JP7384735B2

JP7384735B2 - sputtering equipment

Info

Publication number: JP7384735B2
Application number: JP2020069416A
Authority: JP
Inventors: 真也中村; 一義橋本; 征仁田代
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2040-04-07
Also published as: JP2021165422A

Description

本発明は、スパッタリング装置に関し、より詳しくは、異種材料のターゲットを同時にスパッタリングして多元系薄膜を成膜することができるものに関する。 The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to an apparatus capable of simultaneously sputtering targets of different materials to form a multi-component thin film.

従来、大容量の半導体記憶素子として３Ｄ－ＮＡＮＤ型フラッシュメモリが知られている。３Ｄ－ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの製造工程の中には、高アスペクト比の細長い孔をエッチングする工程があり、これには、所定の薄膜をパターニングしてマスクとするハードマスクが利用されている。ハードマスクを構成する薄膜としては、タングステン膜やカーボン膜が広く利用されてきたが、例えばカーボン膜を用いる場合には、１μｍ以上の比較的厚い膜厚が要求されるようになっている。このことから、タングステン膜やカーボン膜に代わるものとして、多元系薄膜である炭化シリコン膜（ＳｉＣ膜）を用いることが注目されている。 3D-NAND flash memory is conventionally known as a large-capacity semiconductor memory element. In the manufacturing process of 3D-NAND flash memory, there is a process of etching long and narrow holes with a high aspect ratio, and a hard mask is used for this process, which is a mask formed by patterning a predetermined thin film. Tungsten films and carbon films have been widely used as thin films constituting hard masks, but when carbon films are used, for example, relatively thick films of 1 μm or more are required. For this reason, the use of a silicon carbide film (SiC film), which is a multi-component thin film, is attracting attention as an alternative to tungsten films and carbon films.

ＳｉＣ膜を効率よく成膜する方法として、所定範囲の組成比を持つＳｉＣ製の焼結ターゲットを製作し、スパッタリング法により成膜することが考えられるが、焼結ターゲットの製作時、材料密度を効果的に高めることが難しい（このことは、ターゲットサイズが大きくなる（例えばスパッタ面の直径がφ３００ｍｍ）のに従い、より顕著になる）。このため、ＳｉＣ製の焼結ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜対象物表面にＳｉＣ膜を成膜すると、成膜直後の成膜対象物表面に微細なパーティクルが付着してしまうという不具合が生じる。そこで、ターゲットを多元系薄膜の主成分（ケイ素）で構成される第１ターゲットと、多元系薄膜の副成分（カーボン）で構成される第２ターゲットとに分け、単一の真空チャンバ内に両ターゲットを夫々設置し、これらを同時にスパッタリングすることで主成分に対する副成分の組成比が例えば１％～３０％の範囲であるＳｉＣ膜を成膜することが提案される。 One possible method for efficiently forming a SiC film is to fabricate a SiC sintered target with a composition ratio within a predetermined range and to form the film using a sputtering method. It is difficult to increase it effectively (this becomes more noticeable as the target size increases (for example, the diameter of the sputtering surface is φ300 mm)). For this reason, when a SiC film is deposited on the surface of an object to be film-formed by sputtering using a sintered target made of SiC, a problem arises in that fine particles adhere to the surface of the object to be film-formed immediately after film formation. . Therefore, we divided the target into a first target consisting of the main component of the multi-component thin film (silicon) and a second target consisting of the sub-component of the multi-component thin film (carbon), and placed both targets in a single vacuum chamber. It is proposed to form a SiC film in which the composition ratio of the sub-components to the main component is, for example, in the range of 1% to 30% by setting up respective targets and sputtering them simultaneously.

上記成膜に利用できるスパッタリング装置（所謂多元スパッタリング装置）は例えば特許文献１で知られている。このものは、真空チャンバを備え、真空チャンバの下部には、被処理基板をその基板中心回りに回転自在に保持する保持ステージが設けられている。そして、保持ステージに対向させて真空チャンバ上部に、同等のターゲットサイズを持つ第１ターゲットと第２ターゲットとが夫々配置されている。この場合、被処理基板面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、第１ターゲットと第２ターゲットとは、基板中心をその内方に含まないように、被処理基板に平行に例えばＸ軸方向両側に夫々対向配置した状態からＹ軸回りに所定の回転角で傾斜させた姿勢で固定配置される。 A sputtering device (so-called multi-source sputtering device) that can be used for the above film formation is known, for example, from Patent Document 1. This device includes a vacuum chamber, and a holding stage that holds the substrate to be processed rotatably around the center of the substrate is provided at the bottom of the vacuum chamber. A first target and a second target having the same target size are respectively arranged at the upper part of the vacuum chamber facing the holding stage. In this case, the directions perpendicular to each other within the surface of the substrate to be processed are defined as the X-axis direction and the Y-axis direction, and the first target and the second target are parallel to the substrate to be processed so that the center of the substrate is not included therein. For example, from a state in which they are arranged facing each other on both sides in the X-axis direction, they are fixedly arranged in an attitude tilted at a predetermined rotation angle around the Y-axis.

ここで、上記従来例のスパッタリング装置のように、同等のターゲットサイズを持つ第１ターゲットと第２ターゲットとを真空チャンバに夫々配置すると、装置サイズの大型化を招来するという問題が生じる。また、スパッタリング装置により多元系薄膜を成膜する際に、主成分に対する副成分の組成比を所定の範囲内に調整しようとすると、各ターゲットへの投入電力や成膜時の真空チャンバ内の圧力（成膜時に導入する希ガス等のスパッタガスの分圧）といったスパッタ条件を調整することになる。然し、スパッタ条件を変更すると、ターゲットから飛散したスパッタ粒子が被処理基板に到達するときの分布が変化して、組成比の面内分布が変化する場合がある。このような場合、上記従来例のスパッタリング装置では、組成比の面内分布の均一性の再調整が実質的にできないという問題がある。 Here, if a first target and a second target having the same target size are respectively arranged in a vacuum chamber as in the conventional sputtering apparatus described above, a problem arises in that the apparatus size increases. In addition, when depositing a multi-component thin film using a sputtering device, trying to adjust the composition ratio of subcomponents to the main component within a predetermined range requires the power input to each target and the pressure in the vacuum chamber during film deposition. Sputtering conditions such as (partial pressure of sputtering gas such as a rare gas introduced during film formation) are adjusted. However, if the sputtering conditions are changed, the distribution of sputtered particles scattered from the target when they reach the substrate to be processed may change, and the in-plane distribution of the composition ratio may change. In such a case, the conventional sputtering apparatus described above has a problem in that it is virtually impossible to readjust the uniformity of the in-plane distribution of the composition ratio.

