JP2002220664A - スパッタ粒子の放出角度分布計測方法、膜厚分布シミュレーション方法及びスパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタ装置におけるスパッタ粒子の放出角
度分布を精度よく計測することが可能なスパッタ粒子の
放出角度分布計測方法及び膜厚分布のシミュレーション
方法を提供する。 【解決手段】 スパッタ装置において、ターゲット１の
一部を、スパッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的
物質１２により形成し、ターゲット１に対して所定の位
置関係となるように基板２を配設してスパッタを行い、
基板２の表面に付着した目的物質粒子（スパッタ粒子）
の分布状態を計測して、ターゲット１と基板２の位置関
係及び目的物質の分布状態から、目的物質粒子のターゲ
ット１からの放出角度分布を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、スパッタ技術に
関し、詳しくは、スパッタ装置のターゲットから放出さ
れるスパッタ粒子の放出角度分布を計測する方法、かか
る方法を用いた膜厚分布のシミュレーション方法及びス
パッタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
スパッタ法により薄膜を形成する場合において、膜厚や
密度の均一な薄膜を形成したり、コンタクトホールに薄
膜を埋め込んだりする場合、スパッタ粒子の放出角度分
布を計測しておくことが必要になる。なお、スパッタ粒
子の放出角度分布は、イオンがターゲットのある１点に
衝突したときに、その点から放出される粒子の分布とし
て定義される。また、このスパッタ粒子の放出角度分布
は、スパッタ装置の構造（ターゲットの冷却構造など）
により変化するため、実際のスパッタ装置で放出角度分
布を計測する必要がある。

【０００３】従来の、スパッタ装置におけるスパッタ粒
子の放出角度分布の計測方法としては、例えば、図１０
に示すように、ターゲット５１に対して、所定の位置関
係となるように基板５２を配置し、スパッタを行って、
ターゲット５１からスパッタ粒子を放出させ、基板５２
の表面に付着したスパッタ粒子の量を計測し、その計測
結果からスパッタ粒子の放出角度分布を算出する方法が
ある。

【０００４】ところで、この方法においては、スパッタ
による粒子の放出がターゲット５１の環状部分（エロー
ジョン部分）５３の最深部５３ａから発生していると仮
定して、スパッタ粒子の放出角度分布を算出している
が、実際には、エロージョンはターゲット５１の表面の
広い範囲で発生する。したがって、上述のように環状部
分（エロージョン部分）５３の最深部５３ａから発生し
ていると仮定して放出角度分布を求める方法では、必ず
しも高精度で、信頼性の高い放出角度分布を求めること
ができないという問題点がある。

【０００５】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、スパッタ装置におけるスパッタ粒子の放出角度分
布を精度よく計測することが可能なスパッタ粒子の放出
角度分布計測方法、及び膜厚分布のシミュレーション方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明（請求項１）のスパッタ粒子の放出角度分
布計測方法は、スパッタ装置のターゲットから放出され
るスパッタ粒子の放出角度分布を計測する方法におい
て、ターゲットの一部を、スパッタ粒子の放出角度分布
を計測したい目的物質により形成し、前記ターゲットに
対して所定の位置関係となるように基板を配設してスパ
ッタを行い、基板の表面に付着した目的物質粒子（スパ
ッタ粒子）の分布状態を計測して、ターゲットと基板の
位置関係及び目的物質の分布状態から、目的物質粒子の
放出角度分布を求めることを特徴としている。

【０００７】ターゲットとして、その一部のみが、スパ
ッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質により形
成されたターゲットを用い、ターゲットに対して所定の
位置関係となるように基板を配設してスパッタを行い、
基板の表面に付着した目的物質粒子（スパッタ粒子）の
分布状態を計測することにより、狭い領域からの目的物
質粒子の放出の状態を知ることが可能になり、高精度に
放出角度分布を計測することが可能になる。

【０００８】また、本願発明（請求項２）のスパッタ粒
子の放出角度分布計測方法は、スパッタ装置のターゲッ
トから放出されるスパッタ粒子の放出角度分布を計測す
る方法において、スパッタ粒子の放出角度分布を計測し
たい目的物質とは異なる材料からなるターゲットの所定
の位置に目的物質の小片を配置し、前記ターゲットに対
して所定の位置関係となるように基板を配設してスパッ
タを行い、基板の表面に付着した目的物質粒子（スパッ
タ粒子）の分布状態を計測して、ターゲットと基板の位
置関係及び目的物質の分布状態から、目的物質粒子の放
出角度分布を求めることを特徴としている。

