JP7193369B2

JP7193369B2 - スパッタリング装置

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Publication number: JP7193369B2
Application number: JP2019022631A
Authority: JP
Inventors: 慶一郎浅川
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2039-02-12
Also published as: JP2020128587A

Description

本発明は、ターゲットが設けられる真空チャンバを有し、この真空チャンバ内でターゲットに対向させて処理すべき基板をセットし、プラズマ雰囲気を形成してターゲットをスパッタリングすることでターゲットから飛散するスパッタ粒子を基板表面に付着、堆積させて所定の薄膜を成膜するスパッタリング装置に関し、より詳しくは、基板表面に予め形成されたビアホールやトレンチといった凹部の内面を含む基板表面にカバレッジ良く且つ膜厚分布の面内均一性良く成膜するに適したものに関する。

半導体デバイスの製造工程には、例えば、表面にビアホールやトレンチといった凹部を形成したシリコンウエハを処理すべき基板とし、その凹部内面（内側壁及び底面）を含む基板の表面にシード層としてのＣｕ膜を成膜する工程があり、この成膜工程にはスパッタリング装置が一般に利用されている。このようなスパッタリング装置の中には、その凹部の側壁部分まで良好なカバレッジで成膜できるように、基板面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とし、基板中心をターゲット中心からＸ軸方向一方にオフセットさせて基板を保持するステージと、このステージをＺ軸周りに回転駆動する駆動手段と、ターゲットと基板との間の空間に設けられる半円板状の遮蔽板とを備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

上記従来例のものでは、ターゲットと基板の偏心距離が基板半径に一致し、また、遮蔽板が基板の中心位置を含む半分の面積の外側領域を覆っている。ここで、ターゲットがスパッタリングされたとき、ターゲット表面から所定の余弦則に従ってスパッタ粒子が飛散するが、図４に示すように、基板中心Ｓｃがオフセットされる方向をＸ軸プラス方向、その逆方向をＸ軸マイナス方向とし、ターゲット中心Ｔｃと基板中心Ｓｃとの間の距離をＤとした場合、カバレッジは次のようになる。即ち、例えば、距離Ｄが基板Ｓｗの半径Ｒに等しい場合、ターゲット中心Ｔｃの直下にあたるターゲットの両外周から基板の外周位置（図４中、３で示す位置）に向けて夫々飛散するスパッタ粒子では、そのＸ軸プラス方向の入射角度θ１とＸ軸マイナス方向の入射角度θ２が互いに等しく、基板Ｓｗの凹部内側壁の膜厚の差は少なくなって対称性が良いカバレッジが得られる。

他方、基板Ｓｗの中央と外周の間の範囲、例えば、半径Ｒの１／２の位置（図４中、２で示す位置）では、Ｘ軸プラス方向の入射角度θ３は小さくなる一方で、Ｘ軸マイナス方向の入射角度θ４は大きくなり、カバレッジに非対称性を生じる。また、距離Ｄが基板Ｓｗの半径Ｒの１／２に等しい場合、ターゲット中心Ｔｃの直下にあたる半径Ｒの１／２の位置の非対称は解消するが、その場合、基板Ｓｗの外周位置に非対称が生じるため、基板Ｓｗ全面で非対称性の小さいカバレッジを得ることはできなかった。また、基板中心Ｓｃ上の位置（図４中、１で示す位置）では、Ｘ軸プラス方向からのスパッタ粒子の飛散は遮蔽され、Ｘ軸マイナス方向からの入射になるが、回転しているためにカバレッジは非対称にはならないが、入射角度θ５は大きくなるため、オーバーハングを生じ、また、ボトムカバレッジが悪化する問題がある。

