JP2013199668A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スパッタリング法でターゲット材料を基板に成膜する際に、１つの真空チャンバで複数の異なるターゲット材料を成膜することができるスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】 スパッタリング装置１であって、絶縁性の基体５ａに複数の異なるターゲット材料からなるターゲット部材が二次元的に配設されたターゲット５と、水平方向に移動するための移動手段６ａを有する、ターゲット材料を基板３に成膜する際にターゲット粒子が通過するための複数の開口部６ｂが設けられた成膜制御プレート６とを備えており、成膜制御プレート６は、第１のターゲット材料を成膜する際には平面透視して第１のターゲット部材５ｃが開口部６ｂと重なるように、かつ第２のターゲット材料を成膜する際には平面透視して第２のターゲット部材５ｄが開口部６ｂと重なるように移動手段６ａでもって水平方向に移動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラズマ現象を利用して複数のターゲット材料を基板に成膜するスパッタリング装置に関する。

真空チャンバの内部にターゲットと基板とを対向配置して、プラズマを発生させることによってターゲット材料を基板に成膜する方法としては、スパッタリング法があり、これに用いるスパッタリング装置としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。

特開２００６−１６９６１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたスパッタリング装置では、ターゲットは、１つのターゲット材料を有しているのみであり、１つのターゲット材料を基板に成膜することができるのみである。したがって、ターゲットが複数の異なるターゲット材料で構成されて、複数の異なるターゲット材料を基板に成膜する際には、その都度真空チャンバに配設されているターゲットを交換しなければならないという問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の異なるターゲット材料を基板に成膜する際に、ターゲットを交換することなく、１つの真空チャンバで複数の異なるターゲット材料を基板に成膜することができるスパッタリング装置を提供することにある。

本発明のスパッタリング装置は、真空チャンバ内に設けられた、スパッタリング法によって成膜される基板が載置される基板保持ステージと、該基板保持ステージの上方に設けられた、絶縁性の基体に複数の異なるターゲット材料からなるターゲット部材が二次元的に配設された、一方の面を被スパッタリング面とするターゲットと、前記基板保持ステージと前記ターゲットとの間に設けられた、水平方向に移動するための移動手段を有する、前記ターゲット材料を前記基板に成膜する際にターゲット粒子が通過するための複数の開口部が設けられた成膜制御プレートとを備えており、前記ターゲットは、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材および第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材を有しており、前記成膜制御プレートは、前記第１のターゲット材料および前記第２のターゲット材料を前記基板に成膜するために、前記第１のターゲット材料を成膜する際には平面透視して前記第１のターゲット部材が前記開口部と重なるように、かつ前記第２のターゲット材料を成膜する際には平面透視して前記第２のターゲット部材が前記開口部と重なるように前記移動手段でもって水平方向に移動することを特徴とするものである。

本発明のスパッタリング装置によれば、複数の異なるターゲット材料を基板に成膜する際に、ターゲットを交換することなく、１つの真空チャンバで複数の異なるターゲット材料を基板に成膜することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置を側面から見た図である。 図１に示すスパッタリング装置のターゲットのターゲット部材の配置例を示す図である。 （ａ）は、図２に示すターゲットのターゲット部材およびバッキングプレートを除いた平面図で平面透視した電源線の配置例を示すものであり、（ｂ）は、ターゲット部材の断面図である。 （ａ）は、図２に示すターゲットのターゲット部材を除いた平面図で平面透視した冷却手段とターゲット部材との連結状態を示すものであり、（ｂ）ターゲット部材の断面図である。 図１に示すスパッタリング装置の成膜制御プレートの平面図である。 ターゲットと成膜制御プレートとの位置関係を示したものであり、（ａ）は、第１のターゲット材料を成膜する際の位置関係、（ｂ）は、第２のターゲット材料を成膜する際の位置関係を示すものである。 （ａ）は、ターゲットのターゲット部材の他の配置例を示す図であり、（ｂ）は、それに対応する成膜制御プレートの平面図である。 （ａ）は、ターゲットのターゲット部材の他の配置例を示す図であり、（ｂ）は、それに対応する成膜制御プレートの平面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例のスパッタリング装置を側面から見た図である。 図７に示すスパッタリング装置の磁場形成手段であって、（ａ）は、磁場形成手段の平面図であり、（ｂ）は磁場形成手段を側面から見た図である。 磁場形成手段の磁石の配置例を示すものである。

