JP5653257B2 - スパッタリング装置及びスパッタリング方法 - Google Patents

Description

本発明は、スパッタリング装置及びスパッタリング方法に関する。

現在、フラットパネルディスプレイ技術が発展し、薄型テレビとしての市場が確立されるに至って、大型テレビの製造コストや生産コストを引き下げるために、ガラス基板の大型化が進んでおり、大面積のガラス基板に均一な膜厚で薄膜を形成する技術が求められている。

図８は従来のスパッタリング装置１００の内部構成図である。従来のスパッタリング装置１００は、真空槽１１１と、真空槽１１１内に配置された細長の複数のカソード電極１２２₁、１２３₁〜１２２_n、１２３_nと、カソード電極１２２₁、１２３₁〜１２２_n、１２３_n上に配置されたターゲット１２４₁、１２５₁〜１２４_n、１２５_nとを有している（以下、ｎは２以上の自然数を示す）。

カソード電極１２２₁、１２３₁〜１２２_n、１２３_nは、長手方向が互いに平行で、各カソード電極１２２₁、１２３₁〜１２２_n、１２３_n上のターゲット１２４₁、１２５₁〜１２４_n、１２５_nのスパッタされる面が同一平面に位置し、隣り合うターゲット１２４₁、１２５₁〜１２４_n、１２５_nの側面が対面するように並んで配置されている。
隣接する二個のターゲットをターゲット組１２１₁〜１２１_nにすると、ターゲット組１２１₁〜１２１_nは一列に並べられている。

一組のターゲット組内の二個のターゲットに電源装置１３１₁〜１３１_nからカソード電極１２２₁、１２３₁〜１２２_n、１２３_nを介して互いに逆極性の電圧を交互に印加すると、二個のターゲット間に放電が生じて、真空槽１１１内のスパッタリングガスがプラズマ化され、プラズマ中のイオンは負電圧が印加されたターゲットに入射してターゲットをスパッタする。一組のターゲット組内の二個のターゲットに負電圧は交互に印加され、二個のターゲットは交互にスパッタされる。ターゲットから放出された粒子は基板１４１に到達して薄膜が形成される。

各ターゲット１２４₁、１２５₁〜１２４_n、１２５_nの負電圧の印加期間を同一にし、印加電圧の大きさを同一にすると、図９を参照し、基板１４１表面のうち前記一列の両端よりも内側に位置するターゲット組１２１₂〜１２１_n-1と対面する範囲（以下、中央領域と呼ぶ）では均一な膜厚の薄膜が形成されるが、前記一列の端に位置するターゲット組１２１₁、１２１_nと対面する範囲（以下、端部領域と呼ぶ）では、端に近いほど近傍に位置するターゲットの数が少なくなるため、到達する粒子の量が少なくなり、薄膜の膜厚が薄くなるという問題があった。

端部領域の膜厚を増やすために、前記一列の端に位置するターゲット組１２１₁、１２１_nに印加する電圧の大きさを増加させると、図１０を参照し、前記一列の端の方のターゲット１２４₁、１２５_nと対面する範囲の膜厚は増加するが、他方のターゲット１２５₁、１２４_nと対面する範囲の膜厚も一緒に増加し、中央領域より膜厚が厚い部分が生じてしまうという問題があった。