特開２０１３－５７１０８号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-57108

本発明は、以上の点に鑑み、異種材料のターゲットを同時にスパッタリングして多元系薄膜を成膜するときに、組成比の面内分布の均一性を損なうことなく、組成比の調整が可能で、装置の小型化が可能な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。 In view of the above points, the present invention makes it possible to adjust the composition ratio without impairing the uniformity of the in-plane composition distribution when forming a multicomponent thin film by sputtering targets of different materials simultaneously. The object of the present invention is to provide a sputtering device that can be miniaturized.

上記課題を解決するために、真空チャンバ内でターゲットをスパッタリングして、ターゲットに対向配置される被処理基板の表面に多元系薄膜を成膜するための本発明のスパッタリング装置は、被処理基板をその基板中心回りに回転自在に保持する保持ステージを備え、ターゲットは、多元系薄膜の主成分を含む第１ターゲットと、この第１ターゲットよりスパッタ面の面積が小さい多元系薄膜の副成分を含む第２ターゲットとを有し、被処理基板面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、第１ターゲットが、基板中心をその内方に含むように被処理基板に平行に対向配置した状態からＹ軸回りに所定の回転角で傾斜させた姿勢で設置され、第２ターゲットが、第１ターゲットに隣接させて被処理基板に平行に対向配置した状態からＹ軸回りに所定の回転角で傾斜させると共に、Ｘ軸回りに所定の回転角で傾斜させた姿勢で設置され、少なくともＸ軸回りの回転角を調整自在に構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a sputtering apparatus of the present invention sputters a target in a vacuum chamber to form a multi-component thin film on the surface of a substrate to be processed which is placed opposite to the target. The target includes a first target containing the main component of the multi-component thin film and a sub-component of the multi-component thin film whose sputtering surface area is smaller than the first target. The first target faces the substrate to be processed in parallel so that the first target includes the center of the substrate within the X-axis direction and the Y-axis direction, which are orthogonal to each other within the surface of the substrate to be processed. The second target is installed in an attitude tilted at a predetermined rotation angle around the Y-axis from the arranged state, and the second target is placed adjacent to the first target and facing the substrate to be processed in a predetermined rotation angle around the Y-axis. It is characterized in that it is tilted at a rotational angle and is installed in a posture tilted at a predetermined rotational angle around the X-axis, so that at least the rotational angle around the X-axis can be freely adjusted.

ここで、主成分に対する副成分の組成比が例えば１％～３０％の範囲、より好ましくは、１０％～２０％の多元系薄膜を成膜するような場合、主成分が占める割合が比較的多いことから、第１ターゲットと第２ターゲットとを同時にスパッタリングして多元系薄膜を成膜するとき、主成分が優先的に被処理基板に供給された方が成膜効率がよい。そこで、本発明では、基板中心をその内方に含むように被処理基板に平行に対向配置した状態からＹ軸回りに所定の回転角で傾斜させた姿勢で第１ターゲットを配置している。一方、第２のターゲットは、第１ターゲットよりスパッタ面の面積を小さくして（例えば、第１ターゲットに対する第２ターゲットのスパッタ面の面積を１／２以下にして）、第１ターゲットに隣接させて被処理基板に平行に対向配置した状態からＹ軸回りに所定の回転角で傾斜させた姿勢で配置している。これにより、上記従来例のものより装置サイズを小型化できる。この場合、第２ターゲットの中心を通るＸ軸及びＹ軸を第１ターゲットの中心回りに所定角で回転させて第２ターゲットを第１ターゲットに対してオフセット配置すれば、より装置の小型化が図れる。なお、本発明において、「Ｘ軸方向及びＹ軸方向」には、基板中心を通るＸ軸及びＹ軸をこの基板中心回りに回転させたときの被処理基板面内のＸ’軸方向及びＹ’軸方向も含むものとする。 Here, when forming a multicomponent thin film in which the composition ratio of the subcomponent to the main component is in the range of 1% to 30%, more preferably 10% to 20%, the proportion occupied by the main component is relatively small. Therefore, when a multicomponent thin film is formed by sputtering the first target and the second target at the same time, the film forming efficiency is better if the main component is preferentially supplied to the substrate to be processed. Accordingly, in the present invention, the first target is arranged in an attitude in which it is tilted at a predetermined rotation angle around the Y axis from a state in which it is arranged parallel to and facing the substrate to be processed so as to include the center of the substrate therein. On the other hand, the second target has a sputtering surface area smaller than that of the first target (for example, the area of the sputtering surface of the second target is 1/2 or less of that of the first target), and is placed adjacent to the first target. The substrate is placed so as to be tilted at a predetermined rotation angle around the Y axis from a state where it is placed parallel to and facing the substrate to be processed. As a result, the size of the device can be made smaller than that of the conventional example. In this case, if the X-axis and Y-axis passing through the center of the second target are rotated at a predetermined angle around the center of the first target, and the second target is offset from the first target, the device can be made more compact. I can figure it out. In the present invention, "X-axis direction and Y-axis direction" refers to the X'-axis direction and Y-axis direction within the surface of the substrate to be processed when the X-axis and Y-axis passing through the center of the substrate are rotated around the center of the substrate. 'Includes the axial direction.

