JP2009035788A - 成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 真空チャンバ内のターゲット近傍に設けられた構造物に付着した発生した物質が剥離して微粉塵となることを抑えることを目的とする。
【解決手段】 真空チャンバ内に、その周面に処理対象となる基材を保持するとともに回転可能に構成された円筒ドラムと、前記円筒ドラムの周面と対向する位置に、該円筒ドラムの軸方向を揃えて細長片形状のターゲットを配置できるように構成された成膜装置であって、前記ターゲットと前記基材とが最も接近する位置において、前記ターゲットと前記基材との間に、前記ターゲットの長手方向の中心線を中心軸とし、前記ターゲットの短手方向の長さをＴとして、半径１．５Ｔの半円筒形状の無構造物空間を設けることを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】 真空チャンバ内に、その周面に処理対象となる基材を保持するとともに回転可能に構成された円筒ドラムと、前記円筒ドラムの周面と対向する位置に、該円筒ドラムの軸方向を揃えて細長片形状のターゲットを配置できるように構成された成膜装置であって、前記ターゲットと前記基材とが最も接近する位置において、前記ターゲットと前記基材との間に、前記ターゲットの長手方向の中心線を中心軸とし、前記ターゲットの短手方向の長さをＴとして、半径１．５Ｔの半円筒形状の無構造物空間を設けることを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、ターゲットをスパッタリングして処理対象となる基材に成膜をするための成膜装置に関するものである。
従来、円筒ドラムに基材を固定し、円筒ドラムを回転させながら、円筒ドラムの周面に対向するようにして配置されたターゲットにより、基材にスパッタリングを行う装置がある（例えば、特許文献１）。
この種の装置の場合、チャンバ内壁の汚染防止のため、或いは、酸化源とターゲット間での雰囲気分離を行うためにターゲットの側方に防着板や仕切板等の構造物を設ける必要がある。
しかしながら、これらの構造物を、真空チャンバ内の汚染防止等の目的だけのために安易に設けてしまうと、スパッタリングされた物質が前記構造物に付着し、ある一定以上の膜厚になると、膜が剥離し真空チャンバ内に微粉塵が発生し、基材上の膜質に悪影響を与えるという問題があることを知見した。
この種の装置の場合、チャンバ内壁の汚染防止のため、或いは、酸化源とターゲット間での雰囲気分離を行うためにターゲットの側方に防着板や仕切板等の構造物を設ける必要がある。
しかしながら、これらの構造物を、真空チャンバ内の汚染防止等の目的だけのために安易に設けてしまうと、スパッタリングされた物質が前記構造物に付着し、ある一定以上の膜厚になると、膜が剥離し真空チャンバ内に微粉塵が発生し、基材上の膜質に悪影響を与えるという問題があることを知見した。
そこで、本発明は、真空チャンバ内のターゲット近傍に設けられた構造物に付着した発生した物質が剥離して微粉塵となることを抑えることを目的とする。
上記課題を解決すべく、本発明者等は鋭意検討の結果、以下の解決手段を見いだした。
即ち、本発明の成膜装置は、請求項１に記載の通り、真空チャンバ内に、その周面に処理対象となる基材を保持するとともに回転可能に構成された円筒ドラムと、前記円筒ドラムの周面と対向する位置に、該円筒ドラムの軸方向を揃えて細長片形状のターゲットを配置できるように構成された成膜装置であって、前記ターゲットと前記基材とが最も接近する位置において、前記ターゲットと前記基材との間に、前記ターゲットの長手方向の中心線を中心軸とし、前記ターゲットの短手方向の長さをＴとして、半径１．