特開２００５−２９０５５０号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基板の端部に均一な膜厚の薄膜を形成できるスパッタリング装置及びスパッタリング方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置された細長の複数のカソード電極と、細長形状であり、各前記カソード電極上に、長手方向が各前記カソード電極の長手方向に沿って配置されたターゲットとを有し、各前記カソード電極は、長手方向が互いに平行で、各前記カソード電極上の前記ターゲットのスパッタされる面が同一平面に位置し、前記ターゲットの側面が対面するように並んで配置され、前記ターゲットのうち、隣接する二個の前記ターゲットを一組のターゲット組とすると、スパッタリングが行われるオン電圧と、スパッタリングが停止するオフ電圧とを、前記カソード電極を介して、一組の前記ターゲット組内の二個の前記ターゲットに交互に印加する電源装置が設けられ、前記電源装置は、一組の前記ターゲット組内では、少なくとも一個の前記ターゲットに前記オフ電圧を印加するスパッタリング装置であって、前記ターゲット組と前記ターゲットとは一列に並べられており、前記電源装置により、前記一列の端に位置する前記ターゲット組内では、前記一列の端の方に位置する前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間が、他方の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも長くされ、前記一列の端に位置する前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間は、他の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも長くされ、前記一列の端より一つ内側の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間は、他の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも短くされたスパッタリング装置である。
本発明はスパッタリング装置であって、前記ターゲット組の前記オン電圧と前記オフ電圧とを繰り返す周期は互いに同じ長さにされたスパッタリング装置である。
本発明はスパッタリング装置であって、前記一列の両端の前記ターゲット組の間の前記ターゲット組では、前記オン電圧の印加期間は同一にされたスパッタリング装置である。
本発明はスパッタリング装置であって、前記真空槽は接地電位に接続され、前記オン電圧は負電圧、前記オフ電圧は正電圧又は接地電位にされたスパッタリング装置である。
本発明はスパッタリング装置であって、前記ターゲットのうち、前記一列の両端よりも内側に位置する前記ターゲットと対面する基板が配置される基板ホルダーを有し、前記一列の端に位置する前記ターゲットは、少なくとも一部が前記基板と対面する範囲よりも外側に位置されたスパッタリング装置である。
本発明は、長手方向が互いに平行で、スパッタされる面が同一平面に位置し、側面が対面するように並んで真空槽内に配置された細長形状の複数のターゲットのうち、隣接する二個の前記ターゲットを一組のターゲット組にすると、スパッタリングが行われるオン電圧とスパッタリングが停止するオフ電圧とを、一組の前記ターゲット組内の二個の前記ターゲットに交互に印加して前記ターゲットをスパッタし、前記真空槽内に配置された基板に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、前記ターゲット組と前記ターゲットとは一列に並べられており、前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する際には、前記一列の端に位置する前記ターゲット組内では、前記一列の端の方に位置する前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間を、他方の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも長くし、前記一列の端に位置する前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間は、他の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも長くし、前記一列の端より一つ内側の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間は、他の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも短くするスパッタリング方法である。
本発明はスパッタリング方法であって、前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する際には、前記ターゲット組の前記オン電圧と前記オフ電圧とを繰り返す周期を互いに同じ長さにするスパッタリング方法である。
本発明はスパッタリング方法であって、前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する際には、前記一列の両端の前記ターゲット組の間の前記ターゲット組では、前記オン電圧の印加期間を同一にするスパッタリング方法である。
本発明はスパッタリング方法であって、前記真空槽を接地電位に接続しておき、前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する際には、前記オン電圧は負電圧、前記オフ電圧は正電圧又は接地電位にするスパッタリング方法である。
本発明はスパッタリング方法であって、前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する前に、前記基板を前記一列の両端よりも内側に位置する前記ターゲットと対面させ、前記一列の端に位置する前記ターゲットの少なくとも一部を前記基板と対面する範囲よりも外側に位置させるスパッタリング方法である。

基板の端部に均一な膜厚の薄膜を形成できるので、大型基板の生産性が向上する。

本発明のスパッタリング装置の内部構成図 ターゲットとカソード電極の平面図 磁石装置の構造を説明するための模式図 一列の両端のターゲット組の間のターゲット組に印加する電圧のタイミングチャート 一列の端に位置するターゲット組に印加する電圧のタイミングチャート 本発明による薄膜の膜厚分布を説明するための模式図 ターゲットの長手方向に沿った測定位置とシート抵抗規格値との関係を示すグラフ 従来のスパッタリング装置の内部構成図 従来技術による薄膜の膜厚分布を説明するための模式図 一列の端に位置するターゲット組の電圧値を増加させた場合の薄膜の膜厚分布を説明するための模式図

＜スパッタリング装置の構造＞
本発明のスパッタリング装置の構造を説明する。
図１はスパッタリング装置１０の内部構成図である。

スパッタリング装置１０は、真空槽１１と、真空槽１１内に配置された細長の複数のカソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_nと、細長形状であり、各カソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_n上に、長手方向が各カソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_nの長手方向に沿って配置されたターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nとを有している。

図２はターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nとカソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_nの平面図である。
ここでは各ターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nは互いに同形状であり、互いに同じ大きさである。ターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nは導電性材料でもよいし絶縁性材料でもよい。

各カソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_nは、長手方向が互いに平行で、各カソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_n上のターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nのスパッタされる面が同一平面に位置し、隣り合うターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nの側面が対面するように並んで配置されている。

