JP2008081782A - 回転式ターゲットホルダ及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標とするターゲットに対して選択的に高バイアス電圧を印加してスパッタリングを行えると共に、成膜レートを向上させることができる回転式ターゲットホルダを提供する。
【解決手段】本発明の回転式ターゲットホルダ４８は、その中心軸の周りに該中心軸に平行に２以上のターゲットを保持するためのホルダ４８Ａと、該ホルダ４８Ａを前記中心軸の周りに回転させる駆動装置Ｍと、前記保持された２以上のターゲットのうちの１つのみにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ_２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ターゲットを保持する回転式ターゲットホルダ及びこの回転式ターゲットホルダを備えた成膜装置に関する。

従来、ターゲットにプラズマを入射させてスパッタリングし、このスパッタされたターゲット材料からなる膜を基材に形成する成膜装置が知られている。

近年、基材に対し複数のターゲット材料からなる膜を形成する必要性が高くなっている。そこで、例えば、複数のターゲットを成膜装置内に配置した成膜装置が開示されている（特許文献１の第３図参照）。しかし、このような成膜装置においては、装置内に複数のターゲットを配置するスペースを設けなければならないので、装置が大型化するという問題があった。

そこで、断面が多角形である多角柱状のカソードと、該カソードを負の電位に保つ直流電源とを有し、カソードの多角柱の中心軸と平行な各面ごとに所望材料のターゲットを配した回転カソードが提案されている（特許文献１の第１図参照）。このような回転カソードを用いると、成膜装置を大型化することなく複数のターゲット材料からなる膜を基材に対して形成することができる。
特開平２−７３９６４号公報

しかしながら、特許文献１の構成においては、目標とするターゲット以外のターゲットがシールド板によって遮蔽されているものの、それだけではそれらもシート状プラズマから飛散したプラズマイオンによりスパッタリングされてしまうという問題を有していた。

また、特許文献１の構成においては、ターゲットを保持する回転カソードへバイアス電圧を印加するスパッタリング電源と、プラズマを発生させるプラズマ発生用電源とが接続されているため、両電源からのバイアス電圧が干渉して、発生されるプラズマが不安定になると共に、ターゲットに高バイアス電圧を印加することができないという問題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のターゲットを保持するターゲットホルダにおいて、目標とするターゲットに対して選択的に高バイアス電圧を印加してスパッタリングを行うと共に、成膜レートを向上させた回転式ターゲットホルダ及びこれを備える成膜装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の回転式ターゲットホルダは、その中心軸の周りに該中心軸に平行に２以上のターゲットを保持するためのホルダと、該ホルダを前記中心軸の周りに回転させる駆動装置と、前記保持された２以上のターゲットのうちの１つのみにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置と、を備える。

このような構成とすると、目標とするターゲット材料を選択的にスパッタリングすることができる。これにより、目標とするターゲット以外のターゲットがスパッタリングされることが抑制され、目標以外のターゲット材料が膜に混入することが防止されるため、膜の品質を向上させることができる。

前記ホルダの形状が多角柱状であってもよい。

前記ホルダの形状が四角柱状又は六角柱状であってもよい。

本発明の第１の成膜装置は、プラズマ源と、該プラズマ源により発生されたプラズマを用いて基材に膜を形成する成膜室と、該成膜室内において前記基材を保持する基材ホルダと、前記１つのみのターゲットが該基材ホルダに対向するようにして配置された前述の各回転式ターゲットホルダのうちのいずれかと、前記基材ホルダに対向するターゲット以外のターゲットへの前記プラズマによるスパッタリングを防ぐ遮蔽板と、を備える。