特開２００３－１６０８６３号公報

本発明は、以上の点に鑑み、対称性のある良好なカバレッジで、しかも、膜厚分布の面内均一性良く成膜できるスパッタリング装置を提供することをその課題とするものである。

上記課題を解決するために、ターゲットが設けられる真空チャンバを有し、この真空チャンバ内でターゲットに対向させて処理すべき基板をセットし、プラズマ雰囲気を形成してターゲットをスパッタリングすることでターゲットから飛散するスパッタ粒子を基板表面に付着、堆積させて所定の薄膜を成膜する本発明のスパッタリング装置は、基板面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とし、基板中心をターゲット中心からＸ軸方向一方にオフセットさせた状態で基板を保持するステージと、ステージをＺ軸回りに回転駆動する駆動手段と、基板とターゲットとの間の空間でターゲットに正対させて設けられ、Ｚ軸方向に貫通する複数個の開口を有してターゲットから飛散するスパッタ粒子のうちＺ軸方向に対して所定角を超えて基板の表面に斜入射するものを規制するコリメータとを備え、基板中心がオフセットされる方向をＸ軸プラス方向、その逆方向をＸ軸マイナス方向とし、各開口のうち基板中心とターゲット中心との間の中心間距離の半分より短いＸ軸方向長さを持つものを第１開口、中心間距離と同等以上のＸ軸方向長さを持つものを第２開口として、いずれかの第１開口を起点開口とし、ターゲットに正対させてコリメータを配置した状態で、起点開口が、その長さ方向一端が基板中心上に位置してＸ軸マイナス方向でＸ軸に対称に延在し、この起点開口に隣接してＸ軸マイナス方向に複数個の第１開口が存すると共にＸ軸マイナス方向の一端に位置する第１開口がターゲット中心を跨ぎ、このターゲット中心を跨ぐ第１開口にＸ軸マイナス方向に隣接させて第２開口が存することを特徴とする。

以上によれば、ターゲットに正対させて複数個の開口を形成したコリメータを配置し、このとき、複数個の第１開口をターゲット中心からＸ軸マイナス方向に列設されているため、ターゲットをスパッタリングしたとき、基板の中央領域においては、ターゲットのＸ軸プラス方向及びＸ軸マイナス方向から夫々飛散するスパッタ粒子のうち、Ｚ軸方向に対して所定角を超えて基板の表面に斜入射するものが規制される（言い換えると、Ｚ軸方向に対して所定の角度範囲内のスパッタ粒子のみが基板に到達する）。このため、処理すべき基板が表面にビアホールやトレンチといった凹部を形成したものであるような場合でも、凹部内側壁の膜厚に差が生じる所謂カバレッジの非対称性を小さくすることができる。しかも、ターゲット中心を跨ぐ第１開口にＸ軸マイナス方向に隣接させて大面積の第２開口が存するため、基板の外縁領域においては、特にターゲットのＸ軸マイナス方向から飛散するスパッタ粒子の多くを取り込みながら、Ｘ軸プラス方向から飛散するスパッタ粒子のうちＺ軸方向に対して所定角を超えて基板の表面に斜入射するものが規制されることで、上記と同様に、所謂カバレッジの非対称性を小さくできる。なお、第１開口のＸ軸方向長さや、この長さに対する第１開口のＺ軸方向長さの比は、例えば、ターゲット種（即ち、ターゲットをスパッタリングしたときの飛散分布）に応じて適宜設定することができる。

ここで、上記のようにスパッタリング装置を構成した場合、比較的面積の小さい第１開口に対向する基板の中央領域では、多くのスパッタ粒子の基板表面への到達が規制されるため、基板の外縁領域に比較して膜厚が薄くなり易い。本発明においては、前記第１開口より短いＸ軸方向長さを持つものを第３開口とし、前記起点開口のＸ軸プラス方向側に隣接させて第３開口が存することが好ましい。これによれば、基板の中央領域に対してのみ、第１開口より更に角度範囲が規制されたスパッタ粒子を到達させることで、所謂カバレッジの非対称性を小さくできるという機能を損なうことなく、膜厚分布の面内均一性を向上することができ、有利である。

また、本発明においては、前記第１開口と同等の開口面積を持つものを第４開口とし、前記起点開口及び前記第１開口のＹ軸方向両側に夫々複数個の第４開口が隣接して存することが好ましい。これにより、所謂カバレッジの非対称性を小さくしながら、膜厚分布の面内均一性を向上できるという機能を損なうことなく、成膜レートを向上することができ、有利である。なお、カバレッジの非対称性や、膜厚分布の面内均一性を調整するために、前記ステージをＸ軸方向に移動可能な移動手段を更に備えていてもよい。

本発明の実施形態のスパッタリング装置を一部模式的に示す断面図。図１に示すスパッタリング装置で用いられるコリメータの平面図。本発明の効果を示す実験結果の表。従来例のスパッタリング装置におけるスパッタ粒子の飛散状況を説明する模式的断面図。