ここでは各ターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nの長手方向の一端は長手方向に対して直角な一の直線上に位置し、他端は長手方向に対して直角な他の一の直線上に位置するように揃えられている。
また隣り合うターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nの側面の間は同一間隔空けられている。
ターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nのうち、隣接する二個のターゲットを一組のターゲット組にすると、ターゲット組は一列に並べられている。符号２１₁〜２１_nはターゲット組を示している。

図１を参照し、スパッタリング装置１０には、スパッタリングが行われるオン電圧と、スパッタリングが停止するオフ電圧とを、カソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_nを介して、一組のターゲット組内の二個のターゲットに交互に印加する電源装置３０が設けられている。

本実施例では、電源装置３０は複数の補助電源３１₁〜３１_nを有している。各補助電源３１₁〜３１_nはそれぞれ異なるターゲット組２１₁〜２１_nの二個のターゲットが配置された二個のカソード電極に電気的に接続されている。

電源装置３０は、一組のターゲット組内では、少なくとも一個のターゲットにオフ電圧を印加するようになっている。すなわち、一組のターゲット組内では、一方のターゲットにオン電圧が印加されている間は他方のターゲットにはオフ電圧が印加される。

ここでは真空槽１１は接地電位に接続され、オン電圧は負電圧であり、オフ電圧は正電圧にされている。そのため、真空槽１１内にプラズマが生成されると、プラズマ中の陽イオンは、オン電圧を印加されたターゲットに入射してスパッタするようになっている。
なお、ここではオフ電圧は正電圧であったが、オフ電圧は接地電位でもよいし、オフ電圧の印加期間中に接地電位から正電圧又は正電圧から接地電位に変化させもよい。

図４は前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1に印加する電圧のタイミングチャートであり、符号５１は一組のターゲット組内の二つのターゲットのうち一方に印加する電圧の時間変化を示し、符号５２は他方に印加する電圧の時間変化を示す。

ここでは前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1では、一組のターゲット組内の一方のターゲットのオン電圧の印加期間Ｔ₁は、他方のターゲットのオン電圧の印加期間Ｔ₂と同じにされている。また一組のターゲット組内の二つのターゲットでは、オン電圧の大きさとオフ電圧の大きさはそれぞれ同一にされている。そのため、一組のターゲット組内の二つのターゲットのスパッタ量は同一になる。

また、オン電圧の印加期間Ｔ₁、Ｔ₂は前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1を通して同一にされており、オン電圧の大きさとオフ電圧の大きさもそれぞれ前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1を通して同一にされている。

そのため、前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1では、各ターゲットのスパッタ量は同一になり、後述する基板ホルダー４２に基板４１を保持させると、基板４１表面のうち前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1と対面する範囲（以下、中央領域と呼ぶ）では単位面積当たり同一量の粒子が到達し、均一な膜厚の薄膜が形成されるようになっている。

図５は前記一列の端に位置するターゲット組２１₁、２１_nに印加する電圧のタイミングチャートであり、符号５３は一組のターゲット組内の二つのターゲットのうち前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁、２５_nに印加する電圧の時間変化を示し、符号５４は他方２５₁、２４_nに印加する電圧の時間変化を示す。

電源装置３０により、前記一列の端に位置するターゲット組２１₁、２１_n内では、前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁、２５_nのオン電圧の印加期間Ｔ₃が、他方のターゲット２５₁、２４_nのオン電圧の印加期間Ｔ₄よりも長くされている。また一組のターゲット組内の二つのターゲットでは、オン電圧の大きさは同一にされ、オフ電圧の大きさも同一にされている。そのため、後述するように、前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁、２５_nのスパッタ量は、他方のターゲット２５₁、２４_nのスパッタ量より多くなっている。

また、各ターゲット組２１₁〜２１_nのオン電圧とオフ電圧の周期は互いに同じ長さにされ、前記一列の端に位置するターゲット２４₁、２５_nのオン電圧の印加期間Ｔ₃は、他のターゲット２５₁〜２４_nのオン電圧の印加期間Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₄よりも長くされている。そのため、オン電圧の大きさとオフ電圧の大きさがそれぞれ各ターゲット組２１₁〜２１_nを通して同一ならば、前記一列の端に位置するターゲット２４₁、２５_nのスパッタ量は、他のターゲット２５₁〜２４_nのスパッタ量より多くなる。