５Ｔの半円筒形状の無構造物空間を設けることを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、真空チャンバ内に、その周面に処理対象となる基材を保持するとともに回転可能に構成された円筒ドラムと、前記円筒ドラムの周面と対向する位置に、該円筒ドラムの軸方向を揃えて、同形状の細長片形状のターゲットを２個を並べて配置できるように構成された成膜装置であって、前記各ターゲットと前記基材とが最も接近する位置において、前記各ターゲットと前記基材との間に、前記各ターゲットの長手方向の中心線間の中心線を中心軸とし、前記ターゲットの短手方向の長さをＴとして、半径２Ｔの半円筒形状の無構造物空間を設けることを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の成膜装置において、前前記半円筒形状の無構造物空間の側方に防着板を設けることを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の成膜装置において、前記無構造物空間は、前記ターゲットの長手方向の各端縁から外側に、更に、前記各端縁に垂直な断面形状が前記各端縁を中心とする半径Ｔの半円形状として規定された空間を含むことを特徴とする。
即ち、本発明の成膜装置は、請求項１に記載の通り、真空チャンバ内に、その周面に処理対象となる基材を保持するとともに回転可能に構成された円筒ドラムと、前記円筒ドラムの周面と対向する位置に、該円筒ドラムの軸方向を揃えて細長片形状のターゲットを配置できるように構成された成膜装置であって、前記ターゲットと前記基材とが最も接近する位置において、前記ターゲットと前記基材との間に、前記ターゲットの長手方向の中心線を中心軸とし、前記ターゲットの短手方向の長さをＴとして、半径１．５Ｔの半円筒形状の無構造物空間を設けることを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、真空チャンバ内に、その周面に処理対象となる基材を保持するとともに回転可能に構成された円筒ドラムと、前記円筒ドラムの周面と対向する位置に、該円筒ドラムの軸方向を揃えて、同形状の細長片形状のターゲットを２個を並べて配置できるように構成された成膜装置であって、前記各ターゲットと前記基材とが最も接近する位置において、前記各ターゲットと前記基材との間に、前記各ターゲットの長手方向の中心線間の中心線を中心軸とし、前記ターゲットの短手方向の長さをＴとして、半径２Ｔの半円筒形状の無構造物空間を設けることを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の成膜装置において、前前記半円筒形状の無構造物空間の側方に防着板を設けることを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の成膜装置において、前記無構造物空間は、前記ターゲットの長手方向の各端縁から外側に、更に、前記各端縁に垂直な断面形状が前記各端縁を中心とする半径Ｔの半円形状として規定された空間を含むことを特徴とする。
本発明によれば、スパッタリングの際に真空チャンバ内に微粉塵が発生することを抑えることができるため、スパッタリングにより基材上に形成される膜質の高品質化を図ることができる。
次に、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の成膜装置の概略構成を示すもので、真空チャンバ１の略中央部には、基材支持手段を備えた回転ドラム２が配置され、その回転方向に順に、第１成膜ゾーン３、第２成膜ゾーン４及び酸化ゾーン５が配置される。
スパッタリングを行う第１成膜ゾーン３は、２台の電極からなるスパッタカソード６と、前記スパッタカソード６の回転ドラム２側に配置されたＴａ、Ｎｂ、ＴｉやＡｌ等から構成される細長片形状のターゲット７と、前記スパッタカソード６に交流電圧を印加するためのＡＣ電源８と、Ａｒガス等を導入するためのＡｒガス導入系９から構成される。同様にスパッタリングを行う第２成膜ゾーン４は、２台の電極からなるスパッタカソード１０と、Ｓｉ等から構成されるターゲット１１と、前記スパッタカソード１０に交流電圧を印加するためのＡＣ電源１２と、第２成膜ゾーン４においてＡｒガス等を導入するためのガス導入系１３から構成される。尚、各成膜ゾーン３，４の側方には、防着板１７，１８が設けられている。また、酸化ゾーン５を構成するために、酸化プラズマ源１４が設置される。また、第１成膜ゾーン３と酸化ゾーン５の間には、アシスト源又はエッチング源として使用されるイオンビーム源１５及びそのための電源１６が配置される。