＜実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置について、図１乃至図８を参照しながら説明する。なお、図１は、本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置１を側面から見た図である。

スパッタリング装置１は、真空チャンバ２内に設けられた、スパッタリング法によって成膜される基板３が載置される基板保持ステージ４と、基板保持ステージ４の上方に設けられた、絶縁性の基体５ａに複数の異なるターゲット材料からなるターゲット部材が二次元的に配設された、一方の面を被スパッタリング面とするターゲット５と、基板保持ステージ４とターゲット５との間に設けられた、水平方向に移動するための移動手段６ａを有する、ターゲット材料を基板３に成膜する際にターゲット粒子が通過するための複数の開口部６ｂが設けられた成膜制御プレート６とを備えており、ターゲット５は、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄを有しており、成膜制御プレート６は、第１のターゲット材料および第２のターゲット材料を基板３に成膜するために、第１のターゲット材料を成膜する際には平面透視して第１のターゲット部材５ｃが開口部６ｂと重なるように、かつ第２のターゲット材料を成膜する際には平面透視して第２のターゲット部材５ｄが開口部６ｂと重なるように移動手段６ａでもって水平方向に移動する。

スパッタリング装置１は、真空チャンバ２を備えており、真空チャンバ２には、基板３を載置して保持する基板保持ステージ４と、基板保持ステージ４の上方に基板３にターゲット材料を成膜するためのターゲット５が配置されている。真空チャンバ２は、内部が排気ポート７を通して排気されることによって真空度の高い空間が形成される。

また、真空チャンバ２の内部には、真空チャンバ２のチャンバ壁面への成膜防止のために、基板保持ステージ４の外縁と真空チャンバ２の側壁との間隙部から上方にかけて、チャンバ側壁保護板２ａが設けられており、また、基板保持ステージ４の外縁の周辺部には、チャンバ下部保護板２ｂが設けられている。

基板保持ステージ４は、スパッタリング法によって成膜される基板３を載置して保持する基板保持部として設けられたものであり、基板３を基板保持ステージ４の上面に保持して垂直方向に昇降することによって基板３とターゲット５との距離を調整することができる。また、成膜対象となる基板３としては、例えば、ガラス基板、半導体ウエハ等がある。

基板保持ステージ４の垂直方向の昇降は、基板保持ステージ４に設けられた基板保持ステージ駆動用シャフト４ａが上下することによって行なわれる。そして、基板保持ステージ駆動用シャフト４ａは、基板保持ステージ昇降用ボールねじ４ｂが固定されている土台４ｃに共に固定されている。したがって、基板保持ステージ昇降用ボールねじ４ｂに連動している基板保持ステージ昇降用ステッピングモータ４ｄが回転すると、基板保持ステージ昇降用ボールねじ４ｂが回転して土台４ｃが上下することによって、基板保持ステージ駆動用シャフト４ａが上下する。これによって、基板保持ステージ４は、垂直方向に昇降して、基板３とターゲット５との距離を調整することができる。

基板保持ステージ４の上面に載置される基板３は、基板保持ステージ４の上方に設けられたターゲット５と対向する側を被処理面として、この被処理面にスパッタリング法によってターゲット材料が成膜される。また、ターゲット５の被スパッタリング面と基板３の被処理面とは、互いに対向して配置されるとともに平行になるように配置されている。

ターゲット５は、真空チャンバ２の基板保持ステージ４の上方に設けられており、一方の面、すなわち基板３の被処理面と対向する面を被スパッタリング面としている。ターゲット５は、絶縁性の基体５ａにバッキングプレート５ｂを介して複数の異なるターゲット材料からなるターゲット部材をそれぞれ独立して複数個貼り付けることによって構成されている。ターゲット部材はそれぞれが独立して基体５ａに設けられているので、消耗の激しいターゲット部材のみを交換することができる。なお、基体５ａは、例えば、エポキシ樹脂等からなる。