上記の如く、各ターゲットを配置した状態で真空チャンバ内に希ガスなどのスパッタガスを所定流量で導入し、ターゲット種に応じて例えば第１及び第２の各ターゲットに負の電位を持つ所定電力を投入して第１及び第２の各ターゲットをスパッタリングする。すると、各ターゲットから夫々飛散するスパッタ粒子が、所定の回転速度で回転されている被処理基板表面に付着、堆積して多元系薄膜が成膜される。一方、主成分に対する副成分の組成比を調整する場合、各ターゲットへの投入電力や成膜時の真空チャンバ内の圧力（スパッタガスの分圧）といったスパッタ条件を調整することになるが、１％～３０％の比較的広い範囲で組成比を調整しようとすると、組成比の面内分布の均一性が損なわれる場合がある。本願発明者らは、鋭意研究を重ね、第２ターゲットのＸ軸回りの回転角を変えれば、主成分に対する副成分の組成比の面内分布を調整できることを見出した。そこで、第２ターゲットをＹ軸回りに所定の回転角で傾斜させると共に、Ｘ軸回りに所定の回転角で傾斜させた姿勢で設置し、少なくともＸ軸回りの回転角を調整自在な構成を採用することで、組成比の面内分布の均一性を損なうことなく、組成比の調整が可能になる。 As described above, with each target arranged, a sputtering gas such as a rare gas is introduced into the vacuum chamber at a predetermined flow rate, and depending on the target type, for example, a predetermined power with a negative potential is applied to each of the first and second targets. and sputtering each of the first and second targets. Then, sputtered particles scattered from each target adhere to and deposit on the surface of the substrate to be processed, which is being rotated at a predetermined rotational speed, thereby forming a multi-component thin film. On the other hand, when adjusting the composition ratio of the subcomponent to the main component, sputtering conditions such as the power input to each target and the pressure in the vacuum chamber during film formation (partial pressure of the sputtering gas) must be adjusted. If an attempt is made to adjust the composition ratio within a relatively wide range of % to 30%, the uniformity of the in-plane distribution of the composition ratio may be impaired. The inventors of the present application have conducted extensive research and found that by changing the rotation angle of the second target around the X-axis, it is possible to adjust the in-plane distribution of the composition ratio of the subcomponent to the main component. Therefore, we adopted a configuration in which the second target is tilted at a predetermined rotation angle around the Y-axis, and is also tilted at a predetermined rotation angle around the X-axis, so that at least the rotation angle around the X-axis can be freely adjusted. By doing so, the composition ratio can be adjusted without impairing the uniformity of the in-plane distribution of the composition ratio.

本発明においては、前記真空チャンバ外から動力を伝達して前記第２ターゲットをＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方の軸回りに所定の回転角で傾斜させる傾動手段を備えることが好ましい。これにより、真空チャンバを大気開放することなく、組成比の面内分布の調整を可能とする構成が実現できる。この場合、第１ターゲット及び第２ターゲットの侵食に伴って各ターゲットからのスパッタ粒子の飛散分布が変わった場合にも対応することができ、有利である。 In the present invention, it is preferable to include a tilting means that transmits power from outside the vacuum chamber and tilts the second target at a predetermined rotation angle around at least one of the X-axis and the Y-axis. This makes it possible to realize a configuration in which the in-plane distribution of the composition ratio can be adjusted without opening the vacuum chamber to the atmosphere. In this case, it is possible to cope with a case where the scattering distribution of sputtered particles from each target changes due to erosion of the first target and the second target, which is advantageous.

また、本発明において、第２ターゲットのスパッタ面と基板中心との距離が、第１ターゲットのスパッタ面と基板中心との距離より長く設定され、第２ターゲットのスパッタ面の前方に、このスパッタ面を囲うようにして設けた筒状の防着板と、防着板の開口を開閉自在に閉塞するシャッタとを備える構成を採用してもよい。これによれば、各ターゲットのクロスコンタミネーション、具体的には、主成分に対する副成分の組成比を比較的少なくする（例えば、数％にする）ために例えば第２ターゲットへの投入電力を小さく設定したときに、第２ターゲット表面が第１ターゲットから飛散するスパッタ粒子で汚染されることや、いずれか一方のターゲットの交換に伴う所謂プレスパッタ時に、他方のターゲット表面が汚染されることを可及的に抑制することができ、有利である。 Further, in the present invention, the distance between the sputtering surface of the second target and the center of the substrate is set longer than the distance between the sputtering surface of the first target and the center of the substrate, and the sputtering surface is placed in front of the sputtering surface of the second target. A structure including a cylindrical deposition-prevention plate provided to surround the deposition-prevention plate and a shutter that freely opens and closes the opening of the deposition-prevention plate may be adopted. According to this, in order to prevent cross-contamination of each target, specifically, to reduce the composition ratio of the subcomponent to the main component relatively (for example, to a few percent), for example, the power input to the second target is reduced. When setting, it is possible for the second target surface to be contaminated with sputter particles scattered from the first target, or for the other target surface to be contaminated during so-called pre-sputtering when one of the targets is replaced. This is advantageous because it can be suppressed as much as possible.

本発明の実施形態のスパッタリング装置を模式的に示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. 図１に示すスパッタリング装置の平面図。2 is a plan view of the sputtering apparatus shown in FIG. 1. FIG.

以下、図面を参照し、被処理基板をシリコンウエハ（以下、単に「基板Ｓｗ」という）とし、真空チャンバの上部に第１ターゲットと第２ターゲットとが、その下部に保持ステージが設けられ、各ターゲットをスパッタリングして基板Ｓｗ表面に、例えば１％～３０％、より好ましくは、１０％～２０％の比較的広い範囲の組成比で膜厚分布の面内均一性よく多元系薄膜を成膜できるものを例に本発明のスパッタリング装置の実施形態を説明する。 Hereinafter, referring to the drawings, the substrate to be processed is a silicon wafer (hereinafter simply referred to as "substrate Sw"), a first target and a second target are provided in the upper part of the vacuum chamber, a holding stage is provided in the lower part, and each Sputtering a target to form a multi-component thin film on the surface of the substrate Sw with a relatively wide composition ratio of 1% to 30%, more preferably 10% to 20%, with good in-plane uniformity of film thickness distribution. An embodiment of the sputtering apparatus of the present invention will be described by taking as an example what can be done.