以下、図面を参照して、ターゲットをＣｕ製とし、処理すべき基板Ｓｗを、平面視円形のシリコンウエハ表面にシリコン酸化物膜を所定の膜厚で形成した後にこのシリコン酸化物膜に例えばアスペクト比が３以上である微細な凹部を所定パターンで形成したものとし、この凹部の内面を含む基板Ｓｗ表面にＣｕ膜を形成する場合を例に、本発明の実施形態のスパッタリング装置について説明する。以下においては、上、下、左、右といった方向は、図１に示すスパッタリング装置の設置姿勢を基準にし、また、後述の基板面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向、基板中心がオフセットされる方向（図１中、左方向）をＸ軸プラス方向、その逆方向（図１中、右方向）をＸ軸マイナス方向とする。

図１を参照して、ＳＭは、本実施形態のスパッタリング装置である。スパッタリング装置ＳＭは、Ｘ軸方向に長手の下部チャンバ１１と、Ｘ軸マイナス方向にオフセットさせて下部チャンバ１１上に連設される上部チャンバ１２とで構成される真空チャンバ１を備える。下部チャンバ１１の天板部には、上部チャンバ１２の内部空間との連通を許容する平面視円形の連通口１１ａが形成されている。また、下部チャンバ１１の底壁には、特に図示して説明しないが、ターボ分子ポンプやロータリーポンプを有する真空ポンプユニットからの排気管が接続され、真空チャンバ１内を所定圧力まで真空引きできるようにしている。上部チャンバ１２の側壁には、アルゴン等の希ガス（スパッタガス）を導入するガス導入管１３が接続されている。ガス導入管１３にはマスフローコントローラ１３ａが介設され、図示省略のガス源に連通している。

上部チャンバ１２の上面開口１２ａには、真空シール兼用の絶縁体２１を介してＣｕ製のターゲット２が取り付けられている。ターゲット２は、基板Ｓｗの輪郭より大きい面積を有し、ターゲット２の上面にはインジウム等のボンディング材（図示せず）を介してＣｕ製のバッキングプレート２２が接合され、ターゲット２のスパッタ面（下面）２ａが上部チャンバ１２内を臨む姿勢で、ターゲット２から径方向外側に延出するバッキングプレート２２の部分で真空チャンバ１の上部開口に支持される。ターゲット２の取付状態では、ターゲット２の中心が、連通口１１ａの孔軸上に位置するようにしている（以降、これを「ターゲット中心線Ｔｃ」という）。バッキングプレート２２には、第１電源Ｅ１からの出力が接続され、成膜時、ターゲット２に負の電位を持った所定電力が投入できるようにしている。特に図示して説明しないが、ターゲット２の上方には磁石ユニットが配置され、磁石ユニットによってターゲット２の下方空間に漏洩磁場を作用させるようにしている。なお、磁石ユニット自体は公知のものであるため、これ以上の説明は省略する。

また、上部チャンバ１２内には、金属製の防着板３が設けられている。防着板３は、ターゲット２の周囲を囲って下方にのびる筒状の上防着板３１と、上防着板３１の下端部とオーバーラップさせて下方にのびる下防着板３２とで構成される。上防着板３１には、第２電源Ｅ２からの出力が接続され、成膜時、上防着板３１に正の直流電位を印加することで、イオン化したスパッタ粒子（Ｃｕイオン）を反射できるようにしている。

下部チャンバ１１内には、基板Ｓｗがその成膜面を上にしてセットされるステージ４が配置されている。この場合、ステージ４に基板Ｓｗをセットした状態で基板Ｓｗの中心を通るＺ軸方向線（以降、これを「基板中心線Ｓｃ」という）が、ターゲット中心線Ｔｃから左方向に、基板Ｓｗの半径より短い所定の距離Ｄ１でオフセットされるようにステージ４が設けられている。ステージ４上には、基板Ｓｗの周囲を囲うようにプラテンリング５１が設けられると共に、下部チャンバ１１内には、防着板５２が設けられている。また、ステージ４には、図外のモータ（駆動手段）の回転軸４１が連結され、ステージ４、ひいては基板Ｓｗを所定の回転数で基板中心線Ｓｃ回りに回転駆動できるようにしている。また、ステージ４には、交流電源で構成される第３電源Ｅ３からの出力が接続され、成膜時、基板Ｓｗに所定のバイアス電力が投入できるようになっている。

