JP3076463B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JP3076463B2 JP04301255A JP30125592A JP3076463B2 JP 3076463 B2 JP3076463 B2 JP 3076463B2 JP 04301255 A JP04301255 A JP 04301255A JP 30125592 A JP30125592 A JP 30125592A JP 3076463 B2 JP3076463 B2 JP 3076463B2
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裕人 山口
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体、磁気記録媒
体、太陽電池、液晶ディスプレイ等の製造における成膜
工程で使用される薄膜形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の薄膜形成装置の一例とし
て、ロール・ツー・ロール型のマグネトロンスパッタ装
置が知られている。図7は、従来のロール・ツー・ロー
ル型のマグネトロンスパッタ装置の概略構成図である。
図7に示すように、真空槽1010の内部には、送り出
しロール1006および巻き取りロール1007がそれ
ぞれ矢印方向に回転自在に軸支されている。送り出しロ
ール1006には被薄膜形成部材である試料ウェブ10
05が巻回されるとともに、試料ウェブ1005の一端
は巻き取りロール1007に結合されており、送り出し
ロール1006および巻き取りロール1007を図示矢
印方向に回転させることで、試料ウェブ1005が図示
左方に搬送される構成となっている。また、真空槽10
10内部の、試料ウェブに1005対向する部位には、
電極であるバッキングプレート1002上に支持された
ターゲット1001が配置されている。バッキングプレ
ート1002には、高電圧印加手段であるプラズマ発生
用電源1004が接続されており、さらに、バッキング
プレート1002の背面には磁石ユニット1003が設
けられている。磁石ユニット1003は、図7および図
8に示すようにバッキングプレート1002側にN極が
向くように配置されたループ状の第1の磁石100a
と、第1の磁石1003aの中心部に、バッキングプレ
ート1002側にS極が向くように配置された第2の磁
石1003bとを有する。
【0003】上述した構成に基づいて、まず真空槽10
01内を排気した後、真空槽1001に不活性ガスを導
入して所定の圧力とする。その後、バッキングプレート
1002を介してターゲット1001に直流電圧を印加
すると、試料ウェブ1005とターゲット1001間に
放電が起き、不活性ガスがイオン化してプラズマが形成
される。そして、プラズマ中の陽イオンが陰極であるタ
ーゲット1001に加速衝突することでターゲット10
01から原子あるいは分子が放出され、これが試料ウェ
ブ1005に付着して薄膜が形成される。このとき、各
磁石1003a、1003bの磁界によりプラズマはタ
ーゲット1001近傍の第1の磁石1003aと第2の
磁石1003bとに挟まれた部分に対応する空間に閉じ
込められているので、プラズマ中の電子はターゲット1
001上のプラズマ内部をサイクロイド運動して不活性
ガスのイオンの発生を増進させるため、プラズマの密度
が高くなり、ターゲット1001のスパッタ効率が向上
する。
【0004】また、ターゲットの不必要部のスパッタを
防止する目的で、図9に示すように、ターゲット101
1の表面の外周部に枠状のダークスペースシールド10
18を配置したスパッタリング装置も知られている。ダ
ークスペースシールド1018は、その内側の端部にお
いて全周にわたって形成された凸部1018aを有し、
この凸部1018aがターゲット1011の表面の外周
部に対向している。これにより、凸部1018aにはス
パッタされたターゲット物質が付着堆積する。ダークス
ペースシールド1018の形状としては、図9に示した
ようなテーパー状の凸部1018aが形成されたもの
や、図10に示すように、矩形状の凸部1028aが形
成されたのも等がある。そして、図9に示した凸部10
18aおよび図10に示した凸部1028aの端面は、
いずれも曲率半径が1mm程度に曲面加工が施されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
述した従来の、ターゲットの表面にダークスペースシー
ルドを配した従来のマグネトロンスパッタ装置では、ダ
ークスペースシールドの凸部の端面の曲率半径が小さい
ので、端面に付着堆積したターゲット物質が端面から剥
離しやすく、放電が不安定になったり、試料に生成され
る膜にピンホールが発生したりして、安定した膜質の薄
膜が形成されにくいという問題点があった。
【0006】本発明の目的は、装置を大型化したり複雑
にすることなく良好な薄膜を安定して形成することがで
きる薄膜形成装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の薄膜形成装置は、真空槽と、前記真空槽内に配
置される被薄膜形成部材に対向してターゲットを支持す
る電極と、前記被薄膜形成部材と前記ターゲットとの間
にプラズマ発生用の放電を起こさせるための、前記電極