図１及び図２を参照して、ＳＭは、本実施形態のマグネトロン方式の（多元）スパッタリング装置である。スパッタリング装置ＳＭは、真空チャンバ１を備え、真空チャンバ１の下部中央には、保持ステージ２が配置されている。保持ステージ２の上面には、特に図示して説明しないが、静電チャックを有するチャックプレートが設けられ、基板Ｓｗを吸着保持することができる。静電チャックの構造については、単極型や双極型等の公知のものが利用できるため、これ以上の説明は省略する。保持ステージ２にはまた、真空チャンバ１の下部壁を（図外の真空シールを介して）貫通させて設けられる回転軸２１が連結され、モータ２２により、保持ステージ２に吸着保持される基板Ｓｗをその基板中心Ｓｃを通る中心線Ｃｌ回りに所定の回転数で回転することができる。以下において、基板Ｓｗ面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする（図２参照）。 Referring to FIGS. 1 and 2, SM is a magnetron type (multiple) sputtering apparatus of this embodiment. The sputtering apparatus SM includes a vacuum chamber 1, and a holding stage 2 is arranged at the center of the lower part of the vacuum chamber 1. Although not particularly shown or described, a chuck plate having an electrostatic chuck is provided on the upper surface of the holding stage 2, and can hold the substrate Sw by suction. As for the structure of the electrostatic chuck, a known structure such as a unipolar type or a bipolar type can be used, so further explanation will be omitted. A rotating shaft 21 is also connected to the holding stage 2 and is provided by penetrating the lower wall of the vacuum chamber 1 (via a vacuum seal not shown). can be rotated at a predetermined rotational speed about a center line Cl passing through the substrate center Sc. In the following, directions perpendicular to each other within the plane of the substrate Sw are referred to as the X-axis direction and the Y-axis direction (see FIG. 2).

真空チャンバ１の下部壁には排気口３１，３１が開設され、排気口３１，３１には真空ポンプ３２からの排気管３３が接続され、真空チャンバ１内を所定の排気速度で真空排気することができる。真空ポンプ３２としては、クライオポンプ、ターボ分子ポンプやロータリーポンプ等が使用される。また、真空チャンバ１側壁の所定位置にはガス導入孔４１，４１が開設され、ガス導入孔４１，４１にはガス導入管４２，４２が接続され、これに介設されたマスフローコントローラ４３，４３により流量制御されたスパッタガスを真空雰囲気の真空チャンバ１に導入することができる。スパッタガスとしては、真空チャンバ１内にプラズマを形成する際に導入されるアルゴンガス等の希ガスが用いられる。そして、保持ステージ２上の基板Ｓｗに対向させて真空チャンバ１の上部に第１及び第２の各カソードユニットＣｕ１，Ｃｕ２が夫々着脱自在に取り付けられている。 Exhaust ports 31, 31 are opened in the lower wall of the vacuum chamber 1, and an exhaust pipe 33 from a vacuum pump 32 is connected to the exhaust ports 31, 31 to evacuate the inside of the vacuum chamber 1 at a predetermined pumping speed. Can be done. As the vacuum pump 32, a cryopump, a turbomolecular pump, a rotary pump, or the like is used. Further, gas introduction holes 41, 41 are opened at predetermined positions on the side wall of the vacuum chamber 1, gas introduction pipes 42, 42 are connected to the gas introduction holes 41, 41, and mass flow controllers 43, 43 are interposed therebetween. The sputtering gas whose flow rate is controlled can be introduced into the vacuum chamber 1 in a vacuum atmosphere. As the sputtering gas, a rare gas such as argon gas, which is introduced when forming plasma in the vacuum chamber 1, is used. First and second cathode units Cu1 and Cu2 are removably attached to the upper part of the vacuum chamber 1, facing the substrate Sw on the holding stage 2.

第１のカソードユニットＣｕ１は、多元系薄膜の主成分（例えば、多元系薄膜としてのＳｉＣ膜を成膜するような場合には、ケイ素）で構成される第１ターゲット５１を備える。第１ターゲット５１は、円柱状の輪郭（即ち、スパッタ面５１ａが円形の輪郭）を有し、スパッタ面５１ａと背向する側である第１ターゲット５１の裏面にはバッキングプレート５２が接合されている。パッキングプレート５２の裏面には更に筒状の取付部材５３が設けられ、取付部材５３の一端には略直角に屈曲させたフランジ部５３ａが形成されている。第１のカソードユニットＣｕ１が取り付けられる真空チャンバ１の第１上壁部分１１ａは、Ｙ軸回りに所定の角度で（即ち、真空チャンバ１の中央側からその外側に向けて低くなるように）傾斜させて形成され、第１上壁部分１１ａの所定位置には、第１ターゲット５１の挿通を可能とする第１取付開口１１ｂが開設されている。 The first cathode unit Cu1 includes a first target 51 made of the main component of a multi-component thin film (for example, silicon in the case of forming a SiC film as a multi-component thin film). The first target 51 has a cylindrical outline (that is, the sputtering surface 51a has a circular outline), and a backing plate 52 is bonded to the back surface of the first target 51, which is the side facing away from the sputtering surface 51a. There is. A cylindrical mounting member 53 is further provided on the back surface of the packing plate 52, and a flange portion 53a bent at a substantially right angle is formed at one end of the mounting member 53. The first upper wall portion 11a of the vacuum chamber 1 to which the first cathode unit Cu1 is attached is inclined at a predetermined angle around the Y-axis (that is, so as to become lower from the center side of the vacuum chamber 1 to the outside thereof). A first attachment opening 11b through which the first target 51 can be inserted is opened at a predetermined position of the first upper wall portion 11a.