また、本発明の第２の成膜装置は、圧力勾配型プラズマガンと、該圧力勾配型プラズマガンにより発生された円筒状プラズマをシート状プラズマに形成するシートプラズマ形成室と、該発生されたシート状プラズマを用いて基材に膜を形成する成膜室と、該成膜室内において前記基材を保持する基材ホルダと、前記１つのみのターゲットが前記シート状プラズマを挟んで前記基材ホルダに対向するように配置された前述の各回転式ターゲットホルダのうちのいずれかと、前記シート状プラズマに対向するターゲット以外のターゲットへの前記シート状プラズマによるスパッタリングを防ぐ遮蔽板と、を備える。

このような構成とすると、シート状プラズマから大量のプラズマイオンがターゲット材料に入射するため、均一にターゲット材料をスパッタリングすることができる。したがって、ターゲットの使用効率が向上する。

前記プラズマ源又は前記圧力勾配型プラズマガンがプラズマ発生用電源と接続され、該プラズマ発生用電源と前記バイアス電圧印加装置とが別回路となっていてもよい。

このような構成とすると、回転式ターゲットホルダに印加するバイアス電圧と、プラズマ発生用のバイアス電圧とが干渉しないので、プラズマを安定して発生させることができると共に、回転式ターゲットホルダに保持されたターゲットに高バイアス電圧を印加することができる。

本発明の回転式ターゲットホルダ及びこれを備えた成膜装置は、上記のような構成としたため、複数のターゲット材料を用いて成膜を行う場合においても、目標とするターゲットに対して選択的に高バイアス電圧を印加してスパッタリングを行えると共に、成膜レートを向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置の構成の一例を示す模式図である。図２は、図１の成膜装置に用いる回転式ターゲットホルダを拡大して示す模式図である。以下、図１及び図２を参照しながら、本実施形態の成膜装置及び回転式ターゲットホルダについて説明する。

図１に示すように、本実施形態の回転式ターゲットホルダは、例えば、本実施形態の成膜装置としてのシートプラズマ成膜装置１００に用いられる。ここでは、本実施形態の回転式ターゲットホルダが用いられる成膜装置としてシートプラズマ成膜装置１００を例示したが、これに限定されない。なお、回転式ターゲットホルダの構成については、ここでは簡単に説明し、後において詳細に説明する。

シートプラズマ成膜装置１００は、圧力勾配型プラズマガン１を備えている。圧力勾配型プラズマガン１は、公知のものを用いることができるので、簡単に説明する。

圧力勾配型プラズマガン１は全体が円筒状に形成され、その後端は円板状のカソードマウント２で封鎖されている。カソードマウント２の中心部には、アルゴンガス等の放電ガスを導入する貫通孔からなる放電ガス導入孔３が設けられている。カソードマウント２の内面には、該カソードマウント２と同軸状に円筒状の絶縁管６が設けられている。また、カソードマウント２の内面には、絶縁管６と同心状にカソード８が設けられている。絶縁管６の前端には、第１中間電極Ｇ_１、及び第２中間電極Ｇ_２が、この順に設けられている。

カソード８（カソードマウント２）と後述するアノード６３とは、抵抗体Ｒ_Ｖを介して主バイアス電圧印加装置（プラズマ発生用電源）Ｖ_１の負極端子及び正極端子にそれぞれ接続されている。第１中間電極Ｇ_１は、抵抗体Ｒ_１を介して、上記の主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の正極端子に接続されている。第２中間電極Ｇ_２は、抵抗体Ｒ_２を介して、上記の主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の正極端子に接続されている。主バイアス電圧印加装置Ｖ_１と抵抗体Ｒ_Ｖ，Ｒ_１，Ｒ_２との組み合わせによって、カソード８とアノード６３との間に所定のバイアス電圧が印加される。これにより、圧力勾配型プラズマガン１のカソード８の近傍において円筒状プラズマ３６が発生される。