絶縁性の基体５ａは、四角形状を有しており、複数の凹部が二次元的に設けられている。この絶縁性の基体５ａの凹部は、バッキングプレート５ｂを介してターゲット部材を配設させるために設けられている。なお、基体５ａの形状はこれに限らない。そして、ターゲット５は、図３（ｂ）に示すように、第１のターゲット部材５ｃまたは第２のターゲット部材５ｄが絶縁性の基体５ａの凹部にバッキングプレート５ｂを介して配置されている。そして、第１のターゲット部材５ｃとバッキングプレート５ｂとが対となって、また、第２のターゲット部材５ｄとバッキングプレート５ｂとが対となってそれぞれ基体５ａの凹部に設けられている。

すなわち、第１のターゲット部材５ｃと第２のターゲット部材５ｄとは基体５ａの凹部の側壁で隔離されて、第１のターゲット部材５ｃとバッキングプレート５ｂとが絶縁性の基体５ａの凹部に配置され、そして、第２のターゲット部材５ｄとバッキングプレート５ｂとが絶縁性の基体５ａの凹部に配置されている。なお、バッキングプレート５ｂは、例えば、銅、アルミニウム等の導電性の材料からなる。また、ターゲット部材は、それぞれのバッキングプレート５ｂにろう付けされている。

基板３に成膜されるターゲット材料としては、例えば、アルミニウム、チタン等である
。ターゲット部材は、図２に示すように、四角形状で形成されているが、形状はこれに限定されない。ターゲット部材の形状は、円形状、多角形状等であってもよく、ターゲット部材の形状は適宜選択される。なお、基体５ａの凹部の形状は、ターゲット部材の形状によって適宜選択される。

そして、ターゲット５は、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄを有しており、図２に示すように、これらの異なるターゲット部材が基体５ａに二次元的に配設されている。

また、第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット部材５ｄは、図３（ａ）に示すように、それぞれ独立に電圧が印加されるように電源が接続されている。これにより、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃをスパッタリングする際には、第１のターゲット部材５ｃのみに電圧を印加し、第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄをスパッタリングする際には、第２のターゲット部材５ｄのみに電圧を印加することになる。

第１のターゲット部材５ｃに電圧を印加する第１の電源線５ｆが図３（ａ）に実線で示され、第２のターゲット部材５ｄに電圧を印加する第２の電源線５ｇが図３（ａ）に点線で示されている。このように第１の電源線５ｆおよび第２の電源線５ｇをターゲット５に配置することによって、それぞれのターゲット部材に独立して電圧を印加することができる。

基体５ａに設けられた第１の電源線５ｆは、第１のターゲット部材５ｃとバッキングプレート５ｂとが基体５の凹部に配置される際に共締めされて電気的に接続される。また、基体５に設けられた第２の電源線５ｇは、第２のターゲット部材５ｄとバッキングプレート５ｂとが基体５の凹部に配置される際に共締めされて電気的に接続される。

また、ターゲット５には、スパッタリングの際にターゲット部材の温度上昇でろう付けされたターゲット部材がバッキングプレート５ｂから剥がれるのを抑制するために、図４に示すように、それぞれのターゲット部材に対してターゲット部材を冷却する冷却手段５ｈが設けられている。

冷却手段５ｈは、例えば、冷却水の循環方式であり、図４（ｂ）に示すように、バッキングプレート５ｂと基体５ａとの間に空洞を形成して冷却水を循環させるものである。なお、図４（ａ）には、点線で基体５ａとバッキングプレート５ｂとの間に形成された空洞を示しており、冷却手段５ｈが各ターゲット部材間を連結している状態を示している。また、図４（ｂ）は、第１のターゲット部材５ｃと第２のターゲット部材５ｄとを並べた場合の冷却水の循環方式の構造を示しているが、冷却水の循環方式はバッキングプレート５ｂの内部に空洞を形成して冷却水を循環させるものでもよい。

