JP3880249B2 - スパッタリング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定の曲率を持った軌道上を移動する基板と前記基板の対向面に配置されたマグネトロン放電用磁気回路を搭載した矩形平板ターゲットとの間に電圧を印加して、前記矩形平板ターゲットからターゲット原子をはじき出して前記基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング法は、真空蒸着法に比べ高融点材料や化合物の薄膜が容易に形成できる薄膜形成技術と言うことで、現在広く半導体や電子部品等の工業分野で普及している。
スパッタリング装置としては、例えば、円周上に矩形平板ターゲットを配置し、その対面に一定の曲率を持った軌道上を回転、通過する基板を配置して成膜を行う装置（以下、「ロータリ式スパッタリング装置」と称す。）が挙げられる。
【０００３】
図５〜図１２は、従来のロータリ式スパッタリング装置を示す。
図５は、基板２と矩形平板ターゲット１との位置関係を示す模式図である。
矢印Ａ方向に回転するターンテーブル３には、複数の基板２が載置され、前記基板２の対向面には、矩形平板ターゲット１が配置されている。ここでは矩形平板ターゲット１が一枚配置された例を示したが、複数配置されていてもよい。
【０００４】
ターンテーブル３の回転により送られた基板２が矩形平板ターゲット１と向かい合う位置に配置されると、基板２と矩形平板ターゲット１との間に電圧が印加されて矩形平板ターゲット１からターゲット原子がはじき出され、基板２の表面に薄膜が形成される。
矩形平板ターゲット１のａ−ｂ線はロータリ式スパッタリング装置の基板２の回転半径方向を示し、ａが内周側を示し、ｂが外周側を示している。
【０００５】
図６は基板の回転半径方向［ａ−ｂ線］に沿う矩形平板ターゲット１の構成を示し、図７はｃ−ｄ線に沿う断面図を示す。
矩形平板ターゲット１は、インジウム等のハンダ材によりバッキングプレート４に装着され装置本体に設置される。
矩形平板ターゲット１の裏面には、バッキングプレート４を介してマグネトロン放電用磁気回路５ｅが矩形平板ターゲット１の表面に閉じた磁力線６を形成するとともに、少なくとも磁力線６の一部が矩形平板ターゲット１の表面で平行になるように配置される。
【０００６】
その結果、図８に示すように、矩形平板ターゲット１の表面には、トロイダル型の閉じたトンネル状の磁力線６が発生し、磁界７ｅが形成される。なお、この図８にはバッキングプレート４の裏面のマグネトロン放電用磁気回路５ｅは図示していない。
上記のように構成されたロータリ式スパッタリング装置での薄膜形成は、通常は真空槽の内部で行われる。
【０００７】
詳しくは、真空槽内を真空ポンプにより高真空（〜10-5〔Pa〕程度）まで排気し、次いでＡｒ等の放電ガスを導入して内部の圧力を10-1〜100〔Pa〕程度に保ち、矩形平板ターゲット１と基板２との間に直流あるいは交流電源により負の電圧を印加して、マグネトロン放電用磁気回路５ｅのトロイダル型トンネル状磁界７ｅの周辺でマグネトロン放電を発生させることにより、ターゲット１の矢印Ｂで示す領域がスパッタされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなロータリ式スパッタリング装置では、基板２が円周上を回転しながらスパッタリングされるため、図９に示すように、基板２の回転半径方向の内周側では膜厚が厚くなり、外周側では膜厚が薄くなってその膜厚に極端な差が生じるという問題がある。
【０００９】
このような問題を解決するものとして、例えば、図１０に示すように、矩形平板ターゲット１と基板２との間に開口部９が形成された補正板８を設けて、この開口部９の形状を調整することにより基板２の回転半径方向における膜厚の内・外周差を補正する方法が提案されている。
しかしながらこの方法では、補正板８にもスパッタされた物質が付着してダストが発生したり、事後の調整が困難であるという問題がある。
【００１０】
また、図１１に示すように、矩形平板ターゲット１の裏面に、基板２の内周側の磁界を外周側の磁界よりも弱くするよう磁界を調節したマグネトロン放電用磁気回路５ｆを配置したものも提案されている。
この方法によると、上記のような膜厚の内・外周差は解消されるものの、図１２に示すように、矩形平板ターゲット１の中心から離れるにつれて膜厚が薄くなる傾向が生じるため、膜厚を均一にすることは困難である。
【００１１】
本発明は前記問題点を解決し、マグネトロン放電用磁気回路が設けられた矩形平板ターゲットを有するロータリ式スパッタリング装置において、基板の表面に均一な膜厚の薄膜が形成できるスパッタリング方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタリング方法は、矩形平板ターゲットの裏面に配置されたマグネトロン放電用磁気回路の磁界を調節して成膜することを特徴とする。