図１は、本発明の成膜装置の概略構成を示すもので、真空チャンバ１の略中央部には、基材支持手段を備えた回転ドラム２が配置され、その回転方向に順に、第１成膜ゾーン３、第２成膜ゾーン４及び酸化ゾーン５が配置される。
スパッタリングを行う第１成膜ゾーン３は、２台の電極からなるスパッタカソード６と、前記スパッタカソード６の回転ドラム２側に配置されたＴａ、Ｎｂ、ＴｉやＡｌ等から構成される細長片形状のターゲット７と、前記スパッタカソード６に交流電圧を印加するためのＡＣ電源８と、Ａｒガス等を導入するためのＡｒガス導入系９から構成される。同様にスパッタリングを行う第２成膜ゾーン４は、２台の電極からなるスパッタカソード１０と、Ｓｉ等から構成されるターゲット１１と、前記スパッタカソード１０に交流電圧を印加するためのＡＣ電源１２と、第２成膜ゾーン４においてＡｒガス等を導入するためのガス導入系１３から構成される。尚、各成膜ゾーン３，４の側方には、防着板１７，１８が設けられている。また、酸化ゾーン５を構成するために、酸化プラズマ源１４が設置される。また、第１成膜ゾーン３と酸化ゾーン５の間には、アシスト源又はエッチング源として使用されるイオンビーム源１５及びそのための電源１６が配置される。
図２は、上記装置の第２の成膜ゾーン４の拡大図であり、ターゲット１１の長手方向の中心線Ｃに垂直な断面図である。
本実施の形態において、無構造物空間は、ターゲット１１の短手方向の長さをＴとし、ターゲット１１の中心線Ｃとターゲット１の表面の交点Ｃ’を中心として、半径１．５Ｔの半円円筒形状の空間２２としている。そして、無構造物空間２２の両側方に防着板１８，１８が設けられ、その上側に円筒ドラム２に取り付けられた基材２４が通過することになる。
本実施の形態において、無構造物空間は、ターゲット１１の短手方向の長さをＴとし、ターゲット１１の中心線Ｃとターゲット１の表面の交点Ｃ’を中心として、半径１．５Ｔの半円円筒形状の空間２２としている。そして、無構造物空間２２の両側方に防着板１８，１８が設けられ、その上側に円筒ドラム２に取り付けられた基材２４が通過することになる。
上記構成により、ターゲット１１からスパッタされた物質が、防着板１８，１８に付着したとしても、スパッタ中に防着板１８，１８から前記物質が剥離して微粉塵となることを防ぐことができる。
尚、本実施の形態においては、無構造物空間２２を半径１．５Ｔの半円筒形状として、その両側方に防着板１８，１８を設けるようにしたが、この防着板１８，１８の高さは、１．５Ｔ以上とすることが好ましい。スパッタ空間とそうではない空間との雰囲気分離を取るために有利になるからである。
また、本実施の形態では、無構造物空間２２の両側に防着板１８，１８を設けているため、真空チャンバ１の内壁の汚染を防ぐことができる。
尚、本実施の形態においては、無構造物空間２２を半径１．５Ｔの半円筒形状として、その両側方に防着板１８，１８を設けるようにしたが、この防着板１８，１８の高さは、１．５Ｔ以上とすることが好ましい。スパッタ空間とそうではない空間との雰囲気分離を取るために有利になるからである。
また、本実施の形態では、無構造物空間２２の両側に防着板１８，１８を設けているため、真空チャンバ１の内壁の汚染を防ぐことができる。
次に、図３を参照して、２個のターゲットを並べて配置する場合の実施の形態について説明する。
ターゲット７，７は、いずれも同形状の細長片形状をしており、ターゲット７，７の長手方向の中心線をＣ１，Ｃ２とし、中心線Ｃ１，Ｃ２の中心線をＣ３とし、ターゲット７，７の短手方向の長さをＴとし、中心線Ｃ３とターゲット７，７の表面の延長線との交点Ｃ３’としている。
そして、交点Ｃ３’を通り、各ターゲット７，７の長手方向に平行に延びる線を中心軸として、半径２Ｔの半円筒形状の無構造物空間２６とし、その両側方に防着板１７，１７を設けるようにしている。
この無構造物空間２６の上側には、円筒ドラム２に取り付けられた基材２４が通過することになる。
ターゲット７，７は、いずれも同形状の細長片形状をしており、ターゲット７，７の長手方向の中心線をＣ１，Ｃ２とし、中心線Ｃ１，Ｃ２の中心線をＣ３とし、ターゲット７，７の短手方向の長さをＴとし、中心線Ｃ３とターゲット７，７の表面の延長線との交点Ｃ３’としている。
そして、交点Ｃ３’を通り、各ターゲット７，７の長手方向に平行に延びる線を中心軸として、半径２Ｔの半円筒形状の無構造物空間２６とし、その両側方に防着板１７，１７を設けるようにしている。