また、ターゲット５は、図２に示すように、基体５ａで第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット部材５ｄが、Ｘ方向に第１のターゲット部材５ｃと第２のターゲット部材５ｄとが交互になるように隣接して配設され、かつ、Ｙ方向に第１のターゲット部材５ｃと第２のターゲット部材５ｄとが交互になるように隣接して配設されている。

ターゲット５は、Ｘ方向およびＹ方向に第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット部材５ｄがそれぞれ複数個配設されているが、図７に示すように、ターゲット５Ａは、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄをそれぞれ１つずつ有してバッキングプレート５ｂを介して基体５ａに配設したものであってもよい。

また、ターゲット５は、図２では、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄを有しており、第１のターゲット材料と第２のターゲット材料とはそれぞれ異なったターゲット材料であるが、これに限らず、３つ以上の複数の異なるターゲット材料からなるターゲット部材を配設したものであってもよい。

例えば、ターゲット５は、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄを有しているが、図８に示すように、ターゲット５Ｂは、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄに加えて、第３のターゲット材料からなる第３のターゲット部材５ｅを有するものであってもよい。第１のターゲット材料と第２のターゲット材料と第３のターゲット材料とはそれぞれ異なったターゲット材料である。

そして、ターゲット５Ｂは、図８に示すように、基体５ａでは第１のターゲット部材５ｃ、第２のターゲット部材５ｄおよび第３のターゲット部材５ｅが、Ｘ方向では第１のターゲット部材５ｃと第２のターゲット部材５ｄと第３のターゲット部材５ｅとがこの順序で交互になるように隣接して配設され、かつ、Ｙ方向では第１のターゲット部材５ｃと第２のターゲット部材５ｄと第３のターゲット部材５ｅとがこの順序で交互になるように隣接して配設されている。

すなわち、Ｘ方向の互いに隣接する行においては、第１のターゲット部材５ｃと第２のターゲット部材５ｄと第３のターゲット部材５ｅとが１つのターゲット部材分だけＸ方向にずれて、そして、Ｙ方向の互いに隣接する列においては、第１のターゲット部材５ｃと第２のターゲット部材５ｄと第３のターゲット部材５ｅとが１つのターゲット部材分だけＹ方向にずれて配設されている。

また、ターゲット材料の種類は、スパッタリング法によって基板３に成膜される材料の種類によって適宜選択される。また、バッキングプレート５ｂを介して基体５ａに二次元的に配設されるターゲット部材のそれぞれの個数は、成膜される基板３の大きさ等によって適宜選択される。

成膜制御プレート６は、基板保持ステージ４とターゲット５との間に設けられており、ターゲット材料を基板３に成膜する際にターゲット粒子が通過するための複数の開口部６ｂが設けられている。すなわち、成膜制御プレート６の開口部６ｂは、スパッタリング法によってターゲット材料を基板３に成膜する際に、複数の異なるターゲット材料のうち、所望のターゲット材料のターゲット粒子のみを通過させるものである。

すなわち、成膜制御プレート６は、図２に示すようなターゲット５の場合には、基板３に第１のターゲット材料を成膜する際には第１のターゲット材料のターゲット粒子のみを開口部６ｂから通過させるものである。また、基板３に第２のターゲット材料を成膜する際には第２のターゲット材料のターゲット粒子のみを開口部６ｂから通過させるものである。

また、成膜制御プレート６は、開口部６ｂが１つのターゲット材料のターゲット粒子のみを通過させるので、所望のターゲット材料を基板３に成膜するために、図５に示すように、平面視して所望のターゲット材料のターゲット部材と開口部６ｂとが重なるように成膜制御プレート６を水平方向に移動させるための移動手段６ａを有している。

成膜制御プレート６は、第１のターゲット部材５ｃの第１のターゲット材料を基板３に成膜する際には、平面透視して第１のターゲット部材５ｃと開口部６ｂとが重なるように移動手段６ａによって移動してターゲット５の下方に配置される。

