JP4453850B2

JP4453850B2 - スパッタ成膜装置およびスパッタ膜形成方法

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Publication number: JP4453850B2
Application number: JP15360399A
Authority: JP
Inventors: 英和鈴木; 寛岩田
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2019-06-01
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタ成膜装置およびスパッタ膜形成方法に関し、特に、基板に対向させて配置したマグネトロン磁気回路を少なくとも１つ有し、このマグネトロン磁気回路を遅い速度で揺動させることにより基板の表面にスパッタ成膜を行うスパッタ成膜装置およびスパッタ膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マグネトロンカソードを用いた例えばインライン型スパッタ成膜装置が知られている（例えば特開平７−１８４３５号公報）。このスパッタ成膜装置の基本構成を概説する。
【０００３】
このスパッタ成膜装置では、基板に成膜を行うスパッタ成膜チャンバ内に複数のマグネトロンカソードを備える。各マグネトロンカソードでは、一般的に、搬送されてくる基板に対向できるように正面にターゲットを配置している。ターゲットは水冷されたバッキングプレートにボンディングされ、カソードボディに取り付けられている。カソードボディの裏面には凹所が形成されている。この凹所には、マグネトロン磁気回路が、所要の振幅で基板搬送方向と同じ方向に揺動可能に設けられている。マグネトロン磁気回路は、ターゲットの背面に位置し、ターゲットの表面側に磁場を作り、ターゲット表面上において、磁場によりプラズマを閉じ込めた状態で発生させる領域を形成する。マグネトロン磁気回路を揺動させるのは、プラズマからの荷電粒子によるスパッタエッチングで形成されるターゲットの表面上のエロージョン部をこの表面上で移動させ、ターゲットの利用効率を高めるためである。マグネトロン磁気回路を揺動させる機構としては、機構学上でよく知られる、円運動を往復運動に変換する単振動揺動機構が一般的である。単振動揺動機構における揺動速度は、マグネトロン磁気回路が揺動方向を変更する端部で最も遅く、マグネトロンカソードのほぼ中心で最も速くなるという特性を有している。
【０００４】
マグネトロン磁気回路を特定方向（基板搬送方向）に揺動（往復運動）させるスパッタ成膜装置において、一般的に、マグネトロン磁気回路の揺動方向におけるターゲットの長さは、マグネトロン磁気回路が静止している場合にターゲットがスパッタエッチングされて形成されるエロージョン部の揺動方向長さに比べて長くなるように決められている。このエロージョン部の面積的な大きさは、マグネトロン磁気回路が作る磁力線によってターゲット表面上に閉じ込められて生成されるプラズマの領域的大きさに対応している。ここでターゲット表面のエロージョン部を決めるスパッタ能力を有するプラズマの領域をエロージョン実行領域と定義する。マグネトロン磁気回路を静止させていると、ターゲットの表面の全般的に使用できないので、上記のごとく、マグネトロン磁気回路を特定方向に揺動させる。マグネトロン磁気回路が揺動するに伴って、ターゲットの表面の上で揺動方向に上記エロージョン実行領域が揺動し、ターゲットの表面上の各部位は、エロージョン実行領域が通過する間、スパッタエッチングされる。実際上、ターゲットの表面上の各部位は、エロージョン実行領域が揺動方向に往復運動するので、エロージョン実行領域が繰り返し通過し、エロージョン実行領域が通過するたびに不連続にスパッタエッチングされることになる。一方、ターゲットの表面上の各部位を空間的に連続するエロージョン実行領域が１回通過するとき、ターゲットの表面上の各部位がスパッタエッチングされる時間は、エロージョン実行領域が当該各部位を通過するのに要する時間と等しい。つまり、ターゲットの各部位が、揺動方向において空間的に連続するエロージョン実行領域によってスパッタエッチングされるとき、そのスパッタエッチングに必要な時間Ｔは、マグネトロン磁気回路の揺動速度をｖ、エロージョン実行領域の揺動方向の長さ（すなわちエロージョン部の揺動方向の長さ）をｗとすると、Ｔ＝ｗ／ｖという式で与えられる。