳するので、ターゲットＴＡに供給される高周波電圧がターゲット部材２１の周辺に拡散することを抑制できる。
　ところが、本願発明者の検討によれば、成膜装置１００の場合、シールド部材３０上に堆積する堆積物５０（図７参照）に起因する以下の課題があることが判った。例えば、ターゲット部材２１が金属などの導電性材料から成る場合、堆積物５０は導電性を備える。堆積物５０が成長し、ターゲット部材２１あるいはバッキングチューブ２０と、堆積物５０との距離が近くなると、ターゲット部材２１が放電時に生成されるバイアス電圧及び電源から供給する電力により、シールド部材３０と堆積物５０との間で異常放電が生じ、成膜が不安定になる場合がある。堆積物５０が絶縁材料から成る場合、あるいは、半導電性材料から成る場合にも、成長した堆積物５０に電荷が蓄積すれば、異常放電の原因になる。また、堆積物５０がさらに成長し、ターゲット部材２１あるいはバッキングチューブ２０と、堆積物５０とが接触すると、ターゲットＴＡとシールド部材３０とがショートする場合がある。成膜の不安定化やシールド部材３０の短絡を回避するためには、堆積物５０がある程度成長した段階で成膜処理を中止し、シールド部材３０を交換する必要がある。このため、成膜処理の効率が低下する原因となる。なお、図７に示す堆積物５０および５１のそれぞれは、ターゲット粒子の一部がシールド部材３０または４０に付着することにより形成される物質である。このため、成膜処理を行えば、堆積物５０および５１は成長する。
　そこで、本願発明者は、成膜処理の効率を向上させるための方法として、堆積物５０の成長速度を低減させる方法、および、堆積物が成長したとしても、成膜の不安定化やショートを防ぐ方法について検討した。図８は、図５に示すターゲットおよびシールド部材の一部分において、ターゲット部材がスパッタされた状態示す拡大断面図である。
　図５に示す成膜装置１の場合、シールド３０の開口部３０Ｈの内径Ｄ１が、円筒形状のターゲット部材２１の内径Ｄ２（上記したように成膜処理を実施する前の新品状態のターゲット部材２１の内径Ｄ２）よりも小さい。この構成により、ターゲットＴＡのシールド部材３０側においてプラズマ密度が高くなることを抑制できる。
　詳しくは、図１を用いて説明したように、円筒形状のターゲットＴＡは、プラズマ生成部１３と成膜対象物ＳＵＢとの間に配置される。この場合、ターゲットＴＡのプラズマ生成部１３側のプラズマ密度は、ターゲットＴＡの成膜対象物ＳＵＢ側のプラズマ密度よりも高くなる。言い換えれば、ターゲットＴＡの成膜対象物ＳＵＢ側のプラズマ密度は、ターゲットＴＡのプラズマ生成部１３側のプラズマ密度よりも低くなる。このようにターゲットＴＡの近傍において、プラズマ密度の分布に差異が生じる場合、プラズマ密度が相対的に高い部分において、アルゴンイオンによるスパッタリング現象の頻度が高くなる。
　図７に示す成膜装置の例の場合、ターゲット部材２１の近傍のＺ方向におけるプラズマ密度の分布は、シールド部材３０側の方がシールド部材４０側よりも高いので、ターゲット部材２１のシールド部材３０側では、スパッタリング現象の頻度がシールド部材４０側よりも高い。この結果、ターゲット部材２１の消費の程度を比較すると、ターゲットＴＡのシールド部材３０側では、ターゲットＴＡのシールド部材４０側よりもターゲット部材２１の消費が大きくなる。
　堆積物５０および５１は、ターゲット部材２１がスパッタされることにより飛び出したターゲット粒子からなる堆積物なので、スパッタリング現象の頻度が相対的に高いシールド部材３０に形成される堆積物５０は、シールド部材４０に形成される堆積物５１よりも成長速度が速い。
　図８に示す成膜装置１の場合、図７と比較して判るように、リング形状のシールド部材３０の内径が小さいので、シールド部材３０の内壁面３０ａは、ターゲット部材２１の内壁面２１ａよりも内側に突出している。言い換えれば、Ｚ方向において、ターゲット部材２１は、シールド部材３０の内側のヒサシ部分（バイザー部分）３１に覆われている。プラズマのイオンは、シールド部材３０の内側の開口部を経由してターゲット部材２１に達するので、シールド部材３０がヒサシ部分３１を備えている場合、ターゲット部材２１のうち、シールド部材３０の近傍においてプラズマ密度が高くなることを抑制することができる。
　この結果、図８に示すように、ターゲット部材２１のシールド部材３０側の部分が、他の部分と比較して早く消費されることを抑制できる。これにより、堆積物５０の成長速度を遅くすることができるので、シールド部材３０の交換頻度を低減させることができる。