また、成膜対象を第１のターゲット材料から第２のターゲット材料に変えて、第２のターゲット部材５ｄの第２のターゲット材料を基板３に成膜する際には、平面透視して第２のターゲット部材５ｄと開口部６ｂとが重なるように移動手段６ａによって移動してターゲット５の下方に配置される。また、第３のターゲット部材５ｅの第３のターゲット材料を基板３に成膜する際にも同様である。

成膜制御プレート６は、図３に示すように、複数の開口部６ｂが設けられた本体部６ｃと移動手段６ａとからなり、例えば、移動手段６ａが設けられた箱状の部材に開口部６ｂが設けられた本体部６ｃが設置されている。移動手段６ａとしては、例えば、エアアクチュエーターである。そして、このエアアクチュエーターに対してエアーを入れたり抜いたりして複数の開口部６ｂが設けられた本体部６ｃの水平方向の移動を制御している。

したがって、成膜制御プレート６の複数の開口部６ｂが設けられた本体部６ｃが水平方向に移動することによって、成膜制御プレート６は、第１のターゲット部材５ｃまたは第２のターゲット部材５ｄと開口部６ｂとが重なるように配置される。

成膜制御プレート６に設けられた開口部６ｂの大きさは、開口部６ｂを通過した第１のターゲット粒子が第２のターゲット部材５ｄに、また、第２のターゲット粒子が第１のターゲット部材５ｃに付着しないように、第１のターゲット部材５ｄと第２のターゲット部材５ｄの大きさよりも大きく、または、同じ大きさに設定されている。

スパッタリング装置１でのスパッタリング法による基板３への成膜について説明する。

真空チャンバ２に設けられた排気ポート７を通して内部を排気して、真空チャンバ２の内部を真空にする。なお、真空チャンバ２が真空にされる前に、基板３は基板保持ステージ４に載置されて、基板３とターゲット５との距離は調整されている。

そして、一定流量のアルゴンガス等のスパッタリングガスを真空チャンバ２に設けられたガス導入ポート８から真空チャンバ２の内部に導入する。

次に、基板保持ステージ４を陽極、ターゲット５を陰極として、基板保持ステージ４と第１のターゲット部材５ｃとの電極間に電圧を印加することによって、真空チャンバ２の内部にプラズマを発生させる。このプラズマから引き出されたアルゴンイオン等が第１のターゲット部材５ｃの被スパッタリング面に衝突して、第１のターゲット部材５ｃからターゲット粒子がはじき出される。

そして、第１のターゲット部材５ｃからはじき出されたターゲット粒子が陽極側に配置された基板３の被処理面に付着して、第１のターゲット材料からなる薄膜を形成する。

同様にして、第２のターゲット材料を成膜する際には、基板保持ステージ４を陽極、ターゲット５を陰極として、基板保持ステージ４と第２のターゲット部材５ｄとの電極間に電圧を印加することによって、真空チャンバ２の内部にプラズマを発生させる。このプラズマから引き出されたアルゴンイオン等が第２のターゲット部材５ｄの被スパッタリング面に衝突して、第２のターゲット部材５ｄからターゲット粒子がはじき出される。

そして、第２のターゲット部材５ｄからはじき出されたターゲット粒子が陽極側に配置
された基板３の被処理面に付着して、第２のターゲット材料からなる薄膜を形成する。

ここで、成膜制御プレート６を用いたスパッタリング法による成膜について、図６を参照して説明する。

この開口部６ｂが設けられた成膜制御プレート６を使用することによって、１つの真空チャンバで複数の異なるターゲット材料を基板３に連続して成膜することができる。

まず、図６（ａ）は、第１のターゲット部材５ｃの第１のターゲット材料を基板３に成膜する際のターゲット５と成膜制御プレート６とを横に並べて両者の位置関係を示したものである。第１のターゲット部材５ｃをスパッタリングして第１のターゲット材料を基板３に成膜する場合は、ターゲット５と成膜制御プレート６とを重ね合わせて、両者を平面透視すると、成膜制御プレート６の開口部６ｂは第１のターゲット部材５ｃに対応するように配置されることになる。