第１ターゲット５１は、基板Ｓｗの成膜面（図１中、上面）より大きい面積であるが、第１のカソードユニットＣｕ１の第１上壁部分１１ａへの取付姿勢でも、基板中心Ｓｃをその内方に含むようにそのスパッタ面５１ａの面積が設定される（例えば、基板Ｓｗの成膜面に対するスパッタ面５１ａの面積比が１～１．４６の範囲）。第１上壁部分１１ａを傾斜させる角度は、第１ターゲット５１をスパッタリングして、回転する基板Ｓｗに成膜したときの膜厚分布を考慮して適宜設定される。そして、スパッタ面５１ａ側を先頭にして第１取付開口１１ｂを挿通させ、第１取付開口１１ｂの周縁に位置する第１上壁部分１１ａ外面に真空シールとしてのベローズ管５４を介してフランジ部５３ａがその全周に亘って当接するように設置することで、第１のカソードユニットＣｕ１が第１上壁部分１１ａに取り付けられる。これにより、第１ターゲット５１は、そのスパッタ面５１ａが保持ステージ２側を向く（図１中、下方を向く）と共に、真空チャンバ１の第１上壁部分１１ａに倣ってＹ軸回りに所定の角度で傾斜した姿勢となる（スパッタ面５１ａが基板中心Ｓｃをその内方に含む）。このとき、ベローズ管５４により、後述のようにスパッタ面５１ａの傾斜角を変更するときでも、真空チャンバ１内を気密維持できるようにしている。また、第１のカソードユニットＣｕ１を第１上壁部分１１ａに取り付けた状態では、真空チャンバ１内には、第１ターゲット５１の周囲を囲うようにして筒状の防着板１２が設置される。 Although the first target 51 has a larger area than the film-forming surface (top surface in FIG. 1) of the substrate Sw, even when the first cathode unit Cu1 is attached to the first upper wall portion 11a, the substrate center Sc is The area of the sputtering surface 51a is set so as to be included inward (for example, the area ratio of the sputtering surface 51a to the film forming surface of the substrate Sw is in the range of 1 to 1.46). The angle at which the first upper wall portion 11a is inclined is appropriately set in consideration of the film thickness distribution when a film is formed on the rotating substrate Sw by sputtering the first target 51. Then, the sputtering surface 51a side is inserted into the first mounting opening 11b, and the flange portion 53a is inserted through the bellows pipe 54 as a vacuum seal to the outer surface of the first upper wall portion 11a located at the periphery of the first mounting opening 11b. The first cathode unit Cu1 is attached to the first upper wall portion 11a by installing the first cathode unit Cu1 so as to be in contact with the entire circumference thereof. As a result, the first target 51 has its sputtering surface 51a facing the holding stage 2 side (facing downward in FIG. The sputtering surface 51a is inclined at an angle (the sputtering surface 51a includes the substrate center Sc within it). At this time, the bellows tube 54 allows the inside of the vacuum chamber 1 to be maintained airtight even when the inclination angle of the sputtering surface 51a is changed as described later. Furthermore, when the first cathode unit Cu1 is attached to the first upper wall portion 11a, a cylindrical adhesion prevention plate 12 is installed in the vacuum chamber 1 so as to surround the first target 51. .

取付部材５３のＹ軸方向両側には回転軸５５ａ，５５ｂが夫々突設され、一方の回転軸５５ａは、これをその軸線回りに回転駆動するステッピングモータ５６ａに連結され、他方の回転軸５５ｂが軸受部材５６ｂで軸支されている。そして、ステッピングモータ５６ａにより回転軸５５ａ，５５ｂを回転させると、これに応じて、取付部材５３がそのＹ軸回りに所定（例えば、４度以下）の回転角で回転され、スパッタ面５１ａのＸＹ平面に対する傾斜角が変更されて、回転する基板Ｓｗに成膜したときの膜厚分布を調整することができる。また、第１のカソードユニットＣｕ１は、真空チャンバ１外に位置する取付部材５３の内方空間に配置した磁石ユニット５７を備える。磁石ユニット５７としては、第１ターゲット５１のスパッタ面５１ａの下方空間に磁場を発生させ、スパッタリング時にスパッタ面５１ａの下方で電離した電子等を捕捉して第１ターゲット５１から飛散したスパッタ粒子を効率よくイオン化する閉鎖磁場若しくはカスプ磁場構造を有するものである。なお、図１，図２中、符号５７ａは、磁石ユニット５７を回転駆動するモータであり、磁石ユニット５７としては公知のものが利用できるため、第１のカソードユニットＣｕ１を含め、これ以上の説明は省略する。更に、特に図示して説明しないが、第１ターゲット５１には、スパッタ電源からの出力が接続され、第１ターゲット５１に負の電位を持った所定電力や高周波電力を投入できるようにしている。 Rotating shafts 55a and 55b are protruded from both sides of the mounting member 53 in the Y-axis direction, and one rotating shaft 55a is connected to a stepping motor 56a that rotates it around its axis, and the other rotating shaft 55b is It is pivotally supported by a bearing member 56b. Then, when the rotating shafts 55a and 55b are rotated by the stepping motor 56a, the mounting member 53 is rotated around the Y axis at a predetermined rotation angle (for example, 4 degrees or less), and the XY By changing the inclination angle with respect to the plane, it is possible to adjust the film thickness distribution when a film is formed on the rotating substrate Sw. Further, the first cathode unit Cu1 includes a magnet unit 57 arranged in the inner space of the mounting member 53 located outside the vacuum chamber 1. The magnet unit 57 generates a magnetic field in the space below the sputtering surface 51a of the first target 51, captures electrons etc. ionized below the sputtering surface 51a during sputtering, and efficiently removes sputtered particles scattered from the first target 51. It has a closed magnetic field or cusp magnetic field structure that causes good ionization. In addition, in FIGS. 1 and 2, reference numeral 57a is a motor that rotationally drives the magnet unit 57, and since a known magnet unit 57 can be used, further explanation including the first cathode unit Cu1 will be omitted. is omitted. Further, although not specifically shown or explained, the first target 51 is connected to an output from a sputtering power source, so that a predetermined power or high frequency power having a negative potential can be applied to the first target 51.

