JP2006213937A - スパッタ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本願発明は、簡易な構造で、現在要求される膜厚分布及びカバレージ分布を達成することのできるスパッタ装置を提供する。
【解決手段】 この発明は、基板を保持して自転する基板ホルダと、前記基板に薄膜を形成するためのターゲットが搭載されるスパッタカソード部と、該スパッタカソード部を前記基板に対して円弧状に移動させる駆動アームとを具備し、前記スパッタカソード部が、前記ターゲットに囲設され、前記基板側に開口部を有するノズル部を具備するスパッタ装置において、前記ノズル部の開口部に、前記スパッタカソード部の移動方向の両端から前記開口部の中央方向に延出して、前記スパッタカソード部の移動方向前後におけるスパッタ粒子を制限する延出部を形成することにある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板と、この基板に薄膜を形成するためのターゲットとによって少なくとも構成され、ターゲットに対してイオン化された気体を衝突させて、このターゲットからたたき出された原子や分子を基板上に付着させ、基板上に薄膜を形成するスパッタ装置に関する。
特許文献１に開示されるスパッタ装置は、本出願人によってなされたもので、膜厚分布及びカバレージ分布を向上させることを目的として、基板ホルダを自転させると共に、スパッタカソード部を、前記基板ホルダに保持されて自転する基板に沿って円弧状に移動させてスパッタを行うものである。
特開２００４−１５６１２２号公報
しかしながら、現在においては、さらに膜厚分布及びカバレージ分布の高い均一性が要求されており、これを達成するには、きめの細かい制御が必要となっていた。また、自転する基板の外周（回転速度大）部分と、ターゲットから飛散するスパッタ粒子の少ない（膜厚分布が低い）部分とが、最初に接近又は最後に離脱するため、基板の外周部分において膜厚を確保するためには、スパッタカソード部と基板とが接近又は離脱するときに、スパッタカソード部の移動速度を低減させたり、基板の回転速度を低減させたりする必要があるため、作業に時間がかかるという不具合が生じていた。
このため、本願発明は、簡易な構造で、スパッタカソード部と基板との接近又は離脱時の不具合を解消し、短時間で現在要求される膜厚分布及びカバレージ分布を達成することのできるスパッタ装置を提供することにある。
したがって、この発明は、基板を保持して自転する基板ホルダと、前記基板に薄膜を形成するためのターゲットが搭載されるスパッタカソード部と、該スパッタカソード部を前記基板に対して円弧状に移動させる駆動アームとを具備し、前記スパッタカソード部が、前記ターゲットに囲設され、前記基板側に開口部を有するノズル部を具備するスパッタ装置において、前記ノズル部の開口部に、前記スパッタカソード部の移動方向の両端から前記開口部の中央方向に延出して、前記スパッタカソード部の移動方向前後におけるスパッタ粒子を制限する延出部を形成することにある。
さらに、前記延出部は、開口部中心側に突出する円弧形状であることが望ましい。
この発明によれば、スパッタカソード部のノズル部の開口部が、基板と対峙する位置に移動するまで、若しくは基板から離れた後において、基板に対して斜めに入射するスパッタ粒子を延出部によって防止できるので、基板中央部分と周辺部分との間に生じる膜厚分布及びカバレージ分布の不均一さを防止することができ、上記課題を達成することができるものである。また、スパッタカソード部や基板の移動速度若しくは回転速度を調整する必要がなくなるため、作業時間の増加を抑制できるものである。
以下、この発明の実施の形態について図面により説明する。
図1に示すスパッタ装置１は、真空チャンバ２を有し、この真空チャンバ２内には、スパッタカソード３０が設けられたスパッタカソード部３、基板２０が保持される基板ホルダ４及びプリスパッタ機構５が配される。
前記スパッタカソード部３は、制御ユニット７によって制御される電動モータ８の回転軸９から径方向に延出する複数のアーム６の先端に設けられる。これによって、前記アーム６は、前記回転軸９を中心に両方向に回動可能となるものである。
また、基板ホルダ４は、前記制御ユニット７によって制御される電動モータ１０の回転軸１１の接続されており、前記電動モータ１０の回転により自転する。
尚、前記回転軸９及び回転軸１１は、シール機構１２，１３を介して前記真空チャンバ２に回転自在の固定されているものである。
前記真空チャンバ２には、前記制御ユニット７によって制御される真空ポンプ１４と、スパッタリング用ガス（この実施の形態では、アルゴンガス）を供給するガス供給機構１５とが設けられる。尚、この実施例では、ガス供給機構は、ガス収納タンク１５ａと、前記制御ユニット７によって制御される電磁開閉弁１５ｂとによって構成される。