すなわち、第１のターゲット部材５ｃをスパッタリングして基板３に成膜する場合には、平面透視して第１のターゲット部材５ｃと開口部６ｂとが重なるように配置されることになる。なお、第１のターゲット部材５ｃをスパッタリングして基板３に成膜する際には、第１のターゲット部材５ｃのみに電圧が印加される。

この場合には、第２のターゲット部材５ｄは成膜制御プレート６の開口部６ｂが設けられていない部分で遮蔽されているので、開口部６ｂを通過した第１のターゲット部材５ｄからのターゲット粒子が回り込みによって第２のターゲット部材５ｄに付着することを抑制することができる。

また、図６（ｂ）は、基板３に対する成膜対象が第１のターゲット材料から第２のターゲット材料に変わる場合であって、第２のターゲット部材５ｄの第２のターゲット材料を基板３に成膜する際のターゲット５と成膜制御プレート６とを横に並べて両者の位置関係を示したものである。第２のターゲット部材５ｄをスパッタリングして第２のターゲット材料を基板３に成膜する場合は、ターゲット５と成膜制御プレート６とを重ね合わせて、両者を平面透視すると、成膜制御プレート６の開口部６ｂは第２のターゲット部材５ｄに対応するように配置されることになる。なお、第２のターゲット部材５ｄをスパッタリングして基板３に成膜する際には、第２のターゲット部材５ｄのみに電圧が印加される。

この場合には、第１のターゲット部材５ｃは成膜制御プレート６の開口部６ｂが設けられていない部分で遮蔽されているので、開口部６ｂを通過した第２のターゲット部材５ｄからのターゲット粒子が回り込みによって第１のターゲット部材５ｃに付着することを抑制することができる。

上述したように基板３に対する成膜対象が第１のターゲット材料から第２のターゲット材料に変わる場合には、成膜制御プレート６は、移動手段６ａによって第２のターゲット部材５ｄと開口部６ｂとが重なるようにＹ方向に移動する。

また、再度、基板３に対する成膜対象が第２のターゲット材料から第１のターゲット材料に変わる場合には、同様にして、移動手段６ａで成膜制御プレート６が移動することによって、成膜制御プレート６の開口部６ｂは第１のターゲット部材５ｃに対応するように配置されることになる。

また、上述したように、基板３に対する成膜対象が第１のターゲット材料から第２のターゲット材料に変わる場合に、成膜制御プレート６は、開口部６ｂが第１のターゲット部材５ｃから第２のターゲット部材５ｄに重なるようにＹ方向に移動しているが、これに限らない。

例えば、基板３に対する成膜対象が第１のターゲット材料から第２のターゲット材料に変わる場合には、成膜制御プレート６がＸ方向に移動して、開口部６ｂが第１のターゲット部材５ｃから第２のターゲット部材５ｄに重なるような成膜制御プレート６であってもよい。すなわち、成膜制御プレート６は、ターゲット５に対して、Ｘ方向に移動して開口部６ｂとターゲット部材とが重なるような本体部６ｃであっても、また、Ｙ方向に移動して開口部６ｂとターゲット部材とが重なるような本体部６ｃであってもよい。

ターゲット５Ａは、図７（ａ）に示すように、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃおよび第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄをそれぞれ１つずつ有している。このターゲット５Ａについて用いる成膜制御プレート６Ａは、図７（ｂ）に示すように、対角に開口部６ｂが設けられている。

また、ターゲット５Ｂは、図８に示すように、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材５ｃ、第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材５ｄおよび第３のターゲット材料からなる第３のターゲット部材５ｅの３つの異なるターゲット部材を有している。このターゲット５Ｂについて用いる成膜制御プレート６Ｂは、図８（ｂ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向において、開口部６ｂが２つのターゲット部材分の間隔を置いてＸ方向およびＹ方向に設けられている。

スパッタリング装置１では、成膜制御プレート６を使用してスパッタリング法で基板３にターゲット材料を成膜する際に、所望のターゲット材料が、例えば、第１のターゲットの場合には、第１のターゲット材料が開口部６ｂを通過して基板３に成膜され、第１のターゲット部材５ｃからのターゲット粒子の回り込みが、開口部６ｂが設けられていない成膜制御プレート６の本体部６ｃによって遮蔽されるため、ターゲット粒子が第２のターゲット部材５ｄに付着することを抑制することができる。