この時間Ｔを「連続的スパッタエッチング時間」と呼ぶことにする。従来のスパッタ成膜装置において、時間Ｔは、膜厚の均一性を高めるために、０．２６秒程度という比較的に短い時間に設定されていた。換言すれば、従来のスパッタ成膜装置よれば、マグネトロン磁気回路の揺動速度は、比較的に高速に設定されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスパッタ成膜装置では、ターゲットの表面の各部位の連続的スパッタエッチング時間Ｔが短いため、次のような問題があった。
【０００６】
図９〜図１４を参照して問題を説明する。従来のスパッタ成膜装置では、マグネトロン磁気回路およびプラズマは、ターゲットの表面を少なくとも１つの運動方向に揺動している。図９は、従来のスパッタ成膜装置におけるマグネトロン磁気回路の揺動速度の位置依存性の代表例を示す。図１２は、時刻ｔ１においてターゲット２０の表面がスパッタエッチングされている状態を示している。ターゲット２０の背面に揺動可能なマグネトロン磁気回路（永久磁石）２４が配置され、これによりターゲット２０の表面側に閉じた磁力線６に基づく磁場が形成される。磁力線６によって形成された閉じられた空間内にプラズマ７が生成されている。プラズマ７によって前述したエロージョン実行領域が作られる。プラズマ７によるエロージョン実行領域は、図１２で上から見ると、全体として環状の形状を有しているが、図１２において、ターゲット２０の表面上に形成されるエロージョン部２０ａとの関係で、揺動方向にて連続する長さｗの幅を有する部分が個々にエロージョン実行領域となる。エロージョン部２０ａでは、真上に存在するプラズマ７すなわちエロージョン実行領域によってスパッタエッチングが進行する。マグネトロン磁気回路２４の揺動に伴って、プラズマ７もターゲット表面上を移動し、これに伴ってスパッタエッチングされるエロージョン部２０ａも移動する。
【０００７】
またターゲット２０の表面において、エロージョン部２０ａの周りの非エロージョン部には、図１２に示すように、再付着粒子８１が堆積している。
【０００８】
次に、図１３に、時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）においてターゲット２０の表面がスパッタエッチングされる状態を示す。時刻ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２の直上にプラズマ７が移動してくることにより、スパッタエッチングされるエロージョン部となる。部位９１は時刻ｔ１のときにエロージョン部に相当する。部位９２において堆積していた再付着粒子８１の一部はスパッタエッチングされる。しかし、すべての再付着粒子８１をスパッタエッチングするには時間が足りず、時刻ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２には再付着粒子８１が残る。この残った再付着粒子８１は或る一定時間が経過すると、プラズマ７により加熱され変質し、スパッタエッチングされにくい再付着粒子の変質物８２に変わる。ターゲット２０の表面のスパッタエッチングが長時間進行すると、図１４に示すごとくターゲット２０の表面は掘り込まれるが、上記現象が繰り返されることにより、スパッタエッチングされにくい物質が付着した部位は掘り込まれず、残ることになる。この掘れ残り８３が「ノジュール」と呼ばれるものである。ノジュールはターゲット２０の利用効率を悪化させる。
【０００９】
従来のスパッタ成膜装置では、ターゲット２０の表面の各部位の連続的スパッタエッチング時間Ｔ（＝ｗ／ｖ）が０．２６秒程度であったので、ノジュールが形成されることにより、３５％程度のターゲット利用効率しか得ることができなかった。
【００１０】
またノジュールはスパッタエッチングされにくいので、ターゲットの表面にノジュールが形成されると、投入電力量の増加に従って成膜速度は低下することになる。図１０の×で示された特性５２は、従来のスパッタ成膜装置における成膜速度の投入電力量依存性を表している。投入電力量の増加に従って成膜速度が低下するので、基板に同じ膜厚の膜を付着させるためには、適時に投入電力の補正を行わなければならない。
【００１１】