図１を参照し、スパッタリング装置１０は、ターゲットのうち、前記一列の両端よりも内側に位置するターゲット２５₁〜２４_nと対面する基板４１が配置される基板ホルダー４２を有している。
前記一列の端に位置するターゲット２４₁、２５_nは、少なくとも一部が基板４１と対面する範囲よりも外側に位置されている。すなわち、基板４１の表面はターゲット２４₁〜２５_nと対面する範囲の内側に含まれており、ターゲット２４₁〜２５_nと対面する範囲の外側にはみ出さないようになっている。

＜スパッタリング方法＞
上述のスパッタリング装置１０を用いた成膜方法を説明する。
前記一列の端に位置するターゲット組２１₁、２１_n内において、前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁、２５_nのオン電圧の印加期間Ｔ₃と他方のターゲット２５₁、２４_nのオン電圧の印加期間Ｔ₄との割合を、基板４１表面に形成される薄膜のうち前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁、２５_nと対面する範囲の膜厚と、他方のターゲット２５₁、２４_nと対面する範囲の膜厚とが同一になるように、前記一列の端の方に位置するターゲットのオン電圧の印加期間Ｔ₃の方が他方のオン電圧の印加期間Ｔ₄よりも長くなる値に、シミュレーションや試験によりあらかじめ定めておく。

スパッタリング装置１０は、真空槽１１内を真空排気する真空排気装置１２と、真空槽１１内にスパッタリングガスを供給するガス供給部１３とを有している。
真空排気装置１２により真空槽１１内を真空排気して真空雰囲気を形成する。以後真空排気装置１２による真空排気を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。

真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、真空槽１１内に基板４１を基板ホルダー４２に保持させた状態で搬入し、ターゲットのうち前記一列の両端よりも内側に位置するターゲット２５₁〜２４_nのスパッタされる面と対面する位置で静止させる。前記一列の端に位置するターゲット２４₁、２５_nは、少なくとも一部が基板４１と対面する範囲よりも外側に位置される。
ガス導入部から真空槽１１内にスパッタリングガスを導入する。ここではスパッタリングガスにＡｒガスを使用する。

電源装置３０からオン電圧とオフ電圧とをカソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_nを介してターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nに交互に印加する。一組のターゲット組内では、少なくとも一個のターゲットにオフ電圧を印加する。
各ターゲット組２１₁〜２１_nのオン電圧とオフ電圧の周期を互いに同じにし、ここでは０．１ｋＨｚ〜５ｋＨｚの周期にする。

また少なくとも前記一列の両端より内側のターゲット組２１₂〜２１_n-1では、オン電圧の大きさを同一にし、オフ電圧の大きさを同一にする。
一組のターゲット組内の隣接する二つのターゲットに互いに逆極性の電圧を印加すると、二つのターゲットの表面の間で放電が発生し、導入されたスパッタリングガスがプラズマ化される。

カソード電極２２₁、２３₁〜２２_n、２３_nのうちターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nが配置された表面とは逆の裏面側には磁石装置２６₁、２７₁〜２６_n、２７_nが配置されている。
各磁石装置２６₁、２７₁〜２６_n、２７_nの構造は互いに同じであり、符号２６₁の磁石装置で代表して説明する。

図３は磁石装置２６₁の構造を説明するための模式図である。
磁石装置２６₁は環状にされた第一の磁石２６ａと、第一の磁石２６ａのリングの内側に配置された第二の磁石２６ｂとを有している。第一、第二の磁石２６ａ、２６ｂはそれぞれ厚み方向の両端に磁極を有している。

第一、第二の磁石２６ａ、２６ｂは、互いに逆極性の磁極をカソード電極２２₁の裏面に向けられており、カソード電極２２₁とは逆側の面には磁石板２６ｃが密着して固定されている。
ここでは第一の磁石２６ａのＮ極と第二の磁石２６ｂのＳ極がカソード電極２２₁の裏面と対面されているが、第一の磁石２６ａのＳ極と第二の磁石２６ｂのＮ極がカソード電極２２₁の裏面と対面されていてもよい。

第一、第二の磁石２６ａ、２６ｂの間にはターゲット２４₁の表面を通る磁力線が形成され、プラズマ中のイオンは磁力線に捕捉される。
ターゲット２４₁にオン電圧が印加されると、プラズマ中のイオンは磁力線に捕捉されながらターゲット２４₁の表面に入射して、ターゲット２４₁をスパッタする。