圧力勾配型プラズマガン１の前端には、シートプラズマ形成室３０の後端が接続されている。シートプラズマ形成室３０は、筒状部材３１の後端及び前端が、それぞれ、中央部が開口した絶縁蓋部材２９及び中央部が開口した第１フランジ３９によって閉鎖されて形成されている。筒状部材３１は、非磁性体で構成されている。筒状部材３１の後端側の周囲には、導入された円筒状プラズマ３６の形状を整える第１環状コイル３２が配設されている。また、筒状部材３１の第１環状コイル３２が配設された位置の前方には、一対の永久磁石３３が配設されている。一対の永久磁石３３は、それぞれのＮ極を対向させるようにして配設されている。一対の永久磁石３３は、導入された円筒状プラズマ３６をシート状のプラズマ（以下、シート状プラズマという）３７に形成する。さらに、筒状部材３１の前端側の周囲には、形成されたシート状プラズマ３７の形状を整える第２環状コイル３４が配設されている。

シートプラズマ形成室３０の前端には、成膜室４０の後端が接続されている。シートプラズマ形成室３０において形成されたシート状プラズマ３７は、成膜室４０の内部に導入される。

成膜室４０は、円筒状のチャンバ４１を備えている。チャンバ４１の一方の端部は上蓋４２により閉鎖されており、チャンバ４１の他方の端部は下蓋４３により閉鎖されている。チャンバ４１の周壁にはプラズマ流入口４１ａ及びプラズマ流出口４１ｂが設けられ、プラズマ流入口４１ａに第１フランジ３９の開口が接続され、プラズマ流出口４１ｂに後述する第２フランジ５９の開口が接続されている。チャンバ４１は、非磁性の材料、例えば、ステンレスで構成されている。チャンバ４１の適所には、排気口５２が形成されている。排気口５２は、バルブ５３により開閉可能に構成されている。排気口５２には、真空ポンプ５４が接続されている。真空ポンプ５４は、成膜室４０（チャンバ４１）の内部をシート状プラズマ３７が輸送できる所定の圧力まで真空引きする。チャンバ４１の内部には、導入されたシート状プラズマ３７を挟んで対向するように、回転式ターゲットホルダ４８と基材ホルダ４４とが配設されている。

回転式ターゲットホルダ４８は、複数のターゲット４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆを保持する。回転式ターゲットホルダ４８は、絶縁部材（図示せず）を介してチャンバ４１に取り付けられている。回転式ターゲットホルダ４８は、チャンバ４１に対して気密的に取り付けられている。回転式ターゲットホルダ４８には、それぞれのターゲット４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆに個別にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ_２が接続されている。バイアス電圧印加装置Ｖ_２は、前述の主バイアス電圧印加装置Ｖ_１とは別回路として設けられている。すなわち、バイアス電圧印加装置Ｖ_２の正極側は接地されかつ主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の正極側も接地されており、そのため、主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の電圧変動はバイアス電圧印加装置Ｖ_２によって印加される電圧に影響を及ぼさない。成膜時以外のプラズマ発生時には、後述するスイッチング素子Ｓが全てオフになっており、バイアス電圧印加装置Ｖ_２から回転式ターゲットホルダ４８に保持された各ターゲットにバイアス電圧は印加されない。これにより、安定したプラズマを形成することができる。一方、成膜時においては所定のスイッチング素子Ｓがオンになり、バイアス電圧印加装置Ｖ_２によって、シート状プラズマ３７の電位に対する負のバイアス電圧がシート状プラズマ３７に対向する位置のターゲット４９Ａに印加される。これにより、成膜時においては、プラズマ流の影響を受けずに安定してターゲットに負の高バイアス電圧（数１００Ｖ）を印加することができるため、ターゲットに対するスパッタリング性能が向上する。また、回転式ターゲットホルダ４８の近傍には、一対の遮蔽板４７が設けられている。遮蔽板４７は、シート状プラズマ３７から飛散したプラズマイオンを遮蔽する。