下部チャンバ１１と上部チャンバ１２との境界部には、ターゲット２に正対させて、Ｚ軸方向に貫通する複数の開口６１を有してターゲット２から飛散するスパッタ粒子のうちＺ軸方向に対して所定角を超えて基板Ｓｗの表面に斜入射するものを規制するコリメータＣｍが設けられている。コリメータＣｍは、平面視円形の輪郭を持ち且つ所定の厚さ（Ｚ軸方向高さｈ）を持つ金属製の板材で構成され、その上面には、径方向外方に延出させて取付フランジ６２が形成されている。この場合、連通口１１ａの周囲に位置させて下部チャンバ１１の天板部には、電気的絶縁材料から構成される所定高さのスペーサ６３が立設されている。そして、上部チャンバ１２から下部チャンバ１１に突出するようにコリメータＣｍを連通口１１ａに挿入すると、取付フランジ６２がスペーサ６３に当接してコリメータＣｍが吊設されるようにしている。なお、スペーサ６３を高さの異なるものに変更すれば、コリメータＣｍの下面と基板Ｓｗの上面との間の距離を任意に調整できる。

上記スパッタリング装置ＳＭにより基板Ｓｗに対してその凹部の内面を含めその表面にＣｕ膜を成膜する場合には、ステージ４上に基板Ｓｗをセットした後、真空ポンプを作動させて真空チャンバ１内を真空引きする。真空チャンバ１内の圧力が所定値（例えば、１×１０^－５Ｐａ）に達すると、マスフローコントローラ１３ａを制御してアルゴンガスを所定の流量（例えば、１０～２０ｓｃｃｍ）で導入する（このとき、真空チャンバ１内の圧力は、０．８～１．６×１０^－２Ｐａとなる）。これと併せて、第１電源Ｅ１からＣｕ製のターゲット２に負の電位を持つ所定電力（例えば、２０～２５ｋＷ）を投入する。これに併せて、駆動手段によって基板Ｓｗを所定回転数（１００～１５０ｒｐｍ）で回転させると共に、ステージ４に第３電源Ｅ３から所定のバイアス電力（例えば、１００～６００Ｗ）を印加する。すると、上部チャンバ１２内にプラズマ雰囲気が形成され、プラズマ雰囲気中のアルゴンガスのイオンによりターゲット２のスパッタ面２ａがスパッタリングされる。そして、スパッタ面２ａから飛散したスパッタ粒子やそのイオン（Ｃｕ^＋）が、コリメータＣｍの各開口６１を通って、バイアス電力が投入された、表面に所定パターンで形成された微細な凹部の内面を含む基板Ｓｗの表面に付着、堆積してＣｕ膜が成膜される。

ここで、上記のようにして成膜するとき、特に凹部内側壁の膜厚に差が生じる所謂カバレッジの非対称性が大きく、また、基板Ｓｗの径方向における膜厚分布が不均一にならないようにする必要がある。本実施形態では、各開口６１のうち基板中心線Ｓｃとターゲット中心線Ｔｃとの間の中心間距離Ｄ１の半分より短いＸ軸方向長さＬ１を持つ平面視略正方形のものを第１開口６１_１、中心間距離Ｄ１と同等以上のＸ軸方向長さＬ２を持つ平面視略長方形のものを第２開口６１_２、第１開口６１_１より短いＸ軸方向長さＬ３を持つ平面視略長方形のものを第３開口６１_３とした。第１開口６１_１のうちいずれか１個を起点開口６１_０として、起点開口６１_０は、その長さ方向一端が基板中心Ｓｃ上に位置してＸ軸マイナス方向でＸ軸に対称に延在するようにしている。そして、起点開口６１_０に隣接させてＸ軸マイナス方向には２個の第１開口６１_１が存する。この場合、Ｘ軸マイナス方向の一端に位置する第１開口６１_１は、ターゲット中心線Ｔｃを跨ぐようになり、この第１開口６１_１にＸ軸マイナス方向に隣接させて第２開口６１_２が存するようにしている。

起点開口６１_０のＸ軸プラス方向には、起点開口６１_０に隣接させて第３開口６１_３が存するようにしている。この場合、Ｘ軸プラス方向に形成する第３開口６１_３の数や範囲は、基板Ｓｗに成膜したときのＸ軸方向の膜厚分布を考慮して適宜設定される。なお、各開口６１は、コリメータＣｍとしての板材に対し打ち抜き加工などの公知の加工法により形成されるが、「隣接させて」といった場合、コリメータＣｍの機械的強度が保持されるように各開口６１の境界部を残して各開口６１が並ぶことを意味する。