この本発明によると、矩形平板ターゲットの裏面に配置されたマグネトロン放電用磁気回路の磁界が制御できるため、基板の表面に膜厚の均一性の良い薄膜を形成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載のスパッタリング方法は、複数の基板を保持するターンテーブルを前記ターンテーブルの中心点を基軸に回転させながら、前記基板に対向して設けられた矩形平板ターゲットと前記ターンテーブルとの間に電圧を印加して前記基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、前記ターンテーブルの中心点と前記複数の基板の夫々の中心点とが異なり、前記矩形平板ターゲットの裏面とバッキングプレートとの間に複数のマグネトロン放電用磁気回路が配置され、前記複数のマグネトロン放電用磁気回路のうち前記ターンテーブルの略回転半径方向に長径が向いて配置された４つの矩形磁石を、前記バッキングプレートに形成されたスリットに対してスライドさせて前記基板に形成される薄膜の膜厚の内・外周差を補正することを特徴とする。
【００１５】
以下、本発明のスパッタリング方法を実施の形態に基づいて説明する。なお、上記従来例を示す図５〜図１２と同様をなすものについては、同一の符号を付けて説明する。
（参考例１）
図１と図２は、本発明の（参考例１）を示す。
【００１６】
図１はロータリ式スパッタリング装置に使用される矩形平板ターゲット１を示し、基板２に形成される薄膜の膜厚を均一にするために矩形平板ターゲット１に設けられた磁気回路の構成を上記従来例とは異なる構成とした。
詳しくは、図１に示すように、矩形平板ターゲット１の裏面にロータリ式スパッタリング装置の基板２の回転半径方向［ａ−ｂ線］に沿って２つのマグネトロン放電用磁気回路５ａ，５ｂを形成する。ａ−ｂ線のａ側は基板２の回転半径方向の内周側を示し、ｂ側が外周側を示す。
【００１７】
２つのマグネトロン放電用磁気回路５ａ，５ｂにより、それぞれトロイダル型の閉じたトンネル状の磁界７ａ，７ｂが形成され、基板２の回転半径方向の内周側と外周側とで合成磁界を形成するよう構成されている。
このような合成磁界を形成すると、ロータリ式スパッタリング装置を用いて基板２に薄膜を形成する際に、矩形平板ターゲット１のスパッタされる領域を調整できる。
【００１８】
図２は、基板２に形成された薄膜の膜厚分布を示す。
実線ａはこの（参考例１）におけるロータリ式スパッタリング装置で形成された薄膜の膜厚分布であり、実線ｂは従来のロータリ式スパッタリング装置で形成された薄膜の膜厚分布である。
この（参考例１）では、上述のように基板の回転半径方向の内周側と外周側との膜厚差を調整するような合成磁界が形成されているため、実線ａで示すように、特に矩形平板ターゲット１の中心からの距離が短い地点で膜厚が均一となり、従来よりも膜厚の均一性が改善される。
【００１９】
（実施の形態１）
図３と図４は、本発明の（実施の形態１）を示す。
この（実施の形態１）では、マグネトロン放電用磁気回路の一部を可動にした点で異なるが、それ以外の基本的な構成は上記（参考例１）と同様である。
詳しくは、図３に示すように、基板２の半径方向に沿って設けられた２つのマグネトロン放電用磁気回路５ｃ，５ｄを構成する磁石１０ａ〜１０ｄの両端を、バッキングプレート４に穿設されたスリット１１にボルトナット１２などを挿入してスリット１１に沿ってスライド自在に構成している。
【００２０】
このように磁石１０ａ〜１０ｄを可動磁石とすると、磁界７ｃ，７ｄがそれぞれ個別に調節可能となるため、矩形平板ターゲット１のスパッタされる領域を調節して基板２に形成される薄膜の膜厚の内・外周差を補正しながら成膜できる。また、放電時間によって膜厚分布が変化した場合も、磁界の調整が容易であるため簡便に対応できる。
【００２１】
図４は、基板２に形成された薄膜の膜厚分布を示す。
実線ｃはこの（実施の形態１）におけるロータリ式スパッタリング装置で形成された薄膜の膜厚分布であり、上記（参考例１）における薄膜の膜厚分布よりもさらに膜厚の均一性が向上している。
なお、上記説明では、マグネトロン放電用磁気回路５ｃ，５ｄを構成する磁石のうち磁石１０ａ〜１０ｄを可動磁石としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、マグネトロン放電用磁気回路５ｃ，５ｄを構成する磁石の全部あるいは一部を可動磁石とすることができる。
【００２２】
なお、上記各実施の形態では、２つのマグネトロン放電用磁気回路を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく３つ以上設けても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明のスパッタリング方法によると、矩形平板ターゲットに設けられた基板の回転半径方向に沿う複数のマグネトロン放電用磁気回路の磁界をそれぞれ個別に調節可能とすることで、より一層均一性の良い薄膜が得られるとともに、放電時間によって膜厚分布が変化した場合も磁気回路の調整により簡便に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（参考例１）におけるマグネトロン放電用磁気回路の構成を