【０００９】目的物質とは異なる材料からなるターゲッ
トの所定の位置に、目的物質の小片を配置し、このター
ゲットに対して所定の位置関係となるように基板を配設
してスパッタを行い、基板の表面に付着した目的物質粒
子（スパッタ粒子）の分布状態を計測するようにした場
合にも、狭い領域からの目的物質粒子の放出の状態を知
ることが可能になり、高精度に放出角度分布を計測する
ことが可能になる。

【００１０】また、請求項３のスパッタ粒子の放出角度
分布計測方法は、(ａ)前記ターゲットの一部を構成す
る、スパッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質
から形成された部分、又は、(ｂ)前記目的物質とは異な
る材料からなるターゲットの所定の位置に配置された、
スパッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質の小
片の平面形状を、直径１〜５mmの略円形とすることを特
徴としている。

【００１１】ターゲットの一部を構成する目的物質から
形成された部分、又は、目的物質とは異なる材料からな
るターゲットの所定の位置に配置された目的物質の小片
の平面形状を、直径１〜５mmの略円形とするようにした
場合、目的物質粒子を確実に狭い範囲から放出させて、
高精度に放出角度分布を計測することが可能になり、本
願発明をより実効あらしめることができる。なお、目的
物質の小片の直径を１〜５mmとしたのは、直径が１mm以
下になるとスパッタ粒子の発生量が少なくなりすぎて好
ましくなく、また、直径が５mmを超えると、目的物質粒
子を狭い範囲から放出させるという本願発明のねらいに
適合しなくなることによる。

【００１２】また、本願発明（請求項４）のスパッタ粒
子の放出角度分布計測方法は、スパッタ装置のターゲッ
トから放出されるスパッタ粒子の放出角度分布を計測す
る方法において、スパッタ粒子の放出角度分布を計測し
たい目的物質からなるターゲットを用い、ターゲット
の、目的物質粒子（スパッタ粒子）を付着させるべき基
板と対向する面に、ターゲットと異なる材料からなり、
所定の位置に貫通孔が形成されたマスクを施し、スパッ
タを行うことにより、ターゲットから放出された目的物
質粒子（スパッタ粒子）を、マスクの貫通孔を通過させ
て基板の表面に付着させ、基板の表面に付着した目的物
質粒子（スパッタ粒子）の分布状態を計測して、ターゲ
ット、マスクの貫通孔、及び基板の位置関係と、目的物
質の分布状態から、ターゲットの任意位置における目的
物質粒子の放出角度分布を求めることを特徴としてい
る。

【００１３】本願発明（請求項４）のスパッタ粒子の放
出角度分布計測方法は、スパッタ粒子の放出角度分布を
計測したい目的物質からなるターゲットを用い、ターゲ
ットの基板と対向する面に、ターゲットと異なる材料か
らなり、所定の位置に貫通孔が形成されたマスクを施
し、スパッタを行って目的物質粒子（スパッタ粒子）
を、マスクの貫通孔を通過させて基板の表面に付着さ
せ、基板の表面に付着した目的物質粒子（スパッタ粒
子）の分布状態を計測するようにしているので、狭い領
域からの目的物質粒子の放出の状態を確実に知ることが
可能になり、より高精度に放出角度分布を計測すること
が可能になる。

【００１４】なお、請求項４のスパッタ粒子の放出角度
分布計測方法においては、放出角度分布を計測するため
に、請求項１のスパッタ粒子の放出角度分布計測方法の
場合のように、例えば、目的物質の小片を埋め込んだよ
うな放出角度分布計測用のターゲット（このターゲット
は実際の生産には使用できない）を特別に用意すること
が不要で、実際の生産に使用するターゲットを用いて放
出角度分布の測定を行うことができるため、コストの増
大や工程の複雑化を招いたりすることなく、効率よく放
出角度の分布を測定することが可能になるとともに、放
出角度分布を測定する際に用いるターゲットと同じター
ゲットを用いて実際の成膜が行われることから、放出角
度分布の測定の際と実際の成膜の際において、放出角度
の分布に差がなく、測定したスパッタ粒子の放出角度分
布に基づいて、精度よく所望の成膜を行うことが可能に
なる。