に接続された高電圧印加手段と、前記ターゲットの外周
に配置され、前記ターゲットの前記被薄膜形成部材との
対向面の外周部に突出する凸部が形成されたダークスペ
ースシールドとを有する薄膜形成装置において、前記ダ
ークスペースシールドの凸部は、その端面の曲率半径が
3mm以上であることを特徴とする。
【0008】
【作用】上記のとおり構成された本発明の薄膜形成装置
では、ターゲットの不必要部のスパッタを防止するため
のダークスペースシールドを有するものであるが、ダー
クスペースシールドの凸部の端面を3mm以上の曲率半
径で加工することにより、ダークスペースシールドに付
着堆積したターゲット物質が、ダークスペースシールド
から剥離しにくくなる。その結果、真空槽内にはゴミが
発生しにくくなりるので、欠陥の少ない良好な薄膜が形
成される。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0010】(第1実施例) 図1は、本発明の薄膜形成装置の第1実施例の、ターゲ
ット近傍の断面図である。図1に示すように、本実施例
も図7に示したものと同様のマグネトロンスパッタ装置
であり、真空槽40内に被薄膜形成部材としてのウエハ
(不図示)と対向配置されるターゲット41を表面に支
持する電極としてのバッキングプレート42には、真空
槽50内にプラズマを発生させるための高電圧印加手段
としてのプラズマ発生用電源44が、導電性の部材を介
して接続されている。本実施例では、ターゲット41と
してSiO2 を用いたので、プラズマ発生用電源44は
高周波電源が使用される。また、バッキングプレート4
2の背面には、プラズマ発生用電源44により発生する
電界と直交する磁界を発生するための、複数個の磁石を
有する磁石ユニット43が配置されている。
【0011】また、バッキングプレート42の表面に
は、ターゲット41の不必要部のスパッタを防止する目
的でダークスペースシールド48が固定されている。ダ
ークスペースシールド48は、図1および図2に示すよ
うに枠状の構造体であり、その内側の端部には、全周に
わたって凸部48aが形成され、この凸部48aがター
ゲット41の表面の外周部に対向して突出している。そ
して、この凸部48aの端面は、3mm以上の曲率半径
で曲面に加工されたものである。
【0012】上述したようにダークスペースシールド4
8の凸部48aを加工することにより、ターゲット41
のスパッタの際には、ダークスペースシールド48の凸
部48aにはスパッタされたターゲット物質が付着堆積
するが、凸部48aの曲率は大きいものとなっているの
で凸部48aに付着したターゲット物質が凸部48aか
ら剥離しにくくなる。これにより、真空槽50の内部に
は凸部48aから剥離したターゲット物質のゴミが発生
しにくくなり、ウエハにピンホール等の欠陥の少ない良
好な薄膜を安定して形成することができる。また、通常
は、装置の運転に伴って次第に真空槽50内のゴミが増
加していくので、所定の時間ごとに装置のメンテナンス
を行なって真空槽50内のゴミを除去するが、真空槽5
0内にゴミが発生しにくくなるので装置のメンテナンス
をするまでの累積運転時間を延ばすことが可能となる。
その結果、装置のメンテナンスの頻度が減少し、装置の
保守が容易になる。
【0013】図3に、凸部48aの曲率半径を変えてス
パッタしたときの、積算スパッタ時間とウエハに付着し
たゴミの数との関係のグラフを示す。図3のグラフにお
いて、縦軸は5インチウエハ1枚当りに付着したゴミの
数を示し、横軸は装置のメンテナンス後からの累積スパ
ッタ時間を示す。また、ダークスペースシールドの凸部
の曲率半径は、1mm、3mm、および5mmの3種類
のものを用いた。なお、本実験での成膜条件は、真空槽
内の圧力が0.9Pa、Arガスの流量が60cc/
分、投入電力が2kWであった。
【0014】図3から明らかなように、凸部の曲率半径
が3mmのものおよび5mmのものについては、1mm
のものに比較して格段にゴミが付着しにくいことがわか
る。また、ゴミの数が100個に達した時点をメンテナ
ンスが必要な時間とすると、凸部の曲率半径が1mmの
場合には累積スパッタ時間が40時間であるのに対し、
曲率半径が3mmの場合には48時間、さらには曲率半
径が5mmでは50時間と、それぞれメンテナンスまで
のスパッタ時間を20%以上も延長することができる。
【0015】(第2実施例) 図4は、本実施例の薄膜形成装置の第2実施例の、ター
ゲット近傍の断面図であり、図5は、図4に示したダー
クスペースシールドの斜視図である。本実施例の薄膜形
成装置も、第1実施例のマグネトロンスパッタリング装
置と同様にダークスペースシールド58を有するマグネ
トロンスパッタリング装置であるが、以下の点で第1実
施例のマグネトロンスパッタリング装置と異なる。
【0016】(1)ターゲット51は、Si34からな
るものを使用した。
【0017】(2)ダークスペースシールド58は円環
状で、その凸部58aの端面の曲率半径は5mmとし
た。
【0018】その他の構成については第1実施例と同様
でよいのでその説明は省略する。
【0019】本実施例においても、第1実施例と同様に
累積スパッタ時間とウエハ1枚当りに付着するゴミの数
との関係についての実験を、ダークスペースシールドの
凸部の曲率半径が1mmの場合と比較して行なったとこ