また、所望のターゲット材料が、例えば、第２のターゲット材料の場合には、第２のターゲット材料が開口部６ｂを通過して基板３に成膜され、第２のターゲット部材５ｄからのターゲット粒子の回り込みが、開口部６ｂが設けられていない成膜制御プレート６の本体部６ｃによって遮蔽されるため、ターゲット粒子が第１のターゲット部材５ｃに付着することを抑制することができる。

したがって、スパッタリング装置１では、成膜制御プレート６によって、成膜するターゲット材料毎にターゲット５を交換することなく、１つの真空チャンバ２で複数の異なるターゲット材料を基板３に成膜することができる。

また、ターゲット部材から飛び出したターゲット粒子によって基板３に成膜される膜厚はそれぞれのターゲット部材および開口部６ｂに対応して上に凸の分布を有しており、複数の開口部６ｂに従って配置された複数のターゲット部材で１枚の基板３に成膜することによって、膜厚の分布における凸のすその部分が重なって成膜されるので基板３に対する膜厚均一性を向上させることができる。

また、スパッタリング装置１では、１つの真空チャンバ２で複数の異なるターゲット材料を連続して成膜することができるので、１つの真空チャンバで１つのターゲット材料を成膜することを繰り返す場合と比較すると、ターゲット交換または装置のメンテナンス等の時間が短縮され、スパッタリング法による成膜プロセスを効率化することができる。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、実施の形態の変形例について説明する。なお、上述の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

＜実施の形態の変形例＞
以下、実施の形態に係る変形例について、図９乃至図１１を参照しながら説明する。なお、図９は、本発明の実施の形態に係る変形例のスパッタリング装置１Ａを側面から見た図である。また、図１０（ａ）は、磁場形成手段９の平面図であり、図１０（ｂ）は、磁場形成手段を側面から見た図である。

変形例におけるスパッタリング装置１Ａは、図９に示すように、ターゲット５の他方の面側に、被スパッタリング面に磁場を形成するための磁場形成手段９が配置されている構成である。すなわち、スパッタリング装置１Ａは、実施の形態に係るスパッタリング装置１に対して、磁場形成手段９を付加したものである。

スパッタリング装置１Ａは、磁場形成手段９として、ターゲット部材の列に対応するように複数（ここでは５つ）のマグネットプレート９ａがターゲット５の被スパッタリング面とは反対側に基体５ａを介して配置されている。また、ターゲット５は、基体５ａにバッキングプレート５ｂを介して複数の異なるターゲット材料からなるターゲット部材をそれぞれ独立して複数個貼り付けられているため、１つのターゲット部材の大きさが小さく、マグネットプレート９ａとターゲット５との距離の調整も容易となり、膜厚均一性が向上する。

この５つのマグネットプレート９ａの構成は、図２に示すターゲット５に対応するものであり、ターゲット５のＹ方向の１列のターゲット部材とＹ方向に配置されている１つのマグネットプレートとが、１対１に対応している。すなわち、マグネットプレート９ａの個数は、ターゲット５のターゲット部材の配置によって適宜選択される。

磁場形成手段９は、図１０に示すように、５つのマグネットプレート９ａがマグネットプレート固定用プレート９ｂに固定されており、さらに、このマグネットプレート固定用プレート９ｂがボールねじサポートユニット９ｄによって固定されている。そして、このボールねじサポートユニット９ｄがマグネット駆動用ボールねじ９ｅに結合されており、このマグネット駆動用ボールねじ９ｅがマグネット駆動用ステッピングモータ９ｆと連動している。なお、マグネット駆動用ボールねじ９ｅは、一端部が固定枠９ｂに設けられた固定ブロックに、また、他端部が固定枠９ｃに設けられたマグネット駆動用ステッピングモータ９ｆに組み込まれている。