さらに、基板にＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜（以下ＩＴＯ膜と記す）を、Ａｒガスと酸素ガスを用いてスパッタ成膜する場合のように、導入される反応ガスの流量に対して膜特性が最適値をとるように薄膜を形成する場合には、投入電力が変化すると、反応性ガスの最適導入量も変化する。故に、ターゲットの表面にノジュールが形成されて成膜速度が低下し、基板に同じ膜厚の膜を付着させるために投入電力の補正を行った場合は、最適な膜特性を得るため、反応性ガスである酸素ガスの導入量も補正しなければならない。
【００１２】
さらに、ノジュールはターゲットに比べて比抵抗が高いため、プラズマから照射される荷電粒子が帯電しやすい。帯電量が或る一定以上になると、この荷電粒子はアークとなってプラズマ中に放出され、ターゲットの対向側にある基板に外観損傷を与えるという問題点があった。図１１の×で示された特性５４は、従来のスパッタ成膜装置におけるアーク回数の投入電力量依存性を表している。
【００１３】
また上記アークはプラズマの化学状態を変える。ＩＴＯ膜をＡｒガスと酸素ガスを用いて反応性スパッタ成膜する場合のように、ＩＴＯ膜に取り込まれる酸素ガスの量に対して膜特性が最適値を取るような薄膜を形成する場合には、アークが発生しプラズマの化学状態が変わることにより、ＩＴＯ膜に取り込まれる酸素ガスの量が変わり、膜質が悪化するという問題点があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記の問題を解決することにあり、ターゲット背面に揺動式マグネトロン磁気回路を備えたスパッタ成膜装置およびスパッタ膜形成方法において、ターゲット表面におけるノジュールの形成を低減し、これによりターゲット表面を初期状態に戻す必要性をなくし、装置の稼働率を高め、生産性向上に寄与する構成および方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
【００１６】
請求項１に係る本発明に係るスパッタ成膜装置は、
真空排気手段により内部が真空に排気される容器と、
ターゲットが取り付けられるカソードボディと、
カソードボディのターゲットと反対側に位置するマグネトロン磁気回路であって、その中心に一の極性を有する磁石が位置し、磁石を囲うように他の極性を有する他の磁石が位置するマグネトロン磁気回路と、
マグネトロン磁気回路を揺動する駆動手段とを有するスパッタ成膜装置において、
Ａｒガスおよび酸素ガスを容器内に導入する手段と、
駆動手段を停止させた状態でターゲットをスパッタリングをした場合のターゲット上のエロージョン領域の揺動方向の幅をｗ、駆動手段の揺動方向の速度の最大値をｖとするとき、ｗ/ｖ≧１秒の関係を維持するようにマグネトロン磁気回路を駆動する制御手段と、を有し、
ターゲットは少なくともＩｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、カーボン、ＧｅＳｂＴｅのうちのいずれかを含むことを特徴とする。
上記のスパッタ成膜装置は、マグネトロン磁気回路に基づきターゲットの表面上に作られるスパッタ能力を持つプラズマ領域、すなわちマグネトロン磁気回路による磁場で閉じ込められたプラズマによりターゲット表面にスパッタエッチングを行う領域が、ターゲットの表面の各部位を通過するとき、各部位がプラズマ領域の中に連続して滞在する時間が１秒以上であるように、マグネトロン磁気回路の揺動速度を制御する制御手段を備えている。ターゲット表面の各部位がプラズマ領域中に連続して滞在する時間が１秒以上であるとき、当該各部位が連続してスパッタエッチングされる時間、すなわち前述の連続的スパッタエッチング時間Ｔは１秒以上となる。
【００１７】
請求項２に係る本発明に係るスパッタ膜形成方法は、上記本発明に係るスパッタ成膜装置で実施される方法であり、
内部が真空に排気された容器内で、少なくともＩｎ _２Ｏ _３、ＳｎＯ _２、ＺｎＯ、カーボン、ＧｅＳｂＴｅのうちのいずれかを含むターゲットが取り付けられているカソードボディの面と反対側に位置する、中心に一の極性を有する磁石が位置しかつ磁石を囲うように他の極性を有する他の磁石が位置するマグネトロン磁気回路を揺動させることによりスパッタ膜を形成する方法であって、
容器内にＡｒガスおよび酸素ガスを導入する工程と、