示す図
【図２】本発明の（参考例１）における膜厚分布を示す図
【図３】本発明の（実施の形態１）におけるマグネトロン放電用磁気回路の構
成を示す図
【図４】本発明の（実施の形態１）における膜厚分布を示す図
【図５】従来のロータリ式スパッタリング装置の構成を示す図
【図６】従来のマグネトロン放電用磁気回路の構成を示す図
【図７】図６のｃ−ｄ線に沿う断面図
【図８】従来のターゲットの構成を示す図
【図９】従来の膜厚分布を示す図
【図１０】従来の補正板を用いたロータリ式スパッタリング装置の構成を示す模式図
【図１１】従来の別の矩形平板ターゲットの構成を示す図
【図１２】従来の別の構成の矩形平板ターゲットを用いた膜厚分布を示す図
【符号の説明】
１ 矩形平板ターゲット
２ 基板
５ａ〜５ｄ マグネトロン放電用磁気回路
７ａ〜７ｄ 磁界
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定の曲率を持った軌道上を移動する基板と前記基板の対向面に配置されたマグネトロン放電用磁気回路を搭載した矩形平板ターゲットとの間に電圧を印加して、前記矩形平板ターゲットからターゲット原子をはじき出して前記基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング法は、真空蒸着法に比べ高融点材料や化合物の薄膜が容易に形成できる薄膜形成技術と言うことで、現在広く半導体や電子部品等の工業分野で普及している。
スパッタリング装置としては、例えば、円周上に矩形平板ターゲットを配置し、その対面に一定の曲率を持った軌道上を回転、通過する基板を配置して成膜を行う装置（以下、「ロータリ式スパッタリング装置」と称す。）が挙げられる。
【０００３】
図５〜図１２は、従来のロータリ式スパッタリング装置を示す。
図５は、基板２と矩形平板ターゲット１との位置関係を示す模式図である。
矢印Ａ方向に回転するターンテーブル３には、複数の基板２が載置され、前記基板２の対向面には、矩形平板ターゲット１が配置されている。ここでは矩形平板ターゲット１が一枚配置された例を示したが、複数配置されていてもよい。
【０００４】
ターンテーブル３の回転により送られた基板２が矩形平板ターゲット１と向かい合う位置に配置されると、基板２と矩形平板ターゲット１との間に電圧が印加されて矩形平板ターゲット１からターゲット原子がはじき出され、基板２の表面に薄膜が形成される。
矩形平板ターゲット１のａ−ｂ線はロータリ式スパッタリング装置の基板２の回転半径方向を示し、ａが内周側を示し、ｂが外周側を示している。
【０００５】
図６は基板の回転半径方向［ａ−ｂ線］に沿う矩形平板ターゲット１の構成を示し、図７はｃ−ｄ線に沿う断面図を示す。
矩形平板ターゲット１は、インジウム等のハンダ材によりバッキングプレート４に装着され装置本体に設置される。
矩形平板ターゲット１の裏面には、バッキングプレート４を介してマグネトロン放電用磁気回路５ｅが矩形平板ターゲット１の表面に閉じた磁力線６を形成するとともに、少なくとも磁力線６の一部が矩形平板ターゲット１の表面で平行になるように配置される。
【０００６】
その結果、図８に示すように、矩形平板ターゲット１の表面には、トロイダル型の閉じたトンネル状の磁力線６が発生し、磁界７ｅが形成される。なお、この図８にはバッキングプレート４の裏面のマグネトロン放電用磁気回路５ｅは図示していない。
上記のように構成されたロータリ式スパッタリング装置での薄膜形成は、通常は真空槽の内部で行われる。
【０００７】
詳しくは、真空槽内を真空ポンプにより高真空（〜10-5〔Pa〕程度）まで排気し、次いでＡｒ等の放電ガスを導入して内部の圧力を10-1〜100〔Pa〕程度に保ち、矩形平板ターゲット１と基板２との間に直流あるいは交流電源により負の電圧を印加して、マグネトロン放電用磁気回路５ｅのトロイダル型トンネル状磁界７ｅの周辺でマグネトロン放電を発生させることにより、ターゲット１の矢印Ｂで示す領域がスパッタされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなロータリ式スパッタリング装置では、基板２が円周上を回転しながらスパッタリングされるため、図９に示すように、基板２の回転半径方向の内周側では膜厚が厚くなり、外周側では膜厚が薄くなってその膜厚に極端な差が生じるという問題がある。
【０００９】
このような問題を解決するものとして、例えば、図１０に示すように、矩形平板ターゲット１と基板２との間に開口部９が形成された補正板８を設けて、この開口部９の形状を調整することにより基板２の回転半径方向における膜厚の内・外周差を補正する方法が提案されている。
しかしながらこの方法では、補正板８にもスパッタされた物質が付着してダストが発生したり、事後の調整が困難であるという問題がある。
【００１０】
また、図１１に示すように、矩形平板ターゲット１の裏面に、基板２の内周側の磁界を外周側の磁界よりも弱くするよう磁界を調節したマグネトロン放電用磁気回路５ｆを配置したものも提案されている。