一方、基材ホルダ４４は、膜を形成する基材４５を保持する。基材ホルダ４４は、絶縁部材５０を介してチャンバ４１に取り付けられている。基材ホルダ４４は、チャンバ４１に対して気密的に取り付けられている。基材ホルダ４４には、スイッチ５１を介して、バイアス電圧印加装置Ｖ_３が接続されている。本実施形態においては、バイアス電圧印加装置Ｖ_３は、前述の主バイアス電圧印加装置Ｖ_１とは別回路として設けられている。すなわち、バイアス電圧印加装置Ｖ_３の正極側は接地されかつ主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の正極側も接地されており、そのため、主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の電圧変動はバイアス電圧印加装置Ｖ_３によって印加される電圧に影響を及ぼさない。成膜時以外のプラズマ発生時（ただし、基材４５をプラズマ洗浄する場合を除く。）には、スイッチ５１がオフになっており、バイアス電圧印加装置Ｖ_３から基材ホルダ４４に保持された基材４５にバイアス電圧は印加されない。これにより、安定したプラズマを形成することができる。一方、成膜時においてはスイッチ５１がオンになり、バイアス電圧印加装置Ｖ_３によって、シート状プラズマ３７の電位に対する負のバイアス電圧が基材ホルダ４４に印加される。これにより、前述のようにスパッタリングされたターゲット粒子が基材４５に堆積し、膜が形成される。

成膜室４０の前端には、陽極室６０の後端が接続されている。陽極室６０は、筒状部材６２の後端及び前端が、それぞれ、中央部が開口した第２フランジ５９及びアノード６３で閉鎖されて形成されている。筒状部材６２は、例えば、ガラスで構成されている。筒状部材６２の周囲には、シート状プラズマ３７の形状を整える第３環状コイル６１が配設されている。アノード６３は、前述のように、主バイアス電圧印加装置Ｖ_１の正極端子に接続されている。アノード６３の裏面には、永久磁石６４が設けられている。永久磁石６４は、そのＳ極がアノード６３と接触するように設けられている。永久磁石６４は、シート状プラズマ３７の末端の形状を整える。

また、シートプラズマ成膜装置１００は、制御装置８０を備えている。制御装置８０は、主バイアス電圧印加装置Ｖ_１、バイアス電圧印加装置Ｖ_２，Ｖ_３、回転式ターゲットホルダ４８、駆動装置Ｍ等の動作を制御する。

次に、本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８について説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８は、ホルダ４８Ａを備えている。ホルダ４８Ａは、絶縁物で構成されている。なお、ホルダ４８Ａを金属材料（導電物）で構成すると共に、各ターゲットをホルダ４８Ａに絶縁性を保ちながら取り付けるようにしてもよい（例えば、後述する保持具を絶縁物で構成する）。ホルダ４８Ａは、断面形状が正六角形である六角柱状に形成されている。ホルダ４８Ａは、シートプラズマ３７の進行方向及び厚み方向に垂直な方向に延在している。ホルダ４８Ａの各側面には図示しない保持具が設けられており、それぞれの保持具が各ターゲットを保持する。ターゲットには、異なる種類の材料が用いられ、例えば、銅、アルミニウム、チタン、カーボン、ケイ素、インジウム等が用いられる。バイアス電圧印加装置Ｖ_２は、可変なバイアス電圧を全ターゲットの中から選択した所定の１つのターゲットに印加するよう構成されている。具体的には、バイアス電圧印加装置Ｖ_２は、各ターゲット毎に、可変なバイアス電圧を印加する直流電源とこのバイアス電圧の印加をオン／オフするスイッチング素子Ｓとを備え、制御装置８０の制御によって、所定の１つのターゲットに対応するスイッチング素子Ｓを選択的にオンするように構成されている。あるいは、バイアス電圧印加装置Ｖ_２は、可変なバイアス電圧を印加する直流電源（図示せず）とこのバイアス電圧を所定の１つのターゲットに選択的に印加する印加対象切換器（図示せず）とを備えていてもよい。この場合、印加対象切換器は公知のマルチプレクサ等で構成される。ここでは、所定の１つのターゲットは、シート状プラズマ３７を挟んで基材４５と対向する位置のターゲット４９Ａであり、これに選択的にバイアス電圧が印加される。一方、バイアス電圧印加装置Ｖ_２は、シート状プラズマ３７を挟んで基材４５と対向する位置のターゲット４９Ａ以外のターゲット４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆには、バイアス電圧を印加しない。また、ターゲット４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆをシート状プラズマ３７から遮蔽するよう、前述した遮蔽板４７が設けられている。これらがあいまって、シート状プラズマ３７を挟んで基材４５と対向する位置のターゲット４９Ａ以外のターゲット４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆの、シート状プラズマ３７から飛散したプラズマイオンによるスパッタリングがさらに防止される。