磁石装置２６₁には磁石移動装置２９が設けられている。磁石移動装置２９はモーターであり、動力を磁石装置２６₁に伝達して、磁石装置２６₁をターゲット２４₁表面と平行な平面内で移動できるように構成されている。

ターゲット２４₁表面のうち磁束密度の高い部分では低い部分よりスパッタ量が大きくなるが、磁石移動装置２９により磁石装置２６₁を移動させて、磁束密度の高い部分をターゲット２４₁表面内で移動させると、ターゲット２４₁表面内ではスパッタ量に差が生じず、ターゲット２４₁表面が均一にスパッタされる。
図１を参照し、スパッタされたターゲット２４₁、２５₁〜２４_n、２５_nの粒子は基板４１表面に到達して付着し、基板４１表面に薄膜が形成される。

図４を参照し、前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1では、一組のターゲット組内の一方のターゲットのオン電圧の印加期間Ｔ₁を、他方のターゲットのオン電圧の印加期間Ｔ₂と同じにする。すると、一組のターゲット組内の隣接する二つのターゲットのスパッタ量は互いに同じになる。

また、オン電圧の印加期間を前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1を通して同一にする。すると、前記一列の両端のターゲット組の間のターゲット組２１₂〜２１_n-1の各ターゲットのスパッタ量は互いに同じになる。

基板４１表面はターゲットのうち前記一列の両端よりも内側に位置するターゲット２５₁〜２４_nと対面されており、基板４１表面のうち前記中央領域には単位面積当たり同一量の粒子が到達して付着し、前記中央領域には均一な膜厚の薄膜が形成される。

図５を参照し、前記一列の端に位置するターゲット組２１₁、２１_n内では、前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁、２５_nのオン電圧の印加期間Ｔ₃を、他方のターゲット２５₁、２４_nのオン電圧の印加期間Ｔ₄よりも長い所定の長さにする。

すると、前記一列の端に位置するターゲット２４₁、２５_nのスパッタ量は従来より増加し、前記一列の端より一つ内側のターゲット２５₁、２４_nのスパッタ量は従来より減少する。各ターゲット２４₁〜２５_nから放出された粒子の重ね合わせの効果により、基板４１表面のうち前記一列の端に位置するターゲット２４₁、２５_nと対面する範囲の粒子到達量と前記一列の端より一つ内側のターゲット２５₁、２４_nと対面する範囲の粒子到達量が同一になり、前記端部領域には均一な膜厚の薄膜が形成される。

各ターゲット組２１₁〜２１_nのオン電圧とオフ電圧の周期は互いに同じ長さであり、前記一列の端に位置するターゲット２４₁、２５_nのオン電圧の印加期間Ｔ₃は他のターゲット２５₁〜２４_nのオン電圧の印加期間Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₄よりも長く、前記一列の端より一つ内側のターゲット２５₁、２４_nのオン電圧の印加期間Ｔ₄は他のターゲット２４₁、２４₂〜２５_n-1、２５_nのオン電圧の印加期間Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃よりも短くなる。

前記端部領域と前記中央領域にそれぞれ均一な膜厚の薄膜が形成できても、ターゲット２４₁〜２５_n表面と基板４１表面との間の間隔や、ターゲット２４₁〜２５_nと基板４１の形状、大きさ等の条件により、前記端部領域の薄膜の膜厚と前記中央領域の薄膜の膜厚との間に差が生じる場合がある。

前記端部領域の薄膜の膜厚が前記中央領域の薄膜の膜厚より薄い場合には、前記一列の端に位置するターゲット組２１₁、２１_nに印加する電圧の大きさを増加させる。すると、前記一列の端に位置するターゲット組２１₁、２１_nのスパッタ量が増加し、前記端部領域の膜厚が増加して、前記端部領域と前記中央領域の膜厚の差が縮まる。
または前記一列の両端より内側のターゲット組２１₂〜２１_n-1に印加する電圧の大きさを減少させて、前記中央領域の膜厚を減少させ、前記端部領域と前記中央領域の膜厚の差を縮めてもよい。