【００１５】また、請求項５のスパッタ粒子の放出角度
分布計測方法は、前記マスクの貫通孔の平面形状が略円
形で、直径が１〜５mmであることを特徴としている。

【００１６】マスクの貫通孔の平面形状を、直径が１〜
５mmの略円形とすることにより、目的物質粒子を確実に
狭い範囲から放出させて、高精度に放出角度分布を計測
することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめ
ることができる。なお、貫通孔の直径を１〜５mmとした
のは、直径が１mm以下になるとスパッタ粒子の発生量が
少なくなりすぎて好ましくなく、また、直径が５mmを超
えると、目的物質粒子を狭い範囲から放出させるという
本願発明のねらいに適合しなくなることによる。

【００１７】また、本願発明（請求項６）の膜厚分布シ
ミュレーション方法は、請求項１〜５のいずれかに記載
の方法により、スパッタ粒子の放出角度分布を計測し、
その計測結果から、ターゲットと基板とを所定の位置関
係になるように配置してスパッタを行うことにより、基
板上に目的物質の薄膜を形成した場合の薄膜の膜厚分布
を求めることを特徴としている。

【００１８】請求項１〜５のいずれかに記載の方法によ
り、放出角度分布を計測し、その結果から、スパッタに
より目的物質の薄膜を形成した場合の、薄膜の膜厚分布
を求めることにより、精度よく薄膜の膜厚分布シミュレ
ーションを行うことが可能になり、膜厚分布の均一化を
図ったり、膜厚を制御したりすることが可能になる。

【００１９】また、本願発明（請求項７）のスパッタ装
置は、ターゲットと、ターゲットから目的物質をスパッ
タ蒸発させるためにターゲットに照射するイオンの発生
手段とを備え、ターゲットからスパッタ蒸発させた目的
物質粒子（スパッタ粒子）を基板上に沈着させることに
より、基板上に薄膜を形成するためのスパッタ装置であ
って、基板上に形成される薄膜の構成物質であり、か
つ、スパッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質
からなるターゲットと、ターゲットとは異なる材料から
なり、所定の位置に貫通孔が形成されており、目的物質
粒子（スパッタ粒子）の放出角度分布を計測する場合に
は、ターゲットの基板と対向する面に配設されるマスク
と、マスクの貫通孔を通過し、基板の表面に付着した目
的物質粒子（スパッタ粒子）の分布状態を計測し、ター
ゲット、マスクの貫通孔、及び基板の位置関係と、目的
物質の分布状態から、目的物質粒子の放出角度分布を求
める放出角度分布計測手段とを具備することを特徴とし
ている。

【００２０】上記構成を有するスパッタ装置を用いるこ
とにより、本願請求項４記載のスパッタ粒子の放出角度
分布計測方法を確実に実施することが可能になるととも
に、計測されたスパッタ粒子の放出角度分布に基づい
て、所望の成膜を行うことが可能になる。すなわち、タ
ーゲットに上記マスクを施した状態で、スパッタを行う
ことにより、スパッタ粒子の放出角度分布を計測した
後、ターゲットからマスクを取り外してスパッタを行う
ことにより、スパッタ粒子の放出角度分布の計測と、そ
れに基づいた実際の成膜を容易に切り替えて、精度よく
所望の成膜を行うことが可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を示
して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
なお、以下の実施形態では、マグネトロンスパッタリン
グにおいて、目的物質粒子（スパッタ粒子）の放出角度
分布を計測する場合を例にとって説明する。

【００２２】［実施形態１］この実施形態１では、ター
ゲットとして、図１に示すように、アルミニウム製で、
平面形状が円形のターゲット本体１１の所定の位置に、
放出角度分布を計測しようとする目的物質（ここではＣ
ｕ）からなる平面形状が円形の小片１２を埋め込んだタ
ーゲット１を用い、このターゲット１を、図２に示すよ
うに、マグネット３の上方に配置するとともに、ターゲ
ット１の上方に、ターゲット１に対して所定の位置関係
となるようにドーム状の基板２を配設してスパッタを行
い、基板２の表面に付着した目的物質粒子（Ｃｕのスパ
ッタ粒子）の分布状態を計測した。

【００２３】そして、ターゲット１と基板２の位置関係
及び目的物質であるＣｕの分布状態から、Ｃｕ粒子のタ
ーゲット１からの放出角度分布を算出した。

【００２４】このように、本願発明の方法によれば、タ
ーゲットとして、その一部のみが、スパッタ粒子の放出
角度分布を計測したい目的物質により形成されたターゲ
ットを用い、基板を、ターゲットに対して所定の位置関
係となるように配設してスパッタを行い、基板の表面に
付着したスパッタ粒子の分布状態を計測するようにして
いるので、狭い領域からのスパッタ粒子の放出の状態を
知ることが可能になり、高精度の放出角度分布を得るこ
とが可能になる。