以上によれば、ターゲット２に正対させて複数個の開口６１を形成したコリメータＣｍを配置し、このとき、複数個の第１開口６１_１がターゲット中心線ＴｃからＸ軸マイナス方向に列設されているため、ターゲット２をスパッタリングしたとき、基板Ｓｗの中央領域においては、ターゲット２のＸ軸プラス方向及びＸ軸マイナス方向から夫々飛散するスパッタ粒子のうち、Ｚ軸方向に対して所定角を超えて基板Ｓｗの表面に斜入射するものが規制される（言い換えると、Ｚ軸方向に対して所定の角度範囲内のスパッタ粒子のみが基板Ｓｗに到達する）。このため、基板Ｓｗ表面に形成した凹部内側壁の膜厚に差が生じる所謂カバレッジの非対称性を小さくすることができる。しかも、ターゲット中心Ｔｃを跨ぐ第１開口６１_１にＸ軸マイナス方向に隣接させて大面積の第２開口６１_２が存するため、基板Ｓｗの外縁領域においては、特にターゲット２のＸ軸マイナス方向から飛散するスパッタ粒子の多くを取り込みながら、Ｘ軸プラス方向から飛散するスパッタ粒子のうちＺ軸方向に対して所定角を超えて基板Ｓｗの表面に斜入射するものが規制されることで、上記と同様に、所謂カバレッジの非対称性を小さくできる。その上、起点開口６１_０のＸ軸プラス方向側に隣接させて第３開口６１_３が存することで、基板Ｓｗの中央領域に対してのみ、第１開口６１_１より更に角度範囲が規制されたスパッタ粒子を到達させることで、所謂カバレッジの非対称性を小さくできるという機能を損なうことなく、膜厚分布の面内均一性を向上することができる。なお、第１開口６１_１のＸ軸方向長さＬ１や、この長さＬ１に対する第１開口６１_１のＺ軸方向長さの比並びに第３開口６１_３の数は、例えば、ターゲット種（即ち、ターゲット２をスパッタリングしたときの飛散分布）に応じて適宜設定することができる。また、上記実施形態では、各開口６１が、夫々平面視矩形の輪郭を持つものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、円形や六角形の輪郭を持つものでもよい。

ところで、上記のように、Ｘ軸方向に沿って一列で各開口６１を形成しただけでは、成膜レートの向上を図ることができない。本実施形態では、図２に示すように、起点開口６１_０及び起点開口６１_０にＸ軸マイナス方向で隣接する第１開口６１_１のＹ軸方向両側には、この起点開口６１_０と同等のＸ軸方向長さを持つ平面視略正方形の第４開口６１_４が互いに隣接して存するようにしている。この場合、第４開口６１_４は、Ｙ軸方向両端に位置するものが基板Ｓｗの外縁を跨ぐ位置まで列設されている。また、ターゲット中心線Ｔｃを跨ぐ第１開口６１_１のＹ軸方向両側には、夫々更に別の１個の第４開口６１_４が存し、これにより、基板ＳｗのＸ軸マイナス方向側半分の中央領域に、９個の第１開口６１_１及び第４開口６１_４で構成される略正方形の開口領域が形成されるようにしている。この場合、第２開口６１_２の面積は、開口領域の面積と同等になるようにしている。また、基板面内の膜厚分布を考慮して、第３開口６１_３のＹ軸方向両側にも、他の第３開口６１_３が複数個設けられている。

次に、上記効果を確認するために、上記スパッタリング装置ＳＭを用いて次の実験を行った。即ち、発明実験では、基板Ｓｗをアスペクト比が３以上の溝部が形成されたΦ３００ｎｍのシリコンウエハとし、上記トレンチの内面を含む基板Ｓｗ表面にバリア膜としてタンタルを公知の方法で成膜した後、以下の方法でＣｕ膜を成膜した。即ち、ターゲット２としてΦ４００ｍｍのＣｕ製のものを用い、コリメータＣｍとして高さｈを５３ｍｍのものを用いた。この場合、第１開口６１_１のＸ軸方向長さＬ１を３６ｍｍ、第２開口６１_２のＸ軸方向長さＬ２を１００ｍｍ、Ｌ３を２２ｍｍに設定した。ターゲット２と基板Ｓｗとの間の距離を４００ｍｍ、コリメータＣｍと基板Ｓｗとの間の距離を５４ｍｍ、基板中心線Ｓｃとターゲット中心線Ｔｃとの間の中心間距離Ｄ１を７５ｍｍに設定した。そして、成膜条件として、真空ポンプユニットを作動させて真空チャンバ１内を所定の真空度（例えば、１×１０^－５Ｐａ）まで真空引きした後、マスフローコントローラ１３ａを制御してアルゴンガスを所定の流量（例えば、１０ｓｃｃｍ）で導入し（このときの真空チャンバ１内の圧力は約０．８×１０^－２Ｐａ）、）、第２電源Ｅ２から上防着板３１に１００Ｖの正電圧を印加すると共に、第１電源Ｅ１からターゲット２に負の電位を持つ２１ｋＷの直流電力を投入した。なお、本発明のコリメータＣｍの効果を確認するため、ステージ４へのバイアス電力は投入しないこととした（バイアス電力０Ｗ）。