前記端部領域の薄膜の膜厚が前記中央領域の薄膜の膜厚より厚い場合には、前記一列の端に位置するターゲット組２１₁、２１_nに印加する電圧の大きさを減少させる。すると、前記一列の端に位置するターゲット組２１₁、２１_nのスパッタ量が減少し、前記端部領域の膜厚が減少して、前記端部領域と前記中央領域の膜厚の差が縮まる。
または前記一列の両端より内側のターゲット組２１₂〜２１_n-1に印加する電圧の大きさを増加させて、前記中央領域の膜厚を増加させ、前記端部領域と前記中央領域の膜厚の差を縮めてもよい。
このようにして、基板４１表面のうち前記端部領域と前記中央領域には互いに同じ膜厚の薄膜が形成される。

前記一列の一端に位置するターゲット組２１₁のカソード電極２２₁、２３₁に長手方向の長さが２２００ｍｍのＣｕ（銅）のターゲット２４₁、２５₁をそれぞれ配置した。
電源装置３０のオン電圧とオフ電圧の周期を１ｋＨｚに設定し、前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁のオン電圧の印加期間Ｔ₃を０．５ｍｓｅｃ、他方のターゲット２５₁のオン電圧の印加期間Ｔ₄を０．５ｍｓｅｃに設定した。一周期に対する前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁のオン電圧の印加期間Ｔ₃をデューティー比と呼ぶと、デューティー比は５０％である。

真空槽１１内を真空排気して真空雰囲気を形成した後、真空槽１１内に基板４１を搬入し、前記一列の両端よりも内側に位置するターゲット２５₁〜２４_nと対面する位置で静止させる。このとき前記一列の端に位置するターゲット２４₁、２５_nの少なくとも一部は基板４１と対面する範囲よりも外側に位置される。

真空槽１１内にＡｒガスを導入し、電源装置３０から前記一端に位置するターゲット組２１₁の二つのターゲット２４₁、２５₁だけに交互にオン電圧とオフ電圧とを印加してスパッタリングを行って、基板４１の表面にＣｕの薄膜を形成した。
薄膜を形成した後、ターゲット２４₁、２５₁への電圧印加を停止し、真空槽１１内へのＡｒガスの導入を停止し、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら基板４１を真空槽１１の外側に搬出した。

次いで、基板４１表面のうち前記一端に位置するターゲット組２１₁内の端の方のターゲット２４₁と対面していた範囲のシート抵抗と、他方のターゲット２５₁と対面していた範囲のシート抵抗を、ターゲット２４₁、２５₁の長手方向に沿った複数の測定位置で測定した。
測定したシート抵抗を１．２Ω／□で割ってシート抵抗規格値［％］を得た。測定結果を図７に示す。なお、薄膜はＣｕ膜であり、シート抵抗規格値は薄膜の膜厚に反比例する。

次いで、前記一端に位置するターゲット組２１₁の二個のターゲットのうち、前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁のオン電圧の印加期間Ｔ₃を０．６ｍｓｅｃ、他方のターゲット２５₁のオン電圧の印加期間Ｔ₄を０．４ｍｓｅｃに変更し（デューティー比は６０％である）、上述の成膜工程と測定工程とを繰り返した。測定結果を図７に重ねて示す。

さらに、前記一端に位置するターゲット組２１₁の二個のターゲットのうち、前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁のオン電圧の印加期間Ｔ₃を０．７ｍｓｅｃ、他方のターゲット２５₁のオン電圧の印加期間Ｔ₄を０．３ｍｓｅｃに変更し（デューティー比は７０％である）、上述の成膜工程と測定工程とを繰り返した。測定結果を図７に重ねて示す。

図７の測定結果を見ると、デューティー比を大きくするほど、すなわち前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁のオン電圧の印加期間Ｔ₃を長くし、他方のターゲット２５₁のオン電圧の印加期間Ｔ₄を短くするほど、前記一列の端の方に位置するターゲット２４₁と対面する範囲のシート抵抗規格値を小さく（すなわち薄膜の膜厚を厚く）でき、他方のターゲット２５₁と対面する範囲のシート抵抗規格値を大きく（すなわち薄膜の膜厚を薄く）できることが分かる。

図７ではデューティー比が５０％のときに前記一端に位置するターゲット組２１₁の二つのターゲットとそれぞれ対面する範囲のシート抵抗規格値の差が最も小さくなるが、前記一端に位置するターゲット組２１₁だけではなく、他のターゲット組２１₂〜２１_nも一緒にスパッタすると、各ターゲットから放出された粒子の重ね合わせの効果により、端から離れるほど膜厚が増加し、デューティー比が５０％では前記一端に位置するターゲット組２１₁の二つのターゲットとそれぞれ対面する範囲のシート抵抗規格値の差が広がり、一方、デューティー比が６０％又は７０％ではその差が縮まる。