マグネトロン磁気回路を停止させた状態でターゲットをスパッタリングをした場合のターゲット上のエロージョン領域の揺動方向の幅をｗ、マグネトロン磁気回路の揺動方向の速度の最大値をｖとするとき、ｗ/ｖ≧１秒の関係を維持するようにマグネトロン磁気回路を揺動させる工程と、
を有することを特徴とする。
請求項３に係る本発明に係る膜形成方法は、請求項２に記載されたスパッタ膜形成方法を使用する工程を有し、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜、酸化インジウム膜、酸化亜鉛膜、カーボン膜、またはＧｅＳｂＴｅ膜を形成することを特徴とする。
【００１８】
従来の揺動式マグネトロン磁気回路を備えるスパッタ成膜装置では、ノジュールの問題よりも膜厚ムラを低減させることを優先目的としてマグネトロン磁気回路の揺動動作を制御するようにしていたため、マグネトロン磁気回路の揺動速度は可能な限り高速（例えば時間Ｔが０．２６秒程度）で行うように設定されていた。これに対して、近年では、ノジュールの問題が重視されてきたため、膜厚ムラとの整合を図りつつ、ノジュール問題を解消することのできる最適な揺動速度の設定が可能になった。また従来では、マグネトロン磁気回路の揺動速度を低速にするとノジュールがより多く発生すると考えられていたので、マグネトロン磁気回路の揺動をゆっくり行うという発想が存在しなかった。かかる状況に対して本発明では、ノジュール問題を解消できる最適な揺動速度を低速の領域で見出した。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態であるインライン型スパッタ成膜装置を示し、装置を上から見てその内部構成を示している。まずスパッタ成膜装置の基本的な構成を説明する。以下の説明で、図１２〜図１４で説明した要素と同一の要素には同一の符号を付している。
【００２１】
図１で、スパッタ成膜装置を構成するロードロックチャンバ１００とスパッタ成膜チャンバ２００とアンロードロックチャンバ３００は、各々ゲートバルブ４０２，４０３で区切られて直列に配置されている。スパッタ成膜チャンバ２００の両側側壁（図１中、上下の壁部）には、本発明の特徴であるマグネトロンカソード２ａ〜２ｄが設けられている。ロードロックチャンバ１００とアンロードロックチャンバ３００は図示しないドライポンプで排気され、スパッタ成膜チャンバ２００はクライオポンプ５ａ〜５ｄで排気されている。スパッタ成膜チャンバ２００において、例えば２組のトレイ４１に装着された例えば計４枚の基板４２が、図１中左側から右側に向かって図示しないトレイ搬送機構によって連続的に搬送される。基板４２は、搬送中に対応するマグネトロンカソード２ａ〜２ｄによってスパッタ成膜される。なお、４０１は基板４２を搬入する入口バルブ、４０４は基板４２を搬出する出口バルブである。矢印４０５は基板搬送方向を示している。
【００２２】
図２は、図１のスパッタ成膜装置におけるマグネトロンカソード２ａ〜２ｄの平面概略図である。マグネトロンカソードはＩｎ₂Ｏ₃に１０重量％のＳｎＯ₂を混入したＩＴＯターゲット２０を有し、このターゲット２０は水冷されたバッキングプレート２１にボンディングされカソードボディ２２に取り付けられており、カソードボディ２２は絶縁用のテフロン板２３を介してスパッタ成膜チャンバの壁２０１に取り付けられている。バッキングプレート２１の背面側にはマグネトロン磁気回路２４が設けられ、このマグネトロン磁気回路２４にはクランク棒２５を介して円盤２６が接続される。円盤２６に接続されたモータ２７１が一方向に回転運動することにより円盤２６が回転し、マグネトロン磁気回路２４は基板搬送方向に矢印（振幅）２４１に示すごとく揺動する。モータ２７１には制御回路２７２が取り付けられており、マグネトロン磁気回路２４の揺動速度を決めるモータ２７１の回転数を制御する機構となっている。マグネトロン磁気回路２４によりターゲット２０の表面側に閉じた磁力線６に基づく磁場が形成される。磁力線６によって形成された閉じられた空間内にプラズマ７が生成される。プラズマ７は、ターゲット２０の表面をスパッタエッチングする能力（スパッタ能力）を有し、ターゲット表面の対応する部分にエロージョン部を形成し、エロージョン実行領域として作用する。プラズマ７によるエロージョン実行領域は、図中上から見た全体形状としては、環状の形状を有している。