【００２５】したがって、この実施形態１の方法により
計測した放出角度分布から、スパッタにより、目的物質
の薄膜を形成した場合における薄膜の膜厚分布シミュレ
ーションを行うことにより、膜厚や密度の均一な薄膜を
形成したり、コンタクトホールなどの限られた領域に薄
膜を確実に形成したりすることができる。

【００２６】［実施形態２］この実施形態２では、ター
ゲットとして、図３に示すように、アルミニウム製で、
平面形状が円形のターゲット本体１１の所定の位置に、
放出角度分布を計測しようとする目的物質（ここではＣ
ｕ）からなる平面形状が円形の小片１２を埋め込んだタ
ーゲット１を用い、このターゲット１をマグネット３の
上方に配置するとともに、ターゲット１の上方に、平板
状の基板２ａをターゲット１と平行に配設してスパッタ
を行い、基板２ａの表面に付着した目的物質粒子（Ｃｕ
のスパッタ粒子）の分布状態を計測した。

【００２７】そして、ターゲット１と基板２ａの位置関
係及び目的物質であるＣｕの分布状態から、Ｃｕ粒子の
ターゲット１からの放出角度分布を算出した。上述の方
法により求めたＣｕ粒子の放出角度分布を図４に示す。
なお、この実施形態では、平板状の基板２ａが用いられ
ていることから、下記の式(1)により補正することによ
り、放出角度分布（ｐθ）が求められる（図５参照）。 放出角度分布ｐ（θ）＝ｂ・ｔ（ｘ）・（Ｌ（θ）^２／COSθ） ……(1) ｐ（θ）：放出角度分布 ｔ（ｘ）：基板上に形成された薄膜Ａの膜厚（目的物質
の膜厚） ａ，ｂ ：定数

【００２８】上述のように、基板として、平板状のもの
を用いた場合にも、比較的簡単な上記の式(1)のような
補正を加えるだけで、精度よく放出角度分布を求めるこ
とができる。なお、基板として、平板状のものを用いた
場合、基板に付着した目的物質（この実施形態２ではＣ
ｕ）の分布の状態を計測しやすく、その点では、実施形
態１のドーム状の基板を用いるよりも有利な面がある。

【００２９】なお、この実施形態２の方法により計測し
た放出角度分布から、スパッタにより、目的物質の薄膜
を形成した場合における薄膜の膜厚分布シミュレーショ
ンを行うようにした場合にも、膜厚や密度の均一な薄膜
を形成したり、コンタクトホールなどの限られた領域に
薄膜を確実に形成したりすることができる。

【００３０】［実施形態３］また、上記実施形態１，２
では、ターゲット１の一部を、スパッタ粒子の放出角度
分布を計測したい目的物質（Ｃｕ）により形成した場合
（すなわち、目的物質（Ｃｕ）の小片をターゲット本体
１１に埋め込んだ場合）について説明したが、この実施
形態３では、図６に示すように、スパッタ粒子の放出角
度分布を計測したい目的物質とは異なる材料（例えばＡ
ｌ）からターゲット１ａを形成し、このターゲット１ａ
の所定の位置に、目的物質（例えばＣｕ）の小片１２を
配置し、ターゲット１ａに対して所定の位置関係となる
ように基板２ａを配設してスパッタを行い、上記実施形
態２の場合と同様にして目的物質粒子の放出角度分布を
求めた。

【００３１】このように、スパッタ粒子の放出角度分布
を計測したい目的物質（Ｃｕ）とは異なる材料（Ａｌ）
からなるターゲット１ａを用い、ターゲット１ａの所定
の位置に、目的物質（Ｃｕ）の小片１２を配置するよう
に構成した場合にも、上記実施形態の場合と同様の精度
で放出角度分布を求めることができる。

【００３２】したがって、この実施形態３の方法により
計測した放出角度分布から、スパッタにより、目的物質
の薄膜を形成した場合における薄膜の膜厚分布シミュレ
ーションを行うようにした場合にも、膜厚や密度の均一
な薄膜を形成したり、コンタクトホールなどの限られた
領域に薄膜を確実に形成したりすることができる。