以上の成膜条件の下、上部チャンバ１２内にプラズマ雰囲気を形成し、ターゲット２のスパッタ面２ａをスパッタリングすることで飛散したスパッタ粒子を、コリメータＣｍを介して基板Ｓｗに付着、堆積させてＣｕ膜を成膜し、成膜後の基板Ｓｗの中央領域、Ｒ／２領域及び外縁領域における溝部を断面ＳＥＭにより測長し、断面ＳＥＭ写真からシンメトリー率（対称性）を計算し、その結果を図３に示す。なお、図３には、比較実験として、図４に示す上記従来例のスパッタリング装置を用い、上記発明実験と同様の成膜条件で基板Ｓｗ表面にＣｕ膜を成膜し、上記と同様にシンメトリー率（対称性）を計算したものを併記している。これによれば、発明実験では、いずれの領域においても溝部のカバレッジの非対称性を小さくできると共に、膜厚分布の面内均一性よく成膜できることが判った。また、断面ＳＥＭ写真から求めた中央領域の側壁の膜厚のシンメトリー率は１００％、Ｒ／２領域のシンメトリー率は９５．２％、外縁領域のシンメトリー率は８６．３％であり、いずれの領域においても良好なカバレッジで成膜できることが判った。他方、比較実験では、中央領域のシンメトリー率は１００％、Ｒ／２領域のシンメトリー率は８４．２％で同等であるが、外縁領域のシンメトリー率は５２．０％であり、上記発明実験のように良好なカバレッジが得られないことが確認された。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、コリメータＣｍとして板材に開口６１を形成したものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、所定幅を持つ板材を格子状に組み付けて構成してもよい。

Ｃｍ…コリメータ、ＳＭ…スパッタリング装置、Ｓｃ…基板中心、Ｓｗ…基板、Ｔｃ…ターゲット中心、１…真空チャンバ、２…ターゲット、６１…開口、６１_０…起点開口、６１_１…第１開口、６１_２…第２開口、６１_３…第３開口、６１_４…第４開口。

Claims

ターゲットが設けられる真空チャンバを有し、この真空チャンバ内でターゲットに対向させて処理すべき基板をセットし、プラズマ雰囲気を形成してターゲットをスパッタリングすることでターゲットから飛散するスパッタ粒子を基板表面に付着、堆積させて所定の薄膜を成膜するスパッタリング装置であって、
基板面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向、これらＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とし、基板中心をターゲット中心からＸ軸方向一方にオフセットさせた状態で基板を保持するステージと、ステージをＺ軸回りに回転駆動する駆動手段と、基板とターゲットとの間の空間でターゲットに正対させて設けられ、Ｚ軸方向に貫通する複数の開口を有してターゲットから飛散するスパッタ粒子のうちＺ軸方向に対して所定角を超えて基板の表面に斜入射するものを規制するコリメータとを備えるものにおいて、
基板中心がオフセットされる方向をＸ軸プラス方向、その逆方向をＸ軸マイナス方向とし、各開口のうち基板中心とターゲット中心との間の中心間距離の半分より短いＸ軸方向長さを持つものを第１開口、中心間距離と同等以上のＸ軸方向長さを持つものを第２開口として、いずれかの第１開口を起点開口とし、ターゲットに正対させてコリメータを配置した状態で、起点開口はその長さ方向一端が基板中心上に位置してＸ軸マイナス方向でＸ軸に対称に延在し、この起点開口に隣接してＸ軸マイナス方向に複数の第１開口が存すると共にＸ軸マイナス方向の一端に位置する第１開口がターゲット中心を跨ぎ、このターゲット中心を跨ぐ第１開口にＸ軸マイナス方向に隣接させて第２開口が存することを特徴とするスパッタリング装置。
前記第１開口より短いＸ軸方向長さを持つものを第３開口とし、前記起点開口のＸ軸プラス方向側に隣接させて第３開口が存することを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
前記第１開口と同等の開口面積を持つものを第４開口とし、前記起点開口及び前記第１開口のＹ軸方向両側に夫々複数個の第４開口が隣接して存することを特徴とする請求項１または請求項２記載のスパッタリング装置。