また、ホルダ４８Ａには、駆動装置Ｍが取り付けられている。駆動装置Ｍは、公知のように構成されるが、例えば、チャンバ４１の周壁の外側に設けられると共に、ホルダ４８Ａの中心軸に沿うように挿通された回転軸（図示せず）に取り付けられるよう構成される。駆動装置Ｍは、ホルダ４８Ａの中心軸を中心としてホルダ４８Ａを回転させる。本実施形態においては、ホルダ４８Ａは図中のＴの方向に回転する。駆動装置Ｍは停止機構を備えている。停止機構が制御装置８０の制御によって動作することにより、ホルダ４８Ａの各側面はシート状プラズマ３７の上面と平行な位置で一時的に停止する。この停止位置において、スパッタリングが行われる。

次に、本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８及びシートプラズマ成膜装置１００の動作について説明する。

圧力勾配型プラズマガン１により、円筒状プラズマ３６が形成される。この円筒状プラズマ３６がシートプラズマ形成室３０に導入されると、永久磁石３３の磁界の作用によりシート状プラズマ３７に形成される。形成されたシート状プラズマ３７が、成膜室４０に導入される。

一方、回転式ターゲットホルダ４８は、基材４５に形成する最初の膜の材料となるターゲット４９Ａがシート状プラズマ３７と対向する位置になるよう停止している。次に、制御装置８０がバイアス電圧印加装置Ｖ_２を制御して、シート状プラズマ３７に対向する位置のターゲット４９Ａに負のバイアス電圧を印加する。そうすると、シート状プラズマ３７からプラズマイオンがターゲット４９Ａに向かって衝突し、ターゲット４９Ａからターゲット粒子をスパッタリングする。このようにスパッタリングされたターゲット粒子は、シート状プラズマ３７を挟んで対向した位置に配置された基材４５に堆積し、膜を形成する。

この際、ターゲット４９Ａには、バイアス電圧印加装置Ｖ_２によって、主バイアス電圧印加装置Ｖ_１とは独立に、従来例より大きなバイアス電圧が印加される。このため、成膜レートを向上させることができる。また、ターゲット４９Ａには、バイアス電圧印加装置Ｖ_２によって、全てのターゲットの中から選択的にバイアス電圧が印加される。このため、ターゲット４９Ａ以外のターゲットがシートプラズマ３７によってスパッタリングされるのが防止される。

その後、回転式ターゲットホルダ４８が中心角で６０度、図２中のＴの方向に回転される。その位置で制御装置８０の制御によって停止機構が動作し、回転式ターゲットホルダ４８を停止させる。これにより、次のターゲット４９Ｂがシート状プラズマ３７と対向する位置で停止される。次に、制御装置８０がバイアス電圧印加装置Ｖ_２を制御して、シート状プラズマ３７に対向する位置のターゲット４９Ｂに負のバイアス電圧を印加する。そうすると、シート状プラズマ３７からプラズマイオンがターゲット４９Ｂに向かって衝突し、ターゲット４９Ｂからターゲット粒子をスパッタリングする。このようにスパッタリングされたターゲット粒子は、ターゲット４９Ａからなる膜が形成された基材４５に堆積して、さらに膜を形成する。