【００３３】［実施形態４］ターゲットとして、図７に
示すように、放出角度分布を計測しようとする目的物質
であるＣｕからなり、平面形状が円形のターゲット１ｂ
（実際に成膜を行う場合に用いるターゲット）を用い、
このターゲット１ｂの上面側に、すなわち、Ｃｕ粒子
（スパッタ粒子）を付着させるべき基板２ｂ（図８，図
９）と対向する面側に、ターゲット１ｂと異なる材料で
あるＡｌからなり、所定の位置に、平面形状が円形で、
直径が５mmの貫通孔５が形成されたマスク４を施した。

【００３４】なお、マスク４は、マスク４の所定の位置
に形成されたビス穴（又はボルト穴）７を経て、ターゲ
ット１ｂに形成されたビス穴（ねじ穴）６に、ビス（又
はボルト）８をねじ込んで締結することにより、ターゲ
ット１ｂの上面に密着させて取り付け、スパッタ中にマ
スク４に反りが発生しないようにした。

【００３５】それから、このマスク４が取り付けられた
ターゲット１ｂを、図８，図９に示すように、マグネッ
ト３の上方に位置させるとともに、ターゲット１ｂの上
方に、所定の位置関係となるように平板状の基板２ｂを
配設し、照射イオンの発生源１０からイオンを照射して
スパッタを行い、ターゲット１ｂとマスク４の構成材料
であるＣｕとＡｌの合金膜（薄膜）Ｂを基板２ｂの表面
に形成するとともに、基板２ｂの表面に形成された合金
膜Ｂ中の目的物質粒子（Ｃｕのスパッタ粒子）の分布状
態を計測した。

【００３６】この実施形態４においては、マスク４が取
り付けられたターゲット１ｂを用いてスパッタを行い、
目的物質であるＣｕを、マスク４の貫通孔５を通過させ
て基板２ｂの表面に到達させ、マスク４を構成するＡｌ
との合金膜Ｂを基板２ｂの表面に付着させ、基板２ｂの
表面に付着した合金膜Ｂ中の目的物質粒子（Ｃｕスパッ
タ粒子）の分布状態を計測するようにしているので、直
径が５mmの小面積の貫通孔５からの目的物質粒子の放出
の状態を確実に知ることが可能になり、高精度に放出角
度分布を計測することが可能になる。

【００３７】なお、この実施形態４においては、ターゲ
ット１ｂに上記マスク４を施した状態で、スパッタを行
うことにより、スパッタ粒子の放出角度分布を計測した
後、ターゲット１ｂからマスク４を取り外してスパッタ
を行うことにより、スパッタ粒子の放出角度分布の計測
と、それに基づいた実際の成膜を容易に切り替えて、効
率よく所望の成膜を行うことが可能になる。

【００３８】また、この実施形態４においては、放出角
度分布を計測するために、例えば、実施形態１や実施形
態２の場合のように、平面形状が円形のターゲット本体
の所定の位置に、放出角度分布を計測しようとする目的
物質からなる平面形状が円形の小片を埋め込んだターゲ
ットを用意したり、実施形態３の場合のように、スパッ
タ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質とは異なる
材料からターゲットを形成し、このターゲットの所定の
位置に、目的物質の小片を配置したりすることが不要
で、実際の生産に使用するターゲットを用いて放出角度
分布の測定を行うことが可能であるため、高精度に放出
角度分布を計測することが可能になるばかりでなく、工
程を簡略化し、コストを低減することが可能になる。

【００３９】また、放出角度分布を測定する際に用いる
ターゲットと同じターゲットを用いて実際の成膜が行わ
れるため、測定の際と実際の成膜の際において、放出角
度の分布に差がないことから、この実施形態４の方法に
より計測した放出角度分布から、スパッタにより目的物
質の薄膜を形成した場合における薄膜の膜厚分布シミュ
レーションを行うことにより、膜厚や密度の均一な薄膜
を形成したり、コンタクトホールなどの限られた領域に
所望の薄膜を確実に形成することが可能になる。

【００４０】なお、上記実施形態１，２，３及び４で
は、放出角度分布を計測しようとする目的物質がＣｕで
ある場合を例にとって説明したが、本願発明は、他の物
質の放出角度分布を計測する場合にも適用することが可
能である。また、上記の各実施形態ではターゲットがＡ
ｌである場合を例にとって説明したが、Ａｌ以外の種々
の物質からなるターゲットを用いることも可能である。