図３において、エロージョン実行領域の平面形状の一例を示す。この図で、２４ａは中心磁石、２４ｂは外周磁石であり、これらの磁石は上記のマグネトロン磁気回路２４を形成している。プラズマ７は中心磁石２４ａと外周磁石２４ｂの間の空間に生成され、その結果、全体として図に示す７Ａのごとき環状のエロージョン実行領域が形成される。このエロージョン実行領域７Ａは、さらに分けて見ると、図３にて、上側直線部７１と下側直線部７２と左右両側曲線部７３からなっている。この実施形態では、後述するごとく、揺動方向に対して直交しかつターゲット２０の表面の各部位に対して前述の連続的スパッタエッチング時間Ｔを定める直線部７１，７２の各々が、揺動方向の長さｗを有するエロージョン実行領域として個別に重視される。
【００２３】
また２８はターゲット２０へ直流電界を印加する直流電源である。また２９はガス導入機構である。ガス導入機構２９では、２９１はスパッタ成膜チャンバ内へ開口したガス導入ノズルで、スパッタガス源をなすＡｒガスボンベ２９４および反応性ガス源をなす酸素ガスボンベ２９５にそれぞれマスフローコントローラ２９２，２９３を介して接続され、スパッタガスとしてのＡｒガスおよび酸素ガスをスパッタ成膜チャンバ２００内へ導入するようにされている。
【００２４】
スパッタ成膜チャンバ２００には、クライオポンプが図示しないコンダクタンスバルブを介して取り付けられており、ガスの導入流量およびコンダクタンスバルブの開度を調整することにより、スパッタ成膜チャンバ２００内の圧力を調整できるようになっている。
【００２５】
上記の構成において、制御回路２７２がモータ２７１の動作を制御することによりマグネトロン磁気回路２４を揺動させる。マグネトロン磁気回路２４の揺動に伴ってターゲット２０の表面上に生成されたプラズマ７がターゲット表面上を往復移動し、ターゲット表面の各部位は繰り返し不連続にスパッタエッチングされる。この場合において、制御回路２７２は、マグネトロン磁気回路２４の揺動速度が比較的に低速になるように、モータ２７１の回転数を制御する。すなわち、制御回路２７２がマグネトロン磁気回路２４を揺動させてターゲット２０の表面でプラズマ７を移動させるとき、ターゲット２０の表面の各部位を、例えば直線部７１によるエロージョン実行領域が連続して通過する。直線部７１によるエロージョン実行領域が通過する間、ターゲット２０の表面の各部位は、当該エロージョン実行領域（プラズマ）の中に連続して滞在することになる。本実施形態では、制御回路２７２に基づいて、この滞在の時間が１秒以上になるように制御される。換言すれば、前述の連続的スパッタエッチング時間Ｔが１秒以上となるように、マグネトロン磁気回路２４の揺動速度が比較的に低速に制御される。上記の連続的スパッタエッチング時間Ｔに関する特徴は、直線部７２によるエロージョン実行領域に関しても当てはまる。なお時間の上限値は他の条件によって制限を受けるが、少なくとも１秒は確保される。
【００２６】
本実施形態による装置において、ターゲット２０の表面にノジュールが形成されない理由を図４〜図６を参照して説明する。
【００２７】
図４は時刻ｔ１においてターゲット２０の表面がスパッタエッチングされている状態を示している。直上にプラズマ７が存在するエロージョン部２０ａは図６に示すようにスパッタエッチングが進行する。また、エロージョン部２０ａの周りの非エロージョン部には図４に示すように再付着粒子８１が堆積する。図４に示された２つのプラズマ７は、前述のエロージョン実行領域７Ａの直線部７１，７２によるエロージョン実行領域の断面を示している。２つのプラズマ７の各々は揺動方向の長さｗを有している。
【００２８】
次に図５に時刻ｔ２においてターゲット２０の表面がスパッタエッチングされる状態を示す。時刻ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２は、直上にプラズマ７が移動してくることにより、スパッタエッチングされるエロージョン部となる。部位９１は時刻ｔ１におけるエロージョン部に対応する部位である。時刻ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２は、マグネトロン磁気回路２４の揺動速度を前述のごとく低速にしたため、その直上において十分な時間をかけてプラズマ７（直線部７２によるエロージョン実行領域）が連続して移動し、その結果、部位９２の各点はプラズマ７中に前述のごとく連続して１秒以上滞在することになるので、時刻ｔ１の時に堆積した再付着粒子８１がすべてスパッタエッチングされ、ターゲット２０の表面は図５に示すように掘り込まれる。これが繰り返され、ターゲット２０の表面のスパッタエッチングが長時間進行すると、ターゲット２０の表面ではノジュールが形成されることなく、図６に示すように掘り込まれる。図６で８２は縁部に残るわずかな変質した再付着粒子である。
