JP4583868B2

JP4583868B2 - スパッタ装置

Info

Publication number: JP4583868B2
Application number: JP2004300845A
Authority: JP
Inventors: 信行高橋
Original assignee: 株式会社昭和真空
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: JP2006111927A; US7563349B2; US20060081463A1

Description

本発明は、傾斜したターゲットを有し、この傾斜したターゲットに対してイオン化した気体を衝突させてターゲットの原子又は分子をたたき出し、これらの原子又は分子を基板に付着させて基板上に薄膜を形成するスパッタ装置に関する。

特許文献１に開示されるスパッタリング装置は、３つのターゲットと、１つの円形基板の間に、同一形状の３つの分布修正板を配置し、自転する基板の回転中心とターゲットの中心とを所定の距離オフセットし、前記基板に対してスパッタ粒子が斜めに入射するように基板とターゲットとを配置するものである。

特許文献２は、プラズマ流のイオンを用いて複数のスパッタ源から膜形成用材料の粒子をスパッタリングにより飛散させ、基板上に薄膜を形成させる薄膜形成装置を開示する。この装置は、プラズマ発生手段による電子サイクロトロン共鳴放電によりプラズマを発生させるので、複数のスパッタ源ターゲットの回転対称軸が基板試料台の回転中心軸上で交わるとともに、回転試料台の回転中心軸に対して傾斜するように配置されるものである。また、基板試料台はターゲットの回転対称軸と基板試料台の回転中心軸との交点が膜形成用試料基板に対してターゲットの反対方向に位置するように傾斜して回転させる回転手段と、基板試料台を上下に移動させる移動手段とを備えるものである。

上記特許文献１及び特許文献２に開示されるものにおいては、通常必要とされる膜の均一性、例えば±３％以下を得るには、スパッタターゲット材の位置をきめ細かく設定する必要があるが、通常スパッタターゲット材の種類によって位置設定が異なる。しかしながら成膜分布が１％から３％で許容される範囲であれば、基板とスパッタターゲット材の適正位置を求めることは実験を重ねることで可能ではあった。しかし、近年のデバイス機能アップによって成膜分布への要求が１％以下と上昇し、これには従来の方法では対応不可能になってきた。また、基板とスパッタターゲット材との適正位置設定により、市場要求の成膜分布を得てきているが、スパッタターゲット材は、消耗品であるため、繰り返しの使用による成膜分布の変化には追随できないでいるのが現状である。

以上のことから、この発明は安定した成膜分布を得ることが出来るスパッタ装置を提供することにある。

したがってこの発明は、真空室内に回転自在に設置された基板ホルダと、該基板ホルダ上に載置された基板と、該基板に薄膜を形成するためのターゲットと、該ターゲットが搭載される回転可能なスパッタカソードと少なくとも具備し、前記ターゲットをスパッタして前記基板に薄膜を形成するスパッタ装置において、前記スパッタカソードを基板に対して傾斜させるとともに、前記ターゲットの中心を前記スパッタカソードの回転軸に対して偏心させることにある。

また、前記スパッタカソードは、前記ターゲット背面に設けられる冷却手段と、前記ターゲットに磁界を発生させるマグネットと、前記ターゲットの周辺に配設されるアースシールドとを少なくとも具備し回転手段によって回転自在であることが望ましい。

また、前記スパッタカソードの回転軸の延長線は、前記基板ホルダの回転軸の延長線と基板の略中心の位置において交差することが望ましい。

したがって、この発明によれば、基板に対して斜め方向に配される共に基板に対して旋回するターゲットによってスパッタすることができるので、成膜分布の均一化を図ることができるものである。

また、成膜の付着率が向上するため、生産性を向上させることができるものである。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本願発明の実施例に係るスパッタ装置１は、図１に示すように、内部に真空空間２を画成する真空容器３と、前記真空空間２内に配される基板ホルダ４上に載置される基板５と、この基板５に対峙して配されるターゲット６と、このターゲット６が搭載されるスパッタカソード７とによって少なくとも構成される。

前記真空容器３は、図示しない真空排気ポンプが接続された真空排気口１０により、内部を真空状態として前記真空空間２を形成する。また、前記真空容器３には、前記真空空間２内にアルゴンガス等のガスを供給するガス導入口１１が設けられ、このガス導入口１１は弁１２によって適宜開閉される。また、基板ホルダ４は、前記真空容器３に回転自在に保持される回転軸４ｂによって前記真空空間２に保持され、電動モータ４ｃによって回転されるものである。

前記スパッタカソード７は、基板５に対して所定の角度で傾斜して配される共に、前記ターゲット６の中心軸Ａに対して偏心した回転軸Ｂを有し、この回転軸Ｂの周囲には、電極ベース１３が設けられ、この電極ベース１３を囲むように絶縁部素材１５を介してアースシールド１４が設けられる。また、前記ターゲット６が装着されるベース台１６の背面には真空遮断されてマグネット２０が配されると共に、前記ターゲット６の熱上昇を抑えるために導入口１７ａ及び排出口１７ｂを介して冷却水が提供される。また前記電極ベース１３は、スパッタ電源１８の一端に接続され、前記真空容器３がスパッタ電源１８の他端に接続される。尚、スパッタ電源１８は、直流又は高周波電源である。また、前記スパッタカソード７は、駆動モータ１９によって回転する。また、前記スパッタカソード７は、スパッタカソード７の回転軸Ｂの延長線上が、基板ホルダ４の回転軸Ｃの延長線上と基板５の中心で交わるように設定され、スパッタカソード７の回転により、前記回転軸Ｂの周りをターゲット６の中心軸Ａが旋回する。

以上の構成により、薄膜を形成したい基板５を基板ホルダ４に設置して、真空容器３内を排気して真空空間２を画成し、前記基板ホルダ４を所定の速度で回転させると共に、スパッタ用ガスで真空空間２内に導入し、前記スパッタカソード７及び基板５間に高圧電圧を印加して、ターゲット６からスパッタ粒子を飛散させると共に、スパッタカソード７を基板５に対して所定の速度で回転させ、前記基板５に薄膜を形成するものである。

これによって、ターゲット６が基板５に対して旋回運動するため、スパッタ粒子の入射角度を変化させることができるので、良好な薄厚分布及びカバレージ分布を得ることができる。したがって常に最適成膜分布を得ることを可能としていることから量産における安定生産に貢献できるものである。

本願発明の実施例に係るスパッタ装置の概略構成図である。

符号の説明

１スパッタ装置
２真空空間
３真空容器
４基板ホルダ
５基板
６ターゲット
７スパッタカソード

Claims

真空室内に回転自在に設置された基板ホルダと、該基板ホルダ上に載置された基板と、該基板に薄膜を形成するためのターゲットと、該ターゲットが搭載される回転可能なスパッタカソードとを少なくとも具備し、前記ターゲットをスパッタして前記基板に薄膜を形成するスパッタ装置において、
前記スパッタカソードを基板に対して傾斜させると共に、前記ターゲットの中心を前記スパッタカソードの回転軸に対して偏心させたことを特徴とするスパッタ装置。
前記スパッタカソードは、前記ターゲット背面に設けられる冷却手段と、前記ターゲットに磁界を発生させるマグネットと、前記ターゲットの周辺に配設されるアースシールドとを少なくとも具備し、回転手段によって回転自在であることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
前記スパッタカソードの回転軸の延長線は、前記基板ホルダの回転軸の延長線と、基板の略中心の位置において交差することを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタ装置。