一方、第２のカソードユニットＣｕ２は、多元系薄膜の副成分（例えば、多元系薄膜としてのＳｉＣ膜を成膜するような場合には、カーボン）で構成される第２ターゲット６１を備える。第２ターゲット６１もまた、円柱状の輪郭（即ち、スパッタ面６１ａが円形の輪郭）を有し、スパッタ面６１ａと背向する側である第２ターゲット６１の裏面にはバッキングプレート６２が接合されている。パッキングプレート６２の裏面には、筒状の取付部材６３が設けられ、取付部材６３の一端には略直角に屈曲させたフランジ部６３ａが形成されている。第２のカソードユニットＣｕ２が取り付けられる真空チャンバ１の第２上壁部分１３ａもまた、Ｙ軸回りに所定の角度で（即ち、真空チャンバ１の中央側からその外側に向けて低くなるように）傾斜させて形成され、第２上壁部分１３ａの所定位置には、第２ターゲット６１の挿通を可能とする第２取付開口１３ｂが開設されている。 On the other hand, the second cathode unit Cu2 includes a second target 61 made of a subcomponent of the multi-component thin film (for example, carbon in the case of forming a SiC film as the multi-component thin film). The second target 61 also has a cylindrical contour (that is, the sputtering surface 61a has a circular contour), and a backing plate 62 is bonded to the back surface of the second target 61, which is the side facing away from the sputtering surface 61a. ing. A cylindrical mounting member 63 is provided on the back surface of the packing plate 62, and a flange portion 63a bent at a substantially right angle is formed at one end of the mounting member 63. The second upper wall portion 13a of the vacuum chamber 1 to which the second cathode unit Cu2 is attached is also arranged at a predetermined angle around the Y axis (i.e., lowering from the center side of the vacuum chamber 1 toward the outside thereof). A second attachment opening 13b is formed at a predetermined angle in the second upper wall portion 13a and allows the second target 61 to be inserted therethrough.

第２上壁部分１３ａは、装置サイズの小型化を図るために、第１のカソードユニットＣｕ１が取り付けられる第１上壁部分１１ａに対して中心線Ｃｌ回りにオフセットさせて設けられている。具体的には、Ｘ軸及びＹ軸を中心線Ｃｌ回りに所定の回転角（例えば、反時計方向に３０度～６０度以下の範囲）で回転させた位置に第２上壁部分１３ａ、ひいては、第２のカソードユニットＣｕ２の第２ターゲット６１が存するようにしている（図２参照）。この場合、Ｘ軸及びＹ軸を基板中心Ｓｃ回りに回転させたときのＸＹ平面内の軸線をＸ’軸方向及びＹ’軸方向とする。また、第２上壁部分１３ａの真空チャンバ１の底面からの高さは、第１上壁部分１１ａより高くなるように設定され、第１及び第２の各カソードユニットＣｕ１，Ｃｕ２の取付状態では、基板Ｓｗからみて第２ターゲット６１のスパッタ面６１ａが第１ターゲット５１のスパッタ面５１ａより上方に位置するようになっている（言い換えると、図１に示すように、第２ターゲット６１のスパッタ面６１ａと基板中心Ｓｃとの距離が、第１ターゲット５１のスパッタ面５１ａと基板中心Ｓｃとの距離より長く設定されている）。更に、第２のカソードユニットＣｕ２を第２上壁部分１３ａに取り付けた状態では、真空チャンバ１内には、第２ターゲット６１の周囲を囲うようにして筒状の防着板１４が設置される。この場合、防着板１４の長さは、第１ターゲット５１をスパッタリングしたとき、そのスパッタ面５１ａから飛散するスパッタ粒子が直接第２ターゲット６１のスパッタ面６１ａに付着しないように設定されている。また、筒状の防着板１４の下端開口には、これを開閉自在に覆う板状のシャッタ１５ａが設けられ、モータ１５ｂを備える駆動手段によりシャッタ１５ａがＸ’Ｙ’平面内で移動されるようにしている。駆動手段としては、公知のものが利用されるため、これ以上の説明は省略する。 The second upper wall portion 13a is provided offset around the center line Cl with respect to the first upper wall portion 11a to which the first cathode unit Cu1 is attached, in order to reduce the size of the device. Specifically, the second upper wall portion 13a is located at a position where the X-axis and the Y-axis are rotated around the center line Cl by a predetermined rotation angle (for example, in the range of 30 degrees to 60 degrees or less counterclockwise). , the second target 61 of the second cathode unit Cu2 exists (see FIG. 2). In this case, the axes in the XY plane when the X-axis and Y-axis are rotated around the substrate center Sc are defined as the X'-axis direction and the Y'-axis direction. Further, the height of the second upper wall portion 13a from the bottom surface of the vacuum chamber 1 is set to be higher than the first upper wall portion 11a, and when the first and second cathode units Cu1 and Cu2 are installed, , the sputtering surface 61a of the second target 61 is located above the sputtering surface 51a of the first target 51 when viewed from the substrate Sw (in other words, as shown in FIG. 61a and the substrate center Sc is set longer than the distance between the sputtering surface 51a of the first target 51 and the substrate center Sc). Further, when the second cathode unit Cu2 is attached to the second upper wall portion 13a, a cylindrical adhesion prevention plate 14 is installed in the vacuum chamber 1 so as to surround the second target 61. . In this case, the length of the adhesion prevention plate 14 is set so that when the first target 51 is sputtered, sputtered particles scattered from the sputtering surface 51a of the first target 51 do not directly adhere to the sputtering surface 61a of the second target 61. Further, a plate-shaped shutter 15a is provided at the lower end opening of the cylindrical deposition-prevention plate 14 to cover it in an openable and closable manner, and the shutter 15a is moved within the X'Y' plane by a driving means provided with a motor 15b. That's what I do. Since a known drive means is used, further explanation will be omitted.