この繰り返しにより、ターゲット４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，及び４９Ｆからなる膜が、順次、基材４５に形成される。

本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８及び成膜装置１００は、上記のような構成としたため、ホルダ４８Ａが複数のターゲットを保持する場合において、シート状プラズマ３７に対向するターゲットを選択してスパッタリングを行うことができる。これにより、最大で６種類のターゲット材料からなる膜を基材４５に形成することができると共に、他のターゲットを構成する材料が膜に混入することが防止され、基材４５に形成される膜の品質を向上させることができる。

また、本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８及び成膜装置１００は、回転式ターゲットホルダ４８に印加するバイアス電圧と、プラズマ発生用のバイアス電圧とが干渉しないので、プラズマを安定して発生させることができると共に、回転式ターゲットホルダ４８に保持されたターゲットに高バイアス電圧を印加することができる。これにより、成膜レートが向上する。

［変形例］
図３は、第１実施形態の回転式ターゲットホルダを適用したシートプラズマ成膜装置の変形例を示す図であって、シートプラズマ成膜装置における成膜室内の構成を示す模式図である。

本変形例においては、シートプラズマ成膜装置の成膜室４０内の構成が、第１実施形態と異なっている。具体的には、基材ホルダ４４がロールの送り出し装置とロールへの巻取装置とで構成され、基材４５としてシート状の基材が用いられている。シート状の基材としては、例えば、樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート）からなるフィルム等、可撓性の薄い膜状の物が挙げられる。それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。

このような構成としても、第１実施形態のシートプラズマ成膜装置１００と同様の効果を奏する。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の回転式ターゲットホルダの構成を示す模式図である。なお、本実施形態の回転式ターゲットホルダを適用したシート状プラズマ成膜装置１００の全体構成については第１実施形態のシート状プラズマ成膜装置（図１）と同様であるので、その装置構成を示す図を省略する。

本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８は、第１実施形態の回転式ターゲットホルダとホルダ４８Ａの形状が異なっている。すなわち、図４に示すように、ホルダ４８Ａは、その断面形状が正八角形である八角柱状に形成されている。ホルダ４８Ａの各側面には一面おきの４面に、図示しない保持具を介してターゲットが計４個、取り付けられている。各ターゲットには、選択的に負のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ_２が接続されている。それ以外の構成については、第１実施形態の回転式ターゲットホルダ及びシート状プラズマ成膜装置と同様である。

このような構成としても、第１実施形態の回転式ターゲットホルダと同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８及び成膜装置１００によれば、複数（本実施形態においては４種類）のターゲット材料からなる膜を、基材４５に形成することができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態の回転式ターゲットホルダの構成を示す模式図である。なお、本実施形態の回転式ターゲットホルダを適用したシート状プラズマ成膜装置１００の全体構成については第１実施形態のシート状プラズマ成膜装置（図１）と同様であるので、その装置構成を示す図を省略する。

本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８は、第１実施形態の回転式ターゲットホルダとホルダ４８Ａの形状が異なっている。すなわち、図５に示すように、ホルダ４８Ａは、その断面形状が正四角形（正方形）である四角柱状に形成されている。ホルダ４８Ａの各側面には、図示しない保持具を介してターゲットが計４個、取り付けられている。各ターゲットには、選択的に負のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ_２が接続されている。それ以外の構成については、第１実施形態の回転式ターゲットホルダ及びシート状プラズマ成膜装置と同様である。

このような構成としても、第１実施形態の回転式ターゲットホルダ及び成膜装置と同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８及び成膜装置１００によれば、複数（本実施形態においては４種類）のターゲット材料からなる膜を、基材４５に形成することができる。

（第４実施形態）
図６は、第４実施形態の回転式ターゲットホルダの構成を示す模式図である。なお、本実施形態の回転式ターゲットホルダを適用したシート状プラズマ成膜装置１００の全体構成については第１実施形態のシート状プラズマ成膜装置（図１）と同様であるので、その装置構成を示す図を省略する。