それぞれのマグネットプレート９ａは、ボールねじサポートユニット９ｄを介してマグネット固定用プレート９ｂに固定されているので、マグネット駆動用ボール９ｅとマグネット駆動用ステッピングモータ９ｆとの駆動によって左右に移動させることができる。このようにマグネットプレート９ａを移動させることによって、ターゲット部材の全面にエロージョンを得ることができる。

また、ターゲット５とマグネットプレート９ａとの距離は、マグネット昇降用ステッピングモータ９ｇの駆動によって調整することができる。

スパッタリング装置１Ａは、磁場形成手段９によって、ターゲット５の非スパッタリング面の全面に漏れ磁場を形成することができる。これによって、スパッタリングの効率が高まり、ターゲット材料の基板３に対する成膜速度を向上させることができる。

また、１つのマグネットプレート９ａには、図１１に示すように、３つの磁石が配置されており、複数の磁極を有している。図１１（ａ）に示されているマグネットプレート９ａは、奇数列に配置されるマグネットプレート９ａの３つの磁石の配列であり、左からＮ極、Ｓ極、Ｎ極で構成されている。また、図１１（ｂ）に示されているマグネットプレート９ａは、偶数列に配置されるマグネットプレート９ａの３つの磁石の配列であり、左からＳ極、Ｎ極、Ｓ極で構成されている。したがって、奇数列および偶数列のマグネットプレート９ａを交互に配置することによって、磁石はＮ極とＳ極とが交互に並ぶように配置されることになる。

また、図１１（ａ）に示されているマグネットプレート９ａは、左からＳ極、Ｎ極、Ｓ極で構成されていてもよく、また、図１１（ｂ）に示されているマグネットプレート９ａは、左からＮ極、Ｓ極、Ｎ極で構成されていてもよい。すなわち、マグネットプレート９ａを並べた際に、Ｓ極とＮ極とが交互に並ぶように配置されればよい。このような配置にすることによって、スパッタリングの効率が良くなる。

本発明は、上述した実施の形態およびその変形例に特に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更および改良が可能である。

１、１Ａ スパッタリング装置
２ 真空チャンバ
３ 基板
４ 基板保持ステージ
５、５Ａ、５Ｂ ターゲット
５ａ 基体
５ｂ バッキングプレート
５ｃ 第１のターゲット部材
５ｄ 第２のターゲット部材
５ｅ 第３のターゲット部材
５ｆ 第１の電源線
５ｇ 第２の電源線
５ｈ 冷却手段
６、６Ａ、６Ｂ 成膜制御プレート
６ａ 移動手段
６ｂ 開口部
６ｃ 本体部
７ 排気ポート
８ ガス導入ポート
９ 磁気形成手段
９ａ マグネットプレート

Claims (2)

1. 真空チャンバ内に設けられた、スパッタリング法によって成膜される基板が載置される基板保持ステージと、該基板保持ステージの上方に設けられた、絶縁性の基体に複数の異なるターゲット材料からなるターゲット部材が二次元的に配設された、一方の面を被スパッタリング面とするターゲットと、前記基板保持ステージと前記ターゲットとの間に設けられた、水平方向に移動するための移動手段を有する、前記ターゲット材料を前記基板に成膜する際にターゲット粒子が通過するための複数の開口部が設けられた成膜制御プレートとを備えており、
   前記ターゲットは、第１のターゲット材料からなる第１のターゲット部材および第２のターゲット材料からなる第２のターゲット部材を有しており、
   前記成膜制御プレートは、前記第１のターゲット材料および前記第２のターゲット材料を前記基板に成膜するために、前記第１のターゲット材料を成膜する際には平面透視して前記第１のターゲット部材が前記開口部と重なるように、かつ前記第２のターゲット材料を成膜する際には平面透視して前記第２のターゲット部材が前記開口部と重なるように前記移動手段でもって水平方向に移動することを特徴とするスパッタリング装置。
2. 請求項１に記載のスパッタリング装置であって、
   前記ターゲットの他方の面側に、前記被スパッタリング面に磁場を形成する磁場形成手段が配置されていることを特徴とするスパッタリング装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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