ろ、装置のメンテナンスまでの時間で約8時間の延長が
可能となった。なお、本実験での成膜条件は、真空槽内
の圧力が0.1Pa、Arガスの流量が100cc/
分、投入電力が1kWであった。
【0020】(第3実施例) 図6は、本発明の薄膜形成装置の第3実施例の、ターゲ
ット近傍の断面図である。図6に示すように本実施例の
薄膜形成装置もマグネトロンスパッタ装置であるが、バ
ッキングプレート62は円筒形のものであり、真空槽の
側壁70aに回転自在に軸支されているものである。バ
ッキングプレート62には高周波電源であるプラズマ発
生用電源64が接続されているとともに、バッキングプ
レート62の円筒面には、その全周にわたってITOか
らなるターゲット61が設けられている。また、真空槽
内にはターゲット61の一部位に対向配置されるウエハ
(不図示)が設けられており、バッキングプレート62
の内部の、ウエハに対向する部位には磁石ユニット63
が配置されている。このような構成のマグネトロンスパ
ッタ装置は、バッキングプレート62を回転させながら
ターゲット61スパッタを行なうことで、ターゲット6
1を有効に使用しようとするものである。さらに、真空
槽70の側壁には、ターゲット61を取り囲むダークス
ペースシールド68が固定されている。ダークスペース
シールド68は、ウエハと対向する部位に開口を有し、
開口の凸部68aの端面はその曲率半径が5mmで加工
されている。
【0021】本実施例においても、第1実施例と同様に
累積スパッタ時間とウエハ1枚当りに付着するゴミの数
との関係についての実験を、ダークスペースシールドの
凸部の曲率半径が1mmの場合と比較して行なったとこ
ろ、装置のメンテナンスまでの時間で約8時間の延長が
可能となった。なお、本実験での成膜条件は、真空槽内
の圧力が0.3Pa、Arガスの流量が80cc/分、
投入電力が600Wであった。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。
【0023】ターゲットの外周に配置されたダークスペ
ースシールドの凸部の端面の曲率半径を3mm以上とす
ることで、端面に付着したターゲット物質の膜が剥離し
にくくなるので、真空槽内のゴミの発生も少なくなり、
欠陥の少ない良好な薄膜を安定して形成することができ
る。また、ゴミの発生を抑えることにより装置のメンテ
ナンスの頻度を少なくすることができ、装置の保守が容
易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜形成装置の第1実施例の、ターゲ
ット近傍の断面図である。
【図2】図1に示したダークスペースシールドの斜視図
である。
【図3】ダークスペースシールドを有するスパッタリン
グ装置でのスパッタにおいて、ダークスペースシールド
の凸部の曲率半径を変えてスパッタしたときの、累積ス
パッタ時間とウエハに付着したゴミの数との関係のグラ
フである。
【図4】本発明の薄膜形成装置の第2実施例の、ターゲ
ット近傍の断面図である。
【図5】図4に示したダークスペースシールドの斜視図
である。
【図6】本発明の薄膜形成装置の第3実施例の、ターゲ
ット近傍の断面図である。
【図7】従来のロール・ツー・ロール型マグネトロンス
パッタ装置の概略構成図である。
【図8】図7に示した磁石ユニットの平面図である。
【図9】ターゲット表面にダークスペースシールドを配
置した従来のマグネトロンスパッタ装置の一例の、ター
ゲット近傍の断面図である。
【図10】ターゲット表面にダークスペースシールドを
配置した従来のマグネトロンスパッタ装置の他の例の、
ターゲット近傍の断面図である。
【符号の説明】
41、51、61 ターゲット 42、62 バッキングプレート 43、63 磁石ユニット 44、64 プラズマ発生用電源 50、70 真空槽 48、68 ダークスペースシールド 48a、68a 凸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 裕人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 高倉 英夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 黒川 岳 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−111561(JP,A) 特開 昭61−34177(JP,A) 特開 平5−121358(JP,A) 特公 昭63−28988(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空槽と、前記真空槽内に配置される被
    薄膜形成部材に対向してターゲットを支持する電極と、
    前記被薄膜形成部材と前記ターゲットとの間にプラズマ
    発生用の放電を起こさせるための、前記電極に接続され
    た高電圧印加手段と、前記ターゲットの外周に配置さ
    れ、前記ターゲットの前記被薄膜形成部材との対向面の
    外周部に突出する凸部が形成されたダークスペースシー
    ルドとを有する薄膜形成装置において、 前記ダークスペースシールドの凸部は、その端面の曲率
    半径が3mm以上であることを特徴とする薄膜形成装
    置。
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