この無構造物空間２６の上側には、円筒ドラム２に取り付けられた基材２４が通過することになる。
上記構成により、ターゲット７，７からスパッタされた物質が、防着板１７，１７に付着したとしても、スパッタ中に防着板３から前記物質が剥離して微粉塵となることを防ぐことができる。
また、本実施の形態では、無構造物空間２６の両側に防着板１７，１７を設けているため、真空チャンバ１の内壁の汚染を防ぐことができる。
尚、本実施の形態においては、無構造物空間２６を半径２Ｔの半円筒形状として、その両側方に防着板１７，１７を設けるようにしたが、この防着板１７，１７の高さは、２．０Ｔ以上とすることが好ましい。スパッタ空間とそうではない空間との雰囲気分離を取るために有利になるからである。
また、本実施の形態では、無構造物空間２６の両側に防着板１７，１７を設けているため、真空チャンバ１の内壁の汚染を防ぐことができる。
尚、本実施の形態においては、無構造物空間２６を半径２Ｔの半円筒形状として、その両側方に防着板１７，１７を設けるようにしたが、この防着板１７，１７の高さは、２．０Ｔ以上とすることが好ましい。スパッタ空間とそうではない空間との雰囲気分離を取るために有利になるからである。
次に、本発明の他の実施の形態について図３を参照して説明する。図３は、図２の無構造物空間２６とターゲット７，７のみを、ターゲット７，７の長手方向から表したものである。
図示した無構造物空間２６は、ターゲット７の長手方向の各端縁５ｅから外側に、更に、各端縁５ｅ，５ｅを中心として半径Ｔの１／４円筒形状の空間を含んでいる。
これにより、更に、微粉塵の発生を抑えることが可能となる。
図示した無構造物空間２６は、ターゲット７の長手方向の各端縁５ｅから外側に、更に、各端縁５ｅ，５ｅを中心として半径Ｔの１／４円筒形状の空間を含んでいる。
これにより、更に、微粉塵の発生を抑えることが可能となる。
また、上記ターゲット１１やターゲット７の寸法は、特に制限するものではないが、例えば、短手方向Ｔは１１０ｍｍ〜１４５ｍｍとすることができ、長手方向の長さは６００〜９００ｍｍとすることができる。
また、ターゲット１１やターゲット７の形状は、矩形状、或いは、楕円形状等があるが、楕円形状の場合は、幅が短い方を短手方向とし、長い方を長手方向とする。
また、ターゲット１１やターゲット７の形状は、矩形状、或いは、楕円形状等があるが、楕円形状の場合は、幅が短い方を短手方向とし、長い方を長手方向とする。
また、本発明において、無構造物空間とは、防着板、ガス配管、チャンバー壁、基板やシャッター等の構造物のない空間をいうものとする。
また、本発明において成膜方式は、スパッタリングによるものであれば特に制限はなく、ＥＣＲスパッタ方式、ターゲットの裏面に磁石を配置してスパッタを行うマグネトロンスパッタ方式、ＤＣ電源を使用するのがＤＣマグネトロンスパッタ方式、ＲＦ電源を使用するのがＲＦマグネトロンスパッタ方式等を挙げることができる。
また、本発明において成膜方式は、スパッタリングによるものであれば特に制限はなく、ＥＣＲスパッタ方式、ターゲットの裏面に磁石を配置してスパッタを行うマグネトロンスパッタ方式、ＤＣ電源を使用するのがＤＣマグネトロンスパッタ方式、ＲＦ電源を使用するのがＲＦマグネトロンスパッタ方式等を挙げることができる。
次に、本発明の実施例について比較例とともに説明する。
（実施例１）
図２に示す構造の成膜装置の成膜ゾーン４のみを使用して、円筒ドラム２に基材として厚さ５２５±２５μmのＳｉウエハを取り付け、細長片形状のターゲット１１として短手方向の長さ（Ｔ）を１４５ｍｍ、長手方向の長さ６３０ｍｍのＳｉを、真空チャンバ内を０．１５Ｐａとして、７．０ｋＷの電力でスパッタリングし、円筒ドラム２を回転して酸化ゾーン５により酸化を行うことを繰り返し、膜厚５００ÅのＳｉＯ２膜を成膜した。
（実施例１）
図２に示す構造の成膜装置の成膜ゾーン４のみを使用して、円筒ドラム２に基材として厚さ５２５±２５μmのＳｉウエハを取り付け、細長片形状のターゲット１１として短手方向の長さ（Ｔ）を１４５ｍｍ、長手方向の長さ６３０ｍｍのＳｉを、真空チャンバ内を０．１５Ｐａとして、７．０ｋＷの電力でスパッタリングし、円筒ドラム２を回転して酸化ゾーン５により酸化を行うことを繰り返し、膜厚５００ÅのＳｉＯ２膜を成膜した。