また、前記スパッタカソード３０は、絶縁体３２を介して接地されたシールド部３１と、このシールド部３１から基板方向に突出するように形成されるノズル部３７と、前記シールド部３１の内部に配されて電圧が印加されるターゲット３３と、このターゲット３３の背面に配されるマグネット３４とによって構成される。尚、前記スパッタカソード３０には、前記回転軸９及びアーム６を介して冷却水及び電力が供給される。また、前記スパッタカソード３０のノズル部３７の先端と前記基板２０との間隔は、できるだけ狭い方が好ましいが、他の部品との兼ね合い、スパッタカソード３０からの熱の問題等を考慮して最適な間隔を設定するものである。
前記基板ホルダ４は、回転軸１１を介して接地される。尚、この実施例では、ターゲット３３に負電圧が印加される関係で接地側は陽極となるが、この基板ホルダ４と接地側の間に電圧が印加される場合もある。
以上の構成のスパッタ装置１において、真空ポンプ１４が制御されて真空チャンバ２内は、１×１０−４Ｐａ（８×１０−７Ｔｏｒｒ）まで圧力が下げられる。そして、電磁開閉弁１５ｂが制御されてアルゴンガスが、真空チャンバ２内の圧力が１×１０−１Ｐａ（５×１０−３Ｔｏｒｒ）となるまで導入される。そして、前記電動モータ８が制御されて、所望のターゲット（例えば、Φ５０ｍｍＴａターゲット）が装着されたスパッタカソード部３の一つがプリスパッタ機構５まで移動され、電力が投入されてプリスパッタを行う。これにより、ターゲット表面に付着した酸化物等を除去すること（クリーニング）ができる。尚、プリスパッタ機構５は、接地されており、基板への放電と同様の状況が起こるように設定されていることが望ましい。また、所定のセンサ等を配置して、スパッタの状況を検証し、電圧、ガス濃度等を調整して、基板上で良好なスパッタが行われるようにすることが望ましい。
そして、前記電動モータ１０を制御して、基板ホルダ４上に保持された基板（例えばΦ２００ｍｍＳｉ基板）２０を、例えば１０ｒｐｍの回転速度で自転させる。そして、選択されたスパッタカソード部３又はスパッタカソード３０を、前記基板ホルダ４近傍隣接位置に配置した後、電力（例えば、１００ＷＤＣ）を投入すると共に、前記スパッタカソード部３を、前記基板２０の薄膜形成面に沿って、前記基板２０上を通る円弧状の軌道で、移動速度（０．１ｒｐｍ〜１ｒｐｍ）を制御しながら移動させる（メインスパッタ）。基本的には、前記スパッタカソード部３は、基板２０上を少なくとも１回以上移動、通過又は往復させることが望ましい。
そして、スパッタカソード部３を停止させ、作業を継続する場合には、上述した作業を繰返し、作業の終了が判定された場合には、電力の供給を停止すると共に、アルゴンガスを排気し、真空チャンバ２内を通常の気圧に戻して作業を終了するものである。
以上の構成のスパッタ装置１のスパッタカソード３０には、図２及び図３に示すように、前記ノズル部３７の基板側に開口する開口部３６には、前記スパッタカソード部３の移動方向の前後において、前記開口部３６の周縁から中心方向に所定の幅で延出する一対の延出部３５が形成される。
これによって、図４に示すように、基板２０に対して接近する場合には、その進行方向前方側に位置する延出部３５によって、基板２０に対して斜めに入射するスパッタ粒子ＳＦを防止することができると共に、基板２０から離れる場合には、その進行方向後方側に位置する延出部３５によって、基板２０に対して入射するスパッタ粒子ＳＢを防止することができるので、前記基板２０には、常に、真っ直ぐなスパッタ粒子が降り注ぐことになる。これによって、真っ直ぐに基板２０に降り注ぐスパッタ粒子によって薄膜が形成されるので、成膜分布及びカバレージ分布を向上させることができ、現在要求される成膜分布及びカバレージ分布を達成できるものである。
本願発明に係るスパッタ装置の概略構成図である。 ノズル部の延出部の構成を示した説明図である。 スパッタカソード部の基板に対する移動状態を示した平面説明図である。 スパッタカソード部の基板に対する移動状態を示した側面説明図である。
符号の説明
１ スパッタ装置
２ 真空チャンバ
３ スパッタカソード部
４ 基板ホルダ
５ プリスパッタ装置
６ アーム
７ 制御ユニット
８，１０ 電動モータ
９，１１ 回転軸
１２，１３ シール機構
１４ 真空ポンプ
１５ ガス供給機構
２０ 基板
３０ スパッタカソード
３１ シールド部
３２ 絶縁体
３３ ターゲット
３４ マグネット
３５ 延出部
３６ 開口部
３７ ノズル部

Claims (2)

  1. 基板を保持して自転する基板ホルダと、前記基板に薄膜を形成するためのターゲットが搭載されるスパッタカソード部と、該スパッタカソード部を前記基板に対して円弧状に移動させる駆動アームとを具備し、前記スパッタカソード部が、前記ターゲットに囲設され、前記基板側に開口部を有するノズル部を具備するスパッタ装置において、
    前記ノズル部の開口部に、前記スパッタカソード部の移動方向の両端から前記開口部の中央方向に延出して、前記スパッタカソード部の移動方向前後におけるスパッタ粒子を制限する延出部を形成することを特徴とするスパッタ装置。
  2. 前記延出部は、開口部中心側に突出する円弧形状であることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
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