本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８においては、各ターゲットに負のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置Ｖ_２の構成が、第１実施形態の回転式ターゲットホルダと異なっている。

具体的には、遮蔽板４７のうちの一方（図６における左側の遮蔽板４７。以下、可動式遮蔽板４６Ａという）が水平方向に移動可能に設けられている。このような構成としては、適宜な手段、例えば、エアシリンダ（図示せず）のロッド（図示せず）によって可動式遮蔽板４６Ａを水平方向に移動可能に設けることができる。可動式遮蔽板４６Ａは、導電体で構成されている。可動式遮蔽板４６Ａの一端には、負の可変なバイアス電圧を印加する直流電源が接続されている。可動式遮蔽板４６Ａの他端であって、シートプラズマ３７に対向するターゲット４９Ａが配置された近傍には、緩衝材４６Ｂが取り付けられている。緩衝材４６Ｂは、導電体で構成される。緩衝材４６Ｂは、本実施形態においては、伸縮可能なバネで構成されている。可動式遮蔽板４６Ａと、直流電源と、緩衝材４６Ｂとがバイアス電圧印加装置Ｖ_２を構成する。それ以外の構成については、第１実施形態の回転式ターゲットホルダと同様である。

次に、本実施形態の回転式ターゲットホルダ４８の動作について説明する。

まず、ターゲット４９Ａがシート状プラズマ３７と対向する位置で停止している。次に、可動式遮蔽板４６Ａがターゲット４９Ａに向かって移動され、緩衝材４６Ｂがターゲット４９Ａと接触する。そうすると、直流電源からターゲット４９Ａに負のバイアス電圧が印加される。これにより、シート状プラズマ３７からプラズマ粒子がターゲット４９Ａに向かって衝突し、ターゲット４９Ａからターゲット粒子をスパッタリングする。スパッタリングされたターゲット粒子は、基材４５に堆積して膜を形成する。

その後、回転式ターゲットホルダ４８が中心角で６０度、図６中のＴの方向に回転される。その位置で制御装置８０の制御によって停止機構が動作し、回転式ターゲットホルダ４８を停止させる。これにより、次のターゲット４９Ｂがシート状プラズマ３７と対向する位置で停止される。次に、可動式遮蔽板４６Ａがターゲット４９Ｂに向かって移動され、緩衝材４６Ｂがターゲット４９Ｂと接触する。そうすると、直流電源からターゲット４９Ｂに負のバイアス電圧が印加される。これにより、シート状プラズマ３７からプラズマ粒子がターゲット４９Ｂに向かって衝突し、ターゲット４９Ｂからターゲット粒子をスパッタリングする。スパッタリングされたターゲット粒子は、ターゲット４９Ａからなる膜が形成された基材４５に堆積して、さらに膜を形成する。

この繰り返しにより、ターゲット４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，及び４９Ｆからなる膜が、順次、基材４５に形成される。

このような構成としても、第１実施形態の回転式ターゲットホルダ及び成膜装置と同様の効果を奏する。

なお、基材４５に形成する膜の種類に応じて、上記各実施形態以外のホルダ４８Ａの形状、例えば、断面形状が正三角形である三角柱状、断面形状が正五角形である五角柱状等の形状にすることも可能である。

本発明の回転式ターゲットホルダ及びこれを備えた成膜装置は、複数のターゲット材料を用いて成膜を行う場合においても、目標とするターゲットに対して選択的に高バイアス電圧を印加してスパッタリングを行えると共に、成膜レートを向上させることができる回転式ターゲットホルダ及び成膜装置として有用である。