【００４１】また、上記実施形態１，２，３及び４で
は、マグネトロンスパッタリング法を用いる場合を例に
とって説明したが、他のスパッタリング法を用いる場合
にも本願発明を適用することが可能であることはいうま
でもない。

【００４２】本願発明は、さらにその他の点においても
上記実施形態に限定されるものではなく、ターゲットの
形状、目的物質の小片の形状や配置位置、基板の材質、
基板の形状や配設位置、スパッタ条件などに関し、発明
の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えるこ
とが可能である。

【００４３】

【発明の効果】上述のように、本願発明（請求項１）の
スパッタ粒子の放出角度分布計測方法は、ターゲットと
して、その一部のみが、スパッタ粒子の放出角度分布を
計測したい目的物質により形成されたターゲットを用
い、ターゲットに対して所定の位置関係となるように基
板を配設してスパッタを行い、基板の表面に付着した目
的物質粒子（スパッタ粒子）の分布状態を計測するよう
にしているので、狭い領域からの目的物質粒子の放出の
状態を知ることが可能になり、高精度に放出角度分布を
計測することができる。

【００４４】また、本願発明（請求項２）のスパッタ粒
子の放出角度分布計測方法のように、目的物質とは異な
る材料からなるターゲットの所定の位置に、目的物質の
小片を配置し、このターゲットに対して所定の位置関係
となるように基板を配設してスパッタを行い、基板の表
面に付着した目的物質粒子（スパッタ粒子）の分布状態
を計測するようにした場合にも、狭い領域からの目的物
質粒子の放出の状態を知ることが可能になり、高精度に
放出角度分布を計測することができる。

【００４５】また、請求項３のスパッタ粒子の放出角度
分布計測方法のように、ターゲットの一部を構成する目
的物質から形成された部分、又は、目的物質とは異なる
材料からなるターゲットの所定の位置に配置された目的
物質の小片の平面形状を、直径１〜５mmの略円形とした
場合、目的物質粒子を確実に狭い範囲から放出させて、
高精度に放出角度分布を計測することが可能になり、本
願発明をより実効あらしめることができる。

【００４６】また、本願発明（請求項４）のスパッタ粒
子の放出角度分布計測方法は、スパッタ粒子の放出角度
分布を計測したい目的物質からなるターゲットを用い、
ターゲットの基板と対向する面に、ターゲットと異なる
材料からなり、所定の位置に貫通孔が形成されたマスク
を施し、スパッタを行って目的物質粒子（スパッタ粒
子）を、マスクの貫通孔を通過させて基板の表面に付着
させ、基板の表面に付着した目的物質粒子（スパッタ粒
子）の分布状態を計測するようにしているので、狭い領
域からの目的物質粒子の放出の状態を確実に知ることが
可能になり、より高精度に放出角度分布を計測すること
ができる。

【００４７】また、請求項４のスパッタ粒子の放出角度
分布計測方法においては、放出角度分布を計測するため
に、請求項１のスパッタ粒子の放出角度分布計測方法の
場合のように、例えば、目的物質の小片を埋め込んだよ
うな放出角度分布計測用のターゲット（このターゲット
は実際の生産には使用できない）を特別に用意すること
が不要で、実際の生産に使用するターゲットを用いて放
出角度分布の測定を行うことができるため、コストの増
大や工程の複雑化を招いたりすることなく、効率よく放
出角度の分布を測定することが可能になるとともに、放
出角度分布を測定する際に用いるターゲットと同じター
ゲットを用いて実際の成膜が行われることから、放出角
度分布の測定の際と実際の成膜の際において、放出角度
の分布に差がなく、測定したスパッタ粒子の放出角度分
布に基づいて、精度よく所望の成膜を行うことができ
る。

【００４８】また、請求項５のスパッタ粒子の放出角度
分布計測方法のように、マスクの貫通孔の平面形状を、
直径が１〜５mmの略円形とすることにより、目的物質粒
子を確実に狭い範囲から放出させて、高精度に放出角度
分布を計測することが可能になり、本願発明をさらに実
効あらしめることができる。

【００４９】また、本願発明（請求項６）の膜厚分布シ
ミュレーション方法は、請求項１〜５のいずれかに記載
の方法により、放出角度分布を計測し、その結果から、
スパッタにより目的物質の薄膜を形成した場合の、薄膜
の膜厚分布を求めるようにしているので、精度よく薄膜
の膜厚分布シミュレーションを行うことが可能になり、
膜厚分布の均一化を図ったり、膜厚を制御したりするこ
とが可能になる。