　また、堆積物５０は、シールド部材３０の開口部３０Ｈ（図５参照）との境界付近に主に形成される。したがって、図８に示すように、Ｚ方向と直交するＸ方向において、ヒサシ部分３１が突出する長さＬ３１を長くとることにより、堆積物５０が成長したとしても、ターゲット部材２１と堆積物５０との離間距離が小さくなり難い。このため、ターゲット部材２１に印加される成膜の不安定化、あるいは、ターゲット部材２１とシールド部材３０との短絡の発生を防止することができる。言い換えれば、成膜の不安定化やシールド部材３０の短絡を抑制しつつ、ターゲット部材２１が消費されるまでの間、シールド部材３０を交換することなく使用することができる。さらに言い換えれば、堆積物５０が形成された場合でも、スパッタリングを安定化させることができる。
　なお、Ｚ方向と直交するＸ方向において、ヒサシ部分３１が突出する長さＬ３１は以下のように定義する。すなわち、バッキングチューブ２０のターゲット部材２１との対向する面をターゲット保持面２０ａとする。この時、長さＬ３１は、シールド部材３０のうち、ターゲット保持面２０ａの延長面と重なる位置を基準位置として、この基準位置からシールド部材３０の内壁面３０ａまでの距離を長さＬ３１と定義する。この定義によれば、長さＬ３１は、少なくとも、新品状態のターゲット部材２１の厚さよりは大きい。
　ところで、本願発明者の検討によれば、図５に示すシールド部材３０の内径Ｄ２を調整すれば、堆積物５０の成長速度を低減させ、かつ、スパッタリングの発生頻度の低下を抑制できることが判った。図５に示すターゲット部材２１の内径Ｄ１を基準にシールド部材３０の内径Ｄ１の好ましい範囲を記載すると、内径Ｄ１は内径Ｄ２に対して９０％以上であれば、スパッタリングの発生頻度の低下を抑制できる。一方、ヒサシ部分３１の効果により、堆積物５０の成長を抑制する観点からは、内径Ｄ１は、内径Ｄ２に対して、９９％以下であることが好ましい。また、成長した堆積物５０と、ターゲット部材２１との接触を防止する観点からは、内径Ｄ１は、内径Ｄ２に対して、９６％以下であることが好ましい。
　図８に示す例の場合、離間距離Ｇ１およびＧ２のそれぞれは、例えば３ｍｍである。新品状態のターゲット部材２１の厚さ（バッキングチューブ２０との対向面である外壁面から内壁面２０ａまでの距離）は、例えば３ｍｍである。ターゲット部材２１の内径Ｄ２（図５参照）は、例えば１２０ｍｍである。シールド部材３０の内径Ｄ１（図５参照）は、１１４ｍｍである。この場合、内径Ｄ１は、内径Ｄ２対して、９６％である。Ｘ方向において、ヒサシ部分３１が突出する長さＬ３１は、３.０ｍｍである。シールド部材３０の厚さ（Ｚ方向における長さ）は、例えば２ｍｍである。
　また、図５に示すシールド層４０に形成される堆積物５１は、堆積物５０よりさらに小さい。このため、ターゲット部材２１の内壁面２１ａおよびシールド部材４０の内壁面４０ａのそれぞれはＺ方向において面一（ツライチ）に配置されている（言い換えれば同一面内に配置されている）。このため、シールド部材３０の内径Ｄ１とシールド部材４０の内径Ｄ３とを比較すると、以下のように表現できる。すなわち、シールド部材３０の内径Ｄ１は、シールド部材４０の内径Ｄ３より小さい。
　なお、図示は省略するが、図５に対する変形例としてシールド部材４０の内径Ｄ３がターゲット部材２１の内径Ｄ２より小さい実施態様がある。この変形例の場合、堆積物５１の影響により高周波電圧が不安定化することを抑制できる。ただし、上記したように、堆積物５１は堆積物５０と比較して成長しにくいので、図５に示す構造であっても、高周波電圧が不安定化する程度まで堆積物５１が成長する可能性は低い。一方、ターゲット部材２１から飛び出したターゲット粒子を効率的に成膜対象物ＳＵＢ（図１参照）に運ぶ観点からは、開口部４０Ｈが大きい方が好ましい。図８に示すように、シールド部材３０の内径Ｄ１は、シールド部材４０の内径Ｄ３より小さい場合、ターゲット粒子を効率的に成膜対象物ＳＵＢに到達させることができる点で好ましい。
　＜変形例＞
　次に、図５および図８に示す成膜装置に対する変形例について説明する。図９は、図８に示す成膜装置に対する変形例を示す拡大断面図である。なお、図９に示す成膜装置１０１は、以下で説明する相違点を除き、図１に示す成膜装置１と同様である。以下では成膜装置１との相違点について説明し、重複する説明は原則として省略する。また、成膜装置１０１のシールド部材３０Ａは、図４に示すシールド部材３０と同様にリング形状を成す。リング状のシールド部材３０Ａは全周に亘って図９に示す拡大断面と同様の構造を備える。また、図９では、新品状態のターゲット部材２１と部分３４との位置関係を明示するため、図８とは異なり、消費される前の新品状態のターゲット部材２１を図示している。