本発明の第１実施形態に係る成膜装置の構成の一例を示す模式図である。 図１の成膜装置に用いる回転式ターゲットホルダを拡大して示す模式図である。 第１実施形態の回転式ターゲットホルダを適用したシートプラズマ成膜装置の変形例を示す図であって、シートプラズマ成膜装置における成膜室内の構成を示す模式図である。 第２実施形態の回転式ターゲットホルダの構成を示す模式図である。 第３実施形態の回転式ターゲットホルダの構成を示す模式図である。 第４実施形態の回転式ターゲットホルダの構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 圧力勾配型プラズマガン
２ カソードマウント
３ 放電ガス導入孔
６ 絶縁管
８ カソード
２９ 絶縁蓋部材
３０ シートプラズマ形成室
３１ 円筒部材
３２ 第１環状コイル
３３ 永久磁石
３４ 第２環状コイル
３６ 円筒状プラズマ
３７ シート状プラズマ
３９ 第１フランジ
４０ 成膜室
４１ チャンバ
４１ａ プラズマ流入口
４１ｂ プラズマ流出口
４２ 上蓋
４３ 下蓋
４４ 基材ホルダ
４５ 基材
４６Ａ（４７） 可動式遮蔽板
４６Ｂ 緩衝材（バネ）
４７ 遮蔽板
４８ 回転式ターゲットホルダ
４８Ａ ホルダ
４９，４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆ ターゲット
５０ 絶縁部材
５１ スイッチ
５２ 排気口
５３ バルブ
５４ 真空ポンプ
５９ 第２フランジ
６０ 陽極室
６１ 第３環状コイル
６２ 円筒部材
６３ アノード
６４ 永久磁石
８０ 制御装置
１００ シートプラズマ成膜装置
Ｇ_１ 第１中間電極
Ｇ_２ 第２中間電極
Ｍ 駆動装置
Ｒ_Ｖ，Ｒ_１，Ｒ_２ 抵抗体
Ｓ スイッチング素子
Ｔ ホルダの回転方向
Ｖ_１ 主バイアス電圧印加装置（プラズマ発生用電源）
Ｖ_２ バイアス電圧印加装置
Ｖ_３ バイアス電圧印加装置

Claims (6)

1. その中心軸の周りに該中心軸に平行に２以上のターゲットを保持するためのホルダと、
   該ホルダを前記中心軸の周りに回転させる駆動装置と、
   前記保持された２以上のターゲットのうちの１つのみにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加装置と、を備えた、回転式ターゲットホルダ。
2. 前記ホルダの形状が多角柱状である、請求項１に記載の回転式ターゲットホルダ。
3. 前記ホルダの形状が四角柱状又は六角柱状である、請求項１に記載の回転式ターゲットホルダ。
4. プラズマ源と、
   該プラズマ源により発生されたプラズマを用いて基材に膜を形成する成膜室と、
   該成膜室内において前記基材を保持する基材ホルダと、
   前記１つのみのターゲットが該基材ホルダに対向するようにして配置された請求項１に記載の回転式ターゲットホルダと、
   前記基材ホルダに対向するターゲット以外のターゲットへの前記プラズマによるスパッタリングを防ぐ遮蔽板と、を備えた、成膜装置。
5. 圧力勾配型プラズマガンと、
   該圧力勾配型プラズマガンにより発生された円筒状プラズマをシート状プラズマに形成するシートプラズマ形成室と、
   該発生されたシート状プラズマを用いて基材に膜を形成する成膜室と、
   該成膜室内において前記基材を保持する基材ホルダと、
   前記１つのみのターゲットが前記シート状プラズマを挟んで前記基材ホルダに対向するように配置された請求項１に記載の回転式ターゲットホルダと、
   前記シート状プラズマに対向するターゲット以外のターゲットへの前記シート状プラズマによるスパッタリングを防ぐ遮蔽板と、を備えた、成膜装置。
6. 前記プラズマ源又は前記圧力勾配型プラズマガンがプラズマ発生用電源と接続され、該プラズマ発生用電源と前記バイアス電圧印加装置とが別回路となっている、請求項４又は５に記載の成膜装置。

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