第２ターゲット６１は、第１ターゲット５１よりスパッタ面６１ａの面積が小さく（例えば、多元系薄膜の組成比等を考慮して、第１ターゲット５１のスパッタ面５１ａに対する第２ターゲット６１のスパッタ面６１ａの面積を１／２以下に）設定されるが、第２のカソードユニットＣｕ２の第２上壁部分１３ａへの取付姿勢でも、基板Ｓｗの外縁部の直上にスパッタ面６１ａの一部が位置するようにしている。そして、スパッタ面６１ａ側を先頭にして第２取付開口１３ｂを挿通させ、第２取付開口１３ｂの周縁に位置する第２上壁部分１３ａ外面に真空シールとしてのベローズ管６４を介してフランジ部６３ａがその全周に亘って当接するように設置することで、第２のカソードユニットＣｕ２が第２上壁部分１３ａに取り付けられる。これにより、第２ターゲット６１は、そのスパッタ面６１ａが保持ステージ２側を向く（図１中、下方を向く）と共に、第２上壁部分１３ａに倣ってＹ’軸回りに所定の角度で傾斜した姿勢となる。このとき、上記同様、ベローズ管６４により、後述のようにスパッタ面６１ａの傾斜角を変更するときでも、真空チャンバ１内を気密維持できるようにしている。 The second target 61 has a sputtering surface 61a smaller in area than the first target 51 (for example, considering the composition ratio of the multi-component thin film, etc.), the sputtering surface 61a of the second target 61 is Although the area of the second cathode unit Cu2 is set to 1/2 or less), even in the mounting posture of the second cathode unit Cu2 to the second upper wall portion 13a, a part of the sputtering surface 61a is located directly above the outer edge of the substrate Sw. That's what I do. Then, the sputtering surface 61a side is inserted into the second mounting opening 13b, and the flange portion 63a is inserted through the bellows pipe 64 as a vacuum seal to the outer surface of the second upper wall portion 13a located at the periphery of the second mounting opening 13b. The second cathode unit Cu2 is attached to the second upper wall portion 13a by installing the second cathode unit Cu2 so as to be in contact with the entire circumference thereof. As a result, the second target 61 has its sputtering surface 61a facing the holding stage 2 side (facing downward in FIG. 1), and is tilted at a predetermined angle around the Y' axis following the second upper wall portion 13a. It becomes a posture. At this time, as described above, the bellows tube 64 allows the inside of the vacuum chamber 1 to be maintained airtight even when the inclination angle of the sputtering surface 61a is changed as described later.

取付部材６３のＸ’軸方向一端には第１回転軸６５ａが突設され、第１回転軸６５ａは、これを軸線回りに回転駆動する第１ステッピングモータ６６ａに連結されている。また、取付部材６３のＹ’軸方向両端にもまた、第２回転軸６５ｂ，６５ｃが突設されている。一方の回転軸６５ｂは、これをその軸線回りに回転駆動する第２ステッピングモータ６６ｂに連結されている。この場合、第１回転軸６５ａ及び両第２回転軸６５ｂ，６５ｃは、平面視コ字状の支持フレーム６７に設けた軸受（図示せず）で軸支されている。そして、第１ステッピングモータ６６ａにより第１回転軸６５ａを回転させると、これに応じて、取付部材６３がそのＸ’軸回りに所定（例えば、±５度以下）の回転角で回転される一方で、第２ステッピングモータ６６ｂにより第２回転軸６５ｂ，６５ｃを回転させると、これに応じて、取付部材６３がそのＹ’軸回りに所定（例えば、±５度以下）の回転角で回転され、スパッタ面６１ａのＸＹ平面に対する傾斜角が変更される。なお、傾斜角を変更できる範囲は、例えば、多元系薄膜の主成分及び副成分を夫々構成する各ターゲット５１，６１の種類や、第２ターゲット６１の初期の傾斜角（言い換えると、第２上壁部分１３ａのＸＹ平面に対する傾斜角）に応じて適宜設定される。これにより、多元系薄膜の副成分の組成比やその組成比の面内分布の調整が可能となる。本実施形態では、上記のステッピングモータ６６ａ，６６ｂや回転軸６５ａ～６５ｃといった部品が、真空チャンバ１外から動力を伝達して第２ターゲット６１を少なくともＹ軸回りに所定の回転角で傾斜させる傾動手段を構成する。第２のカソードユニットＣｕ２もまた、上記同様、真空チャンバ１外に位置する取付部材６３の内方空間に配置した磁石ユニット６８を備える。更に、特に図示して説明しないが、第２ターゲット６１には、スパッタ電源からの出力が接続され、第２ターゲット６１に負の電位を持った所定電力や高周波電力を投入できるようにしている。 A first rotating shaft 65a is provided protruding from one end of the mounting member 63 in the X'-axis direction, and the first rotating shaft 65a is connected to a first stepping motor 66a that rotates the first rotating shaft 65a around the axis. Further, second rotating shafts 65b and 65c are also provided protruding from both ends of the mounting member 63 in the Y'-axis direction. One rotating shaft 65b is connected to a second stepping motor 66b that rotates the rotating shaft around its axis. In this case, the first rotating shaft 65a and the second rotating shafts 65b, 65c are supported by bearings (not shown) provided on a support frame 67 that is U-shaped in plan view. Then, when the first rotating shaft 65a is rotated by the first stepping motor 66a, the mounting member 63 is rotated at a predetermined rotation angle (for example, ±5 degrees or less) around the X' axis accordingly. When the second rotating shafts 65b and 65c are rotated by the second stepping motor 66b, the mounting member 63 is rotated at a predetermined rotation angle (for example, ±5 degrees or less) around the Y' axis accordingly. , the inclination angle of the sputtering surface 61a with respect to the XY plane is changed. The range in which the tilt angle can be changed is, for example, the type of each target 51, 61 constituting the main component and subcomponent of the multi-component thin film, the initial tilt angle of the second target 61 (in other words, the second upper The angle of inclination of the wall portion 13a with respect to the XY plane) is appropriately set. This makes it possible to adjust the composition ratio of the subcomponents of the multi-component thin film and the in-plane distribution of the composition ratio. In this embodiment, components such as the stepping motors 66a, 66b and the rotating shafts 65a to 65c transmit power from outside the vacuum chamber 1 to tilt the second target 61 at least around the Y axis at a predetermined rotation angle. constitute means. The second cathode unit Cu2 also includes a magnet unit 68 arranged in the inner space of the mounting member 63 located outside the vacuum chamber 1, as described above. Further, although not specifically shown or explained, the second target 61 is connected to an output from a sputtering power source, so that a predetermined power or high-frequency power having a negative potential can be applied to the second target 61.