　図９に示す成膜装置１０１は、以下の点で、図８に示す成膜装置１と相違する。すなわち、成膜装置１０１のシールド部材３０Ａは、Ｚ方向においてターゲットＴＡのバッキングチューブ２０と重なる部分（第１部分）３３と、Ｚ方向においてターゲットＴＡと重ならない部分（第２部分）３４と、を有する。なお、部分３４は、ターゲット部材２１が消費される前の、新品状態であってもターゲットＴＡと重ならない部分である。部分３４の厚さＴ２は、部分３３の厚さＴ１より薄い。また、ターゲット部材２１のうち、シールド部材３０Ａと対向する面を基準面２１ｂとすると、部分３４から基準面２１ｂまでの最短距離は、部分３３から基準面２１ｂまでの最短距離より大きい。言い換えれば、部分３４は、ターゲットＴＡと重ならない部分３４において、ターゲットＴＡ側の面が削られ、薄肉化されている。
　部分３４のターゲットＴＡ側を削って薄肉化する場合、部分３４とターゲット部材２１との間のスペースを大きくすることができる。堆積物５０は、部分３４上に形成されるので、部分３４の厚さを薄くする程、堆積物５０とターゲット部材２１との距離を遠ざけることができる。
　本変形例の場合、Ｚ方向において、堆積物５０とターゲット部材２１との離間距離を確保することができる。このため、図８を用いて説明した成膜装置１の場合と比較して、長さＬ３１を短くした場合でも、高周波電圧が不安定化すること、あるいはシールド部材３０Ａとターゲット部材２１との短絡を抑制することができる。
　部分３４の厚さＴ２は、部分３４が変形しない程度の厚さは必要であるが、可能な限り薄いことが好ましい。例えば、図９に示す例では、厚さＴ１が２ｍｍであり、厚さＴ２は１ｍｍである。
　成膜装置１０１の場合、部分３４が一様な厚さを有している。すなわち、シールド部材３０Ａは、部分３３と部分３４との間に段差部３５を有する。段差部３５よりも外側（シールド部材３０Ａの外周側）の部分の厚さは、部分３３の厚さと等しく、段差部３５よりも内側（シールド部材３０Ａの開口部側）の部分の厚さは、部分３４の厚さと等しい。このように、部分３４の厚さＴ２が一様になっている場合、部分３４のどの位置に堆積物５０が形成された場合でもターゲット部材２１と堆積物５０との離間距離を確保することができる。
　また、図９に示すように、段差部３５はＺ方向において、ターゲット部材２１と重なる。図９に対する変形例として、段差部３５の位置が、バッキングチューブ２０と重なる位置、あるいは、固定部１７と重なる位置である場合もある。ただし、シールド部材３０Ａが備える機能のうち、バッキングチューブ２０へのイオンの衝突を防止する機能を考慮すると、バッキングチューブ２０とシールド部材３０Ａとの離間距離が近い方が好ましい。段差部３５がターゲット部材２１と重なる位置に配置される場合、バッキングチューブ２０とシールド部材３０Ａとの離間距離を低減し、かつ、部分３４とターゲット部材２１との離間距離を大きくすることができる。
　図１０は、図９に対する他の変形例を示す拡大断面図である。なお、図１０に示す成膜装置１０２は、以下で説明する相違点を除き、図９を用いて説明した成膜装置１０１と同様である。以下では成膜装置１０１との相違点について説明し、重複する説明は原則として省略する。また、成膜装置１０２のシールド部材３０Ｂは、図４に示すシールド部材３０と同様にリング形状を成す。リング状のシールド部材３０Ｂは全周に亘って図１０に示す拡大断面と同様の構造を備える。また、図１０では、新品状態のターゲット部材２１と部分３４との位置関係を明示するため、図８とは異なり、消費される前の新品状態のターゲット部材２１を図示している。
　図１０に示す成膜装置１０２は、部分３４のターゲットＴＡ側の面が、Ｚ方向に直交するＸ方向に対して傾斜する傾斜面となっている点で、図９に示す成膜装置１０１と相違する。成膜装置１０２のシールド部材３０Ｂの場合、図９に示す段差部３５が存在しない。また、シールド部材３０Ｂの場合、シールド部材３０Ｂの内側の先端に近づく程、部分３４の厚さＴ２が小さくなる。ただし、図１０に示すように、傾斜面の起点３６は、ターゲット部材２１と重なる位置にある。また、Ｘ方向に対する傾斜面の傾斜角度は一様である。このため、部分３４の厚さＴ２が最も厚い場所でも、その厚さＴ２は、部分３３の厚さＴ１より薄い。