【００２９】
具体的な結果（実施例）について説明する。ただしノジュールの数については数えるのが困難であるため、ノジュールが形成されることにより変化するターゲット２０の利用効率、アーク回数、および成膜速度の経時変化の結果について述べる。
【００３０】
基板４２としてガラス基板を用い、膜形成中の基板４２の搬送速度は１５０mm／分とした。またマグネトロン磁気回路２４の動きは、単振動揺動とし、モータ２７１の回転速度は０．１０回／秒、円盤２６の中心からクランク棒２５の取り付け基部までの距離は６５mm、クランク棒２５の長さは２７０mmとした。図７は実施形態におけるマグネトロン磁気回路２４の揺動速度の位置依存性である。マグネトロン磁気回路２４の揺動速度はマグネトロンカソード２の中心付近で最も高速となり、その揺動速度は４０mm／秒であった。直流電源２８による投入電力は２．５Ｗ／cm²とし、この投入電力における静止エロージョンのマグネトロン磁気回路２４の揺動方向における長さは４０mmであった。この状態におけるターゲット２０の表面の各部位の連続的スパッタエッチング時間は１秒以上であった。Ａｒガスの流量は５００sccmとし、スパッタガス圧力は０．５Ｐａとした。さらに必要に応じて少量の酸素ガスを導入した。
【００３１】
図８は、ターゲット２０の利用効率の、ターゲット２０が連続的にスパッタエッチングされる時間依存性を示している。ターゲット２０が連続的にスパッタエッチングされる時間が従来の０．２６秒であるスパッタ成膜装置においてターゲット２０の利用効率は３５％であったのに対し、ターゲット２０が連続的にスパッタエッチングされる時間が１秒以上であるスパッタ成膜装置は、ターゲット２０の表面にノジュールが形成されないので、ターゲット２０の利用効率４５％を実現することができた。
【００３２】
図１０は成膜速度の投入電力量依存性を示している。図１０中○で示す特性５１が上記実施形態の動作における成膜速度の投入電力量依存性である。図１０から明らかなように、上記実施形態の動作によれば、成膜速度の低下の原因となるノジュールが形成されないので、投入電力量３００Ｗ・ｈｒ／cm²まで成膜速度はまったく低下しない。
【００３３】
図１１はアーク回数の投入電力量依存性を示している。図１１中○で示す特性５３が上記実施形態の動作におけるアーク回数の投入電力量依存性である。図１１から明らかなように、上記実施形態の動作によれば、アークの原因となるノジュールが形成されないので、投入電力量３００Ｗ・ｈｒ／cm²までまったくアークが発生しない。
【００３４】
なお本発明の装置において、基板搬送速度に対するマグネトロン磁気回路２４の速度の絶対値がある一定の値以下になった場合、基板４２には基板搬送方向に膜厚と膜質のムラが発生する。しかし、このムラは特願平１０−６６１７８号に開示された技術によりなくすことが可能である。
【００３５】
なお上述した実施形態のスパッタ成膜装置は、インライン型スパッタ成膜装置であったが、その他のスパッタ成膜装置、例えば静止した基板にスパッタ膜を成膜する枚葉型スパッタ成膜装置、バッチ式スパッタ成膜装置等においても本発明は適用可能である。また、スパッタ成膜する膜の例としては、上述したＩＴＯ膜の他、再付着粒子が原因でノジュールが発生する酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、カーボン、ＧｅＳｂＴｅ等においても本発明は適用可能である。
【００３６】