（比較例１）
図２に示す構成に対して、基材から０．６Ｔの距離にターゲット１１を配置し、これ以外は、実施例１と同じ条件で成膜を行った。
図２に示す構成に対して、基材から０．６Ｔの距離にターゲット１１を配置し、これ以外は、実施例１と同じ条件で成膜を行った。
実施例１及び比較例１の装置により成膜した際に、真空チャンバ内に発生した微粉塵の密度を図５に示す。
図５から、比較例１は、全体的に微粉塵の密度が高く、特に、１．６１μｍ以上の微粉塵の密度が非常に高かった。これに対して、実施例１では、スパッタリングによる成膜の際に膜質に悪影響を与える微粉塵の密度を低減できることがわかった。
図５から、比較例１は、全体的に微粉塵の密度が高く、特に、１．６１μｍ以上の微粉塵の密度が非常に高かった。これに対して、実施例１では、スパッタリングによる成膜の際に膜質に悪影響を与える微粉塵の密度を低減できることがわかった。
１ 真空チャンバ
２ 回転ドラム
３ 第１成膜ゾーン
４ 第２成膜ゾーン
５ 酸化ゾーン
６ スパッタカソード
７ ターゲット
８ ＡＣ電源
９ ガス導入系
１０ スパッタカソード
１１ ターゲット
１２ ＡＣ電源
１３ ガス導入系
１４ 酸化プラズマ源
１５ イオンビーム源
１６ 電源
１７ 防着板
１８ 防着板
２２ 無構造物空間
２４ 基材
２６ 無構造物空間
２ 回転ドラム
３ 第１成膜ゾーン
４ 第２成膜ゾーン
５ 酸化ゾーン
６ スパッタカソード
７ ターゲット
８ ＡＣ電源
９ ガス導入系
１０ スパッタカソード
１１ ターゲット
１２ ＡＣ電源
１３ ガス導入系
１４ 酸化プラズマ源
１５ イオンビーム源
１６ 電源
１７ 防着板
１８ 防着板
２２ 無構造物空間
２４ 基材
２６ 無構造物空間
Claims (4)
- 真空チャンバ内に、その周面に処理対象となる基材を保持するとともに回転可能に構成された円筒ドラムと、前記円筒ドラムの周面と対向する位置に、該円筒ドラムの軸方向を揃えて細長片形状のターゲットを配置できるように構成された成膜装置であって、前記ターゲットと前記基材とが最も接近する位置において、前記ターゲットと前記基材との間に、前記ターゲットの長手方向の中心線を中心軸とし、前記ターゲットの短手方向の長さをＴとして、半径１．５Ｔの半円筒形状の無構造物空間を設けることを特徴とする成膜装置。
- 真空チャンバ内に、その周面に処理対象となる基材を保持するとともに回転可能に構成された円筒ドラムと、前記円筒ドラムの周面と対向する位置に、該円筒ドラムの軸方向を揃えて、同形状の細長片形状のターゲットを２個を並べて配置できるように構成された成膜装置であって、前記各ターゲットと前記基材とが最も接近する位置において、前記各ターゲットと前記基材との間に、前記各ターゲットの長手方向の中心線間の中心線を中心軸とし、前記ターゲットの短手方向の長さをＴとして、半径２Ｔの半円筒形状の無構造物空間を設けることを特徴とする成膜装置。
- 前記半円筒形状の無構造物空間の側方に防着板を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
- 前記無構造物空間は、前記ターゲットの長手方向の各端縁から外側に、更に、前記各端縁に垂直な断面形状が前記各端縁を中心とする半径Ｔの半円形状として規定された空間を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の成膜装置。
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JPH03253568A (ja) * | 1990-03-05 | 1991-11-12 | Ube Ind Ltd | カルーセル形スパツタリング装置およびそのスパツタリング方法 |
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2007
- 2007-08-02 JP JP2007202271A patent/JP2009035788A/ja active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120327 |