　シールド部材３０Ｂの場合、図９に示すシールド部材３０Ａと比較して、部分３４の強度を向上させることができるので、シールド部材３０Ａよりも先端部分（図５に示す開口部３０Ｈに近い部分）の厚さを薄くすることができる。シールド部材３０Ｂの先端部分に堆積物５０が特に厚く形成される場合には、図１０に示すシールド部材３０Ｂの方が図９に示すシールド部材３０Ａよりも有利である。
　以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
１，１００，１０１，１０２　成膜装置
１０　チャンバ
１０ａ　ガス導入口
１０ｂ　ガス排気口
１１　ワーク保持部
１３　プラズマ生成部
１４　磁場発生部
１５　導波管
１６　電源
１７　固定部
２０　バッキングチューブ（支持部材）
２０ａ　内壁面
２０ａ　ターゲット保持面
２１　ターゲット部材
２１ａ　内壁面
２１ｂ　基準面
３０，３０Ａ，３０Ｂ　シールド部材（第１シールド部材）
３０ａ　内壁面
３０Ｈ，４０Ｈ　開口部
３１　ヒサシ部分（バイザー部分）
３３　部分（第１部分）
３４　部分（第２部分）
３５　段差部
３６　起点
４０　シールド部材（第２シールド部材）
４０ａ　内壁面
５０，５１　堆積物
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３　内径
Ｇ１，Ｇ２　離間距離
Ｓ１０１～Ｓ１０６　ステップ
ＳＵＢ　成膜対象物
ＴＡ　ターゲット
ＶＬ１　軸（仮想線）

Claims (8)

  1. 　成膜対象物を保持するワーク保持部と、
    　プラズマを生成するプラズマ生成部と、
    　前記ワーク保持部と前記プラズマ生成部との間に設けられたターゲットと、
    　前記ターゲットと前記プラズマ生成部との間に設けられたリング形状の第１シールド部材と、
    　前記ターゲットと前記ワーク保持部との間に設けられたリング形状の第２シールド部材と、
    　を備え、
    　前記ターゲットは、
    　円筒形状のターゲット部材と、
    　前記ターゲット部材の周囲に配置され、前記ターゲット部材を支持する支持部材と、
    　を有し、
    　前記第１シールド部材、前記第２シールド部材、および前記ターゲット部材のそれぞれは、第１方向に延びる第１軸を中心軸として第１方向に積層され、
    　前記第１方向において、前記第１シールド部材、前記ターゲット部材、および前記第２シールド部材のそれぞれは、互いに離間するように配置され、
    　前記第１シールド部材の内径は、前記ターゲット部材の内径より小さい、成膜装置。
  2. 　請求項１に記載の成膜装置において、
    　前記第１シールド部材の内径は、前記第２シールド部材の内径より小さい、成膜装置。
  3. 　請求項１に記載の成膜装置において、
    　前記第１シールド部材は、前記第１方向において前記ターゲットの前記支持部材と重なる第１部分と、前記第１方向において前記ターゲットと重ならない第２部分と、を有し、
    　前記第２部分の厚さは、前記第１部分の厚さより薄く、
    　前記ターゲット部材のうち、前記第１シールド部材と対向する面を含む面を基準面とすると、前記第２部分から前記基準面までの最短距離は、前記第１部分から前記基準面までの最短距離より大きい、成膜装置。
  4. 　請求項３に記載の成膜装置において、
    　前記第１シールド部材は、前記第１部分と前記第２部分との間に段差部を有し、
    　前記段差部よりも外側の部分の厚さは、前記第１部分の厚さと等しく、
    　前記段差部よりも内側の部分の厚さは、前記第２部分の厚さと等しい、成膜装置。
  5. 　請求項４に記載の成膜装置において、
    　前記段差部は、前記第１方向において前記ターゲット部材と重なる、成膜装置。
  6. 　請求項３に記載の成膜装置において、
    　前記第２部分の前記ターゲット側の面は、前記第１方向に直交する第２方向に対して傾斜する傾斜面になっている、成膜装置。
  7. 　請求項１に記載の成膜装置において、
    　前記第１シールド部材の内径は、前記ターゲット部材の内径に対して９０％以上である。
  8. 　請求項１に記載の成膜装置において、
    　前記第１シールド部材の内径は、前記ターゲット部材の内径に対して９９％以下である。
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