１０……スパッタリング装置
１１……真空槽
２１₁〜２１_n……ターゲット組
２２₁、２３₁〜２２_n、２３_n……カソード電極
２４₁、２５₁〜２４_n、２５_n……ターゲット
３０……電源装置
４１……基板
４２……基板ホルダー

Claims (10)

1. 真空槽と、
   前記真空槽内に配置された細長の複数のカソード電極と、
   細長形状であり、各前記カソード電極上に、長手方向が各前記カソード電極の長手方向に沿って配置されたターゲットとを有し、
   各前記カソード電極は、長手方向が互いに平行で、各前記カソード電極上の前記ターゲットのスパッタされる面が同一平面に位置し、前記ターゲットの側面が対面するように並んで配置され、
   前記ターゲットのうち、隣接する二個の前記ターゲットを一組のターゲット組とすると、スパッタリングが行われるオン電圧と、スパッタリングが停止するオフ電圧とを、前記カソード電極を介して、一組の前記ターゲット組内の二個の前記ターゲットに交互に印加する電源装置が設けられ、
   前記電源装置は、一組の前記ターゲット組内では、少なくとも一個の前記ターゲットに前記オフ電圧を印加するスパッタリング装置であって、
   前記ターゲット組と前記ターゲットとは一列に並べられており、前記電源装置により、前記一列の端に位置する前記ターゲット組内では、前記一列の端の方に位置する前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間が、他方の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも長くされ、
   前記一列の端に位置する前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間は、他の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも長くされ、
   前記一列の端より一つ内側の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間は、他の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも短くされたスパッタリング装置。
2. 前記ターゲット組の前記オン電圧と前記オフ電圧とを繰り返す周期は互いに同じ長さにされた請求項１記載のスパッタリング装置。
3. 前記一列の両端の前記ターゲット組の間の前記ターゲット組では、前記オン電圧の印加期間は同一にされた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
4. 前記真空槽は接地電位に接続され、前記オン電圧は負電圧、前記オフ電圧は正電圧又は接地電位にされた請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
5. 前記ターゲットのうち、前記一列の両端よりも内側に位置する前記ターゲットと対面する基板が配置される基板ホルダーを有し、
   前記一列の端に位置する前記ターゲットは、少なくとも一部が前記基板と対面する範囲よりも外側に位置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
6. 長手方向が互いに平行で、スパッタされる面が同一平面に位置し、側面が対面するように並んで真空槽内に配置された細長形状の複数のターゲットのうち、隣接する二個の前記ターゲットを一組のターゲット組にすると、
   スパッタリングが行われるオン電圧とスパッタリングが停止するオフ電圧とを、一組の前記ターゲット組内の二個の前記ターゲットに交互に印加して前記ターゲットをスパッタし、前記真空槽内に配置された基板に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、
   前記ターゲット組と前記ターゲットとは一列に並べられており、前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する際には、前記一列の端に位置する前記ターゲット組内では、前記一列の端の方に位置する前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間を、他方の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも長くし、
   前記一列の端に位置する前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間は、他の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも長くし、
   前記一列の端より一つ内側の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間は、他の前記ターゲットの前記オン電圧の印加期間よりも短くするスパッタリング方法。
7. 前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する際には、前記ターゲット組の前記オン電圧と前記オフ電圧とを繰り返す周期を互いに同じ長さにする請求項６記載のスパッタリング方法。
8. 前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する際には、前記一列の両端の前記ターゲット組の間の前記ターゲット組では、前記オン電圧の印加期間を同一にする請求項６又は請求項７のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
9. 前記真空槽を接地電位に接続しておき、前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する際には、前記オン電圧は負電圧、前記オフ電圧は正電圧又は接地電位にする請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
10. 前記ターゲットに前記オン電圧と前記オフ電圧とを印加する前に、前記基板を前記一列の両端よりも内側に位置する前記ターゲットと対面させ、前記一列の端に位置する前記ターゲットの少なくとも一部を前記基板と対面する範囲よりも外側に位置させる請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載のスパッタリング方法。
    

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