この方法によると、上記のような膜厚の内・外周差は解消されるものの、図１２に示すように、矩形平板ターゲット１の中心から離れるにつれて膜厚が薄くなる傾向が生じるため、膜厚を均一にすることは困難である。
【００１１】
本発明は前記問題点を解決し、マグネトロン放電用磁気回路が設けられた矩形平板ターゲットを有するロータリ式スパッタリング装置において、基板の表面に均一な膜厚の薄膜が形成できるスパッタリング方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタリング方法は、矩形平板ターゲットの裏面に配置されたマグネトロン放電用磁気回路の磁界を調節して成膜することを特徴とする。
この本発明によると、矩形平板ターゲットの裏面に配置されたマグネトロン放電用磁気回路の磁界が制御できるため、基板の表面に膜厚の均一性の良い薄膜を形成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載のスパッタリング方法は、複数の基板を保持するターンテーブルを前記ターンテーブルの中心点を基軸に回転させながら、前記基板に対向して設けられた矩形平板ターゲットと前記ターンテーブルとの間に電圧を印加して前記基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、前記ターンテーブルの中心点と前記複数の基板の夫々の中心点とが異なり、前記矩形平板ターゲットの裏面とバッキングプレートとの間に複数のマグネトロン放電用磁気回路が配置され、前記複数のマグネトロン放電用磁気回路のうち前記ターンテーブルの略回転半径方向に長径が向いて配置された４つの矩形磁石を、前記バッキングプレートに形成されたスリットに対してスライドさせて前記基板に形成される薄膜の膜厚の内・外周差を補正することを特徴とする。
【００１５】
以下、本発明のスパッタリング方法を実施の形態に基づいて説明する。なお、上記従来例を示す図５〜図１２と同様をなすものについては、同一の符号を付けて説明する。
（参考例１）
図１と図２は、本発明の（参考例１）を示す。
【００１６】
図１はロータリ式スパッタリング装置に使用される矩形平板ターゲット１を示し、基板２に形成される薄膜の膜厚を均一にするために矩形平板ターゲット１に設けられた磁気回路の構成を上記従来例とは異なる構成とした。
詳しくは、図１に示すように、矩形平板ターゲット１の裏面にロータリ式スパッタリング装置の基板２の回転半径方向［ａ−ｂ線］に沿って２つのマグネトロン放電用磁気回路５ａ，５ｂを形成する。ａ−ｂ線のａ側は基板２の回転半径方向の内周側を示し、ｂ側が外周側を示す。
【００１７】
２つのマグネトロン放電用磁気回路５ａ，５ｂにより、それぞれトロイダル型の閉じたトンネル状の磁界７ａ，７ｂが形成され、基板２の回転半径方向の内周側と外周側とで合成磁界を形成するよう構成されている。
このような合成磁界を形成すると、ロータリ式スパッタリング装置を用いて基板２に薄膜を形成する際に、矩形平板ターゲット１のスパッタされる領域を調整できる。
【００１８】
図２は、基板２に形成された薄膜の膜厚分布を示す。
実線ａはこの（参考例１）におけるロータリ式スパッタリング装置で形成された薄膜の膜厚分布であり、実線ｂは従来のロータリ式スパッタリング装置で形成された薄膜の膜厚分布である。
この（参考例１）では、上述のように基板の回転半径方向の内周側と外周側との膜厚差を調整するような合成磁界が形成されているため、実線ａで示すように、特に矩形平板ターゲット１の中心からの距離が短い地点で膜厚が均一となり、従来よりも膜厚の均一性が改善される。
【００１９】
（実施の形態１）
図３と図４は、本発明の（実施の形態１）を示す。
この（実施の形態１）では、マグネトロン放電用磁気回路の一部を可動にした点で異なるが、それ以外の基本的な構成は上記（参考例１）と同様である。
詳しくは、図３に示すように、基板２の半径方向に沿って設けられた２つのマグネトロン放電用磁気回路５ｃ，５ｄを構成する磁石１０ａ〜１０ｄの両端を、バッキングプレート４に穿設されたスリット１１にボルトナット１２などを挿入してスリット１１に沿ってスライド自在に構成している。
【００２０】
このように磁石１０ａ〜１０ｄを可動磁石とすると、磁界７ｃ，７ｄがそれぞれ個別に調節可能となるため、矩形平板ターゲット１のスパッタされる領域を調節して基板２に形成される薄膜の膜厚の内・外周差を補正しながら成膜できる。また、放電時間によって膜厚分布が変化した場合も、磁界の調整が容易であるため簡便に対応できる。
【００２１】
図４は、基板２に形成された薄膜の膜厚分布を示す。
実線ｃはこの（実施の形態１）におけるロータリ式スパッタリング装置で形成された薄膜の膜厚分布であり、上記（参考例１）における薄膜の膜厚分布よりもさらに膜厚の均一性が向上している。
なお、上記説明では、マグネトロン放電用磁気回路５ｃ，５ｄを構成する磁石のうち磁石１０ａ〜１０ｄを可動磁石としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、マグネトロン放電用磁気回路５ｃ，５ｄを構成する磁石の全部あるいは一部を可動磁石とすることができる。