【００５０】また、スパッタにより薄膜を形成する場
合、スパッタ粒子が基板に対して、斜めに入射すると、
空隙や孔が多く、低密度で、電気抵抗が高く、光に対す
る鏡面反射率が低い薄膜しか得ることができなくなるた
め、スパッタ粒子が基板に対して垂直に近い状態で入射
することが望ましいが、スパッタ粒子の基板への入射角
度を決定する一つの要因である放出角度分布を計測し
て、スパッタ粒子の基板への斜め入射の少ないスパッタ
条件を求めることにより、膜特性の向上を図ることが可
能になる。

【００５１】また、微細化したコンタクトホールに薄膜
を埋め込むためには、コリメータなどの装置形状の改善
だけではなく、放出角度分布の改善が必要になるが、本
願発明の放出角度分布の計測方法及び膜厚分布シミュレ
ーション方法を適用することにより、微細化したコンタ
クトホールに薄膜を精度よく埋め込むことが可能にな
る。

【００５２】また、本願発明（請求項７）のスパッタ装
置は、ターゲットと、ターゲットに照射するためのイオ
ンの発生手段とを備え、ターゲットからスパッタ蒸発さ
せた目的物質粒子を基板上に沈着させることにより、基
板上に薄膜を形成するスパッタ装置であって、基板上に
形成される薄膜の構成物質であり、かつ、スパッタ粒子
の放出角度分布を計測したい目的物質からなるターゲッ
トと、ターゲットとは異なる材料からなり、所定の位置
に貫通孔が形成されており、目的物質粒子（スパッタ粒
子）の放出角度分布を計測する場合には、ターゲットの
基板と対向する面に配設されるマスクと、マスクの貫通
孔を通過し、基板の表面に付着した目的物質粒子（スパ
ッタ粒子）の分布状態を計測し、ターゲット、マスクの
貫通孔、及び基板の位置関係と、目的物質の分布状態か
ら、目的物質粒子の放出角度分布を求める放出角度分布
計測手段とを備えているので、本願請求項４記載のスパ
ッタ粒子の放出角度分布計測方法を確実に実施すること
が可能になるとともに、計測されたスパッタ粒子の放出
角度分布に基づいて、所望の成膜を行うことが可能にな
る。すなわち、ターゲットに上記マスクを施した状態
で、スパッタを行うことにより、スパッタ粒子の放出角
度分布を計測した後、ターゲットからマスクを取り外し
てスパッタを行うことにより、スパッタ粒子の放出角度
分布の計測と、それに基づいた実際の成膜を容易に切り
替えて、精度よく所望の成膜を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態（実施形態１）にかかる
スパッタ粒子の放出角度分布計測方法を実施するにあた
って用いたターゲットを示す図であり、(ａ)は平面図、
(ｂ)は正面断面図である。