前述の実施形態では、プラズマの生成に関し連続放電を想定しているが、パルス放電あるいは間欠放電を行う場合にも、ターゲット表面のエッチングされる各部位が前述の連続的スパッタエッチング時間Ｔに関する条件を満たせば、前述の作用・効果を発揮させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、マグネトロン磁気回路の揺動速度を低速にしたため、ターゲットの表面にノジュールが形成されず、ターゲットの利用効率が良く、成膜速度が経時的に変化せず、アークの発生に伴う基板の外観損傷と基板に付着するＩＴＯ膜の膜質が悪化しないという効果が得られる。さらにノジュールを削り落とす作業をしなくてすむため、装置の稼働率が高まり、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるスパッタ成膜装置の平面概略図である。
【図２】マグネトロンカソードの構成を説明する平面概略図である。
【図３】プラズマに基づくエロージョン実行領域の全体形状を示す平面図である。
【図４】マグネトロンカソードにおいてターゲットがスパッタエッチングされる第１の状態を示す図である。
【図５】マグネトロンカソードにおいてターゲットがスパッタエッチングされる第２の状態を示す図である。
【図６】長時間スパッタエッチングを行ったターゲットの断面図である。
【図７】マグネトロン磁気回路の揺動速度の位置依存性である。
【図８】連続的スパッタエッチング時間とターゲットの利用効率の関係を示すグラフである。
【図９】従来のスパッタ成膜装置におけるマグネトロン磁気回路の揺動速度の位置依存性を示す図である。
【図１０】投入電力量と成膜速度の関係を示すグラフである。
【図１１】投入電力量とアーク回数の関係を示すグラフである。
【図１２】従来のマグネトロンカソードにおいてターゲットがスパッタエッチングされる第１の状態を示す図である。
【図１３】従来のマグネトロンカソードにおいてターゲットがスパッタエッチングされる第２の状態を示す図である。
【図１４】従来のマグネトロンカソードにおいて形成されるノジュールの断面図である。
【符号の説明】
２ａ〜２ｄマグネトロンカソード
５ａ〜５ｄクライオポンプ
６磁力線
７プラズマ
２４マグネトロン磁気回路
２７円盤
４１トレイ
４２基板
２００スパッタ成膜チャンバ
２７１モータ
２７２制御回路

Claims

真空排気手段により内部が真空に排気される容器と、
ターゲットが取り付けられるカソードボディと、
前記カソードボディの前記ターゲットと反対側に位置するマグネトロン磁気回路であって、その中心に一の極性を有する磁石が位置し、前記磁石を囲うように他の極性を有する他の磁石が位置する前記マグネトロン磁気回路と、
前記マグネトロン磁気回路を揺動する駆動手段とを有するスパッタ成膜装置において、
Ａｒガスおよび酸素ガスを前記容器内に導入する手段と、
前記駆動手段を停止させた状態で前記ターゲットをスパッタリングをした場合の前記ターゲット上のエロージョン領域の揺動方向の幅をｗ、前記駆動手段の揺動方向の速度の最大値をｖとするとき、ｗ/ｖ≧１秒の関係を維持するように前記マグネトロン磁気回路を駆動する制御手段と、を有し、
前記ターゲットは少なくともＩｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、カーボン、ＧｅＳｂＴｅのうちのいずれかを含むことを特徴とするスパッタ成膜装置。
内部が真空に排気された容器内で、少なくともＩｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、カーボン、ＧｅＳｂＴｅのうちのいずれかを含むターゲットが取り付けられているカソードボディーの面と反対側に位置する、中心に一の極性を有する磁石が位置しかつ前記磁石を囲うように他の極性を有する他の磁石が位置するマグネトロン磁気回路を揺動させることによりスパッタ膜を形成する方法であって、
前記容器内にＡｒガスおよび酸素ガスを導入する工程と、
前記マグネトロン磁気回路を停止させた状態で前記ターゲットをスパッタリングをした場合の前記ターゲット上のエロージョン領域の揺動方向の幅をｗ、前記マグネトロン磁気回路の揺動方向の速度の最大値をｖとするとき、ｗ/ｖ≧１秒の関係を維持するように前記マグネトロン磁気回路を揺動させる工程と、
を有することを特徴とするスパッタ膜形成方法。
請求項２に記載されたスパッタ膜形成方法を使用する工程を有することを特徴とするＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電膜、酸化インジウム膜、酸化亜鉛膜、カーボン膜、またはＧｅＳｂＴｅ膜を形成する膜形成方法。