【００２２】
なお、上記各実施の形態では、２つのマグネトロン放電用磁気回路を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく３つ以上設けても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明のスパッタリング方法によると、矩形平板ターゲットに設けられた基板の回転半径方向に沿う複数のマグネトロン放電用磁気回路の磁界をそれぞれ個別に調節可能とすることで、より一層均一性の良い薄膜が得られるとともに、放電時間によって膜厚分布が変化した場合も磁気回路の調整により簡便に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（参考例１）におけるマグネトロン放電用磁気回路の構成を
示す図
【図２】本発明の（参考例１）における膜厚分布を示す図
【図３】本発明の（実施の形態１）におけるマグネトロン放電用磁気回路の構
成を示す図
【図４】本発明の（実施の形態１）における膜厚分布を示す図
【図５】従来のロータリ式スパッタリング装置の構成を示す図
【図６】従来のマグネトロン放電用磁気回路の構成を示す図
【図７】図６のｃ−ｄ線に沿う断面図
【図８】従来のターゲットの構成を示す図
【図９】従来の膜厚分布を示す図
【図１０】従来の補正板を用いたロータリ式スパッタリング装置の構成を示す模式図
【図１１】従来の別の矩形平板ターゲットの構成を示す図
【図１２】従来の別の構成の矩形平板ターゲットを用いた膜厚分布を示す図
【符号の説明】
１ 矩形平板ターゲット
２ 基板
５ａ〜５ｄ マグネトロン放電用磁気回路
７ａ〜７ｄ 磁界
Claims (1)
- 複数の基板を保持するターンテーブルを前記ターンテーブルの中心点を基軸に回転させながら、前記基板に対向して設けられた矩形平板ターゲットと前記ターンテーブルとの間に電圧を印加して前記基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、
前記ターンテーブルの中心点と前記複数の基板の夫々の中心点とが異なり、前記矩形平板ターゲットの裏面とバッキングプレートとの間に複数のマグネトロン放電用磁気回路が配置され、前記複数のマグネトロン放電用磁気回路の外周を形成する磁石のうち前記ターンテーブルの略回転半径方向に長径が向いて配置された４つの全ての矩形の磁石を、前記バッキングプレートに形成されたスリットに対してスライドさせて前記基板に形成される薄膜の膜厚の内・外周差を補正する
スパッタリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19968099A JP3880249B2 (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | スパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19968099A JP3880249B2 (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | スパッタリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001026870A JP2001026870A (ja) | 2001-01-30 |
| JP3880249B2 true JP3880249B2 (ja) | 2007-02-14 |
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ID=16411836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP19968099A Expired - Fee Related JP3880249B2 (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | スパッタリング方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1336985A1 (de) | 2002-02-19 | 2003-08-20 | Singulus Technologies AG | Zerstäubungskathode und Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Substrates mit mehreren Schichten |
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1999
- 1999-07-14 JP JP19968099A patent/JP3880249B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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