【図２】本願発明の一実施形態（実施形態１）にかかる
スパッタ粒子の放出角度分布計測方法を実施するにあた
って用いたスパッタ装置の構成を模式的に示す図であ
る。

【図３】本願発明の他の実施形態（実施形態２）にかか
るスパッタ粒子の放出角度分布計測方法を実施するにあ
たって用いた装置の構成を模式的に示す図である。

【図４】本願発明の他の実施形態（実施形態２）にかか
るスパッタ粒子の放出角度分布計測方法により求めた放
出角度分布を示す図である。

【図５】本願発明の実施形態（実施形態２，３）にかか
るスパッタ粒子の放出角度分布計測方法を実施するにあ
たって用いた装置の構成を模式的に示す図である。

【図６】実施形態３において、放出角度分布を算出する
方法を説明するための図である。

【図７】本願発明の他の実施形態（実施形態４）を実施
するのに用いたターゲット及び該ターゲットに取り付け
られるマスクを示す斜視図である。

【図８】実施形態４において、ターゲットから目的物質
粒子を発生させている状態を模式的に示す斜視図であ
る。

【図９】実施形態４において、ターゲットから目的物質
粒子を発生させて、基板に薄膜（合金膜）を形成してい
る状態を模式的に示す断面図である。

【図１０】従来のスパッタ装置におけるスパッタ粒子の
放出角度分布計測方法を示す図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ ターゲット ２，２ａ，２ｂ 基板 ３ マグネット ４ マスク ５ マスクに形成された貫通孔 ６ ターゲットに形成されたビス穴 ７ マスクに形成されたビス穴 ８ ビス １０ ターゲットへの照射イオンの発生源 １１ ターゲット本体 １２ 目的物質からなる平面形状が円形の
小片 Ａ 薄膜 Ｂ 合金膜（薄膜）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スパッタ装置のターゲットから放出される
   スパッタ粒子の放出角度分布を計測する方法において、 ターゲットの一部を、スパッタ粒子の放出角度分布を計
   測したい目的物質により形成し、 前記ターゲットに対して所定の位置関係となるように基
   板を配設してスパッタを行い、 基板の表面に付着した目的物質粒子（スパッタ粒子）の
   分布状態を計測して、ターゲットと基板の位置関係及び
   目的物質の分布状態から、目的物質粒子の放出角度分布
   を求めることを特徴とするスパッタ粒子の放出角度分布
   計測方法。
2. 【請求項２】スパッタ装置のターゲットから放出される
   スパッタ粒子の放出角度分布を計測する方法において、 スパッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質とは
   異なる材料からなるターゲットの所定の位置に目的物質
   の小片を配置し、 前記ターゲットに対して所定の位置関係となるように基
   板を配設してスパッタを行い、 基板の表面に付着した目的物質粒子（スパッタ粒子）の
   分布状態を計測して、ターゲットと基板の位置関係及び
   目的物質の分布状態から、目的物質粒子の放出角度分布
   を求めることを特徴とするスパッタ粒子の放出角度分布
   計測方法。
3. 【請求項３】(ａ)前記ターゲットの一部を構成する、ス
   パッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質から形
   成された部分、又は、 (ｂ)前記目的物質とは異なる材料からなるターゲットの
   所定の位置に配置された、スパッタ粒子の放出角度分布
   を計測したい目的物質の小片の平面形状を、直径１〜５
   mmの略円形とすることを特徴とする請求項１又は２記載
   のスパッタ粒子の放出角度分布計測方法。
4. 【請求項４】スパッタ装置のターゲットから放出される
   スパッタ粒子の放出角度分布を計測する方法において、 スパッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質から
   なるターゲットを用い、 ターゲットの、目的物質粒子（スパッタ粒子）を付着さ
   せるべき基板と対向する面に、ターゲットと異なる材料
   からなり、所定の位置に貫通孔が形成されたマスクを施
   し、 スパッタを行うことにより、ターゲットから放出された
   目的物質粒子（スパッタ粒子）を、マスクの貫通孔を通
   過させて基板の表面に付着させ、 基板の表面に付着した目的物質粒子（スパッタ粒子）の
   分布状態を計測して、ターゲット、マスクの貫通孔、及
   び基板の位置関係と、目的物質の分布状態から、ターゲ
   ットの任意位置における目的物質粒子の放出角度分布を
   求めることを特徴とするスパッタ粒子の放出角度分布計
   測方法。
5. 【請求項５】前記マスクの貫通孔の平面形状が略円形
   で、直径が１〜５mmであることを特徴とする請求項４記
   載のスパッタ粒子の放出角度分布計測方法。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の方法によ
   り、スパッタ粒子の放出角度分布を計測し、その計測結
   果から、ターゲットと基板とを所定の位置関係になるよ
   うに配置してスパッタを行うことにより、基板上に目的
   物質の薄膜を形成した場合の薄膜の膜厚分布を求めるこ
   とを特徴とする膜厚分布シミュレーション方法。
7. 【請求項７】ターゲットと、ターゲットから目的物質を
   スパッタ蒸発させるためにターゲットに照射するイオン
   の発生手段とを備え、ターゲットからスパッタ蒸発させ
   た目的物質粒子（スパッタ粒子）を基板上に沈着させる
   ことにより、基板上に薄膜を形成するためのスパッタ装
   置であって、 基板上に形成される薄膜の構成物質であり、かつ、スパ
   ッタ粒子の放出角度分布を計測したい目的物質からなる
   ターゲットと、 ターゲットとは異なる材料からなり、所定の位置に貫通
   孔が形成されており、目的物質粒子（スパッタ粒子）の
   放出角度分布を計測する場合には、ターゲットの基板と
   対向する面に配設されるマスクと、 マスクの貫通孔を通過し、基板の表面に付着した目的物
   質粒子（スパッタ粒子）の分布状態を計測し、ターゲッ
   ト、マスクの貫通孔、及び基板の位置関係と、目的物質
   の分布状態から、目的物質粒子の放出角度分布を求める
   放出角度分布計測手段とを具備することを特徴とするス
   パッタ装置。