上記スパッタリング装置ＳＭにより基板Ｓｗに対して所定の多元系薄膜を成膜する場合、図外の真空搬送ロボットにより保持ステージ２上へと基板Ｓｗを搬入し、保持ステージ２のチャックプレート（図示せず）上面に基板Ｓｗを設置し、吸着保持する（この場合、基板Ｓｗの上面が成膜面となる）。次に、真空チャンバ１内が所定圧力（例えば、１×１０^－５Ｐａ）まで真空排気されると、モータ２２により保持ステージ２を一方向に所定回転数で回転させ、マスフローコントローラ４３の制御によりスパッタガスとしてのアルゴンガスを一定の流量で導入し、これに併せて第１ターゲット５１と第２ターゲット６１とにスパッタ電源（図示せず）から予め設定される電力を投入する。これにより、第１ターゲット５１と第２ターゲット６１との前方の空間にプラズマが夫々形成され、プラズマ中のアルゴンガスのイオンで各ターゲット５１，６１がスパッタリングされ、各ターゲット５１，６１からのスパッタ粒子が、回転する基板Ｓｗの上面に付着、堆積して所定の多元系薄膜が成膜される。 When forming a predetermined multi-component thin film on a substrate Sw using the sputtering apparatus SM, the substrate Sw is carried onto the holding stage 2 by a vacuum transfer robot (not shown), and the chuck plate (not shown) of the holding stage 2 is ) The substrate Sw is placed on the upper surface and held by suction (in this case, the upper surface of the substrate Sw becomes the film-forming surface). Next, when the inside of the vacuum chamber 1 is evacuated to a predetermined pressure (for example, 1×10 ⁻⁵ Pa), the holding stage 2 is rotated in one direction at a predetermined number of rotations by the motor 22 and controlled by the mass flow controller 43. Argon gas as a sputtering gas is introduced at a constant flow rate, and in conjunction with this, a preset power is applied to the first target 51 and the second target 61 from a sputtering power source (not shown). As a result, plasma is formed in the space in front of the first target 51 and the second target 61, and each target 51, 61 is sputtered with ions of argon gas in the plasma, and sputtered particles from each target 51, 61 are sputtered. is attached and deposited on the upper surface of the rotating substrate Sw to form a predetermined multi-component thin film.

以上の実施形態によれば、上記従来例のものより装置サイズの小型化を図ることができる。それに加えて、主成分に対する副成分の組成比を調整する場合、各ターゲット５１，６１への投入電力や成膜時の真空チャンバ１内の圧力（スパッタガスの分圧）といったスパッタ条件を調整することで、組成比の面内分布の均一性が損なわれたとしても、第２ターゲット６１をＸ’軸及びＹ’軸の少なくとも一方回りの回転角を調整すれば、組成比の面内分布の均一性を損なうことなく、組成比の調整が可能になる。これは、第１ターゲット５１及び第２ターゲット６１の侵食に伴って各ターゲット５１，６１からのスパッタ粒子の飛散分布が変わった場合にも利用できる。しかも、各ターゲット５１，６１をスパッタリングする際、第２ターゲット６１のスパッタ面６１ａが第１ターゲット５１から飛散するスパッタ粒子で汚染されることや、いずれか一方のターゲット５１，６１の交換に伴う所謂プレスパッタ時に、他方のターゲット６１，５１のスパッタ面６１ａ，５１ａが汚染されることを可及的に抑制することができる。 According to the above embodiment, the device size can be made smaller than that of the conventional example. In addition, when adjusting the composition ratio of the subcomponent to the main component, sputtering conditions such as the power input to each target 51 and 61 and the pressure in the vacuum chamber 1 during film formation (partial pressure of the sputtering gas) are adjusted. Even if the uniformity of the in-plane distribution of the composition ratio is impaired, the in-plane distribution of the composition ratio can be improved by adjusting the rotation angle of the second target 61 around at least one of the X' axis and the Y' axis. The composition ratio can be adjusted without impairing uniformity. This can also be used when the scattering distribution of sputtered particles from each target 51, 61 changes due to erosion of the first target 51 and second target 61. Moreover, when sputtering each target 51, 61, the sputtering surface 61a of the second target 61 may be contaminated with sputter particles scattered from the first target 51, and so-called so-called problems may occur when one of the targets 51, 61 is replaced. During pre-sputtering, contamination of the sputtering surfaces 61a, 51a of the other targets 61, 51 can be suppressed as much as possible.

次に、本発明の効果を確認するため、基板Ｓｗをφ３００ｍｍのシリコンウエハ、第１ターゲット５１をφ４４０ｍｍのケイ素製、第２ターゲット６１をφ１２５ｍｍのアモルファスカーボン製とし、上記スパッタリング装置ＳＭを用いて基板ＳｗにＳｉＣ膜を成膜した。スパッタ条件として、第１ターゲット５１への投入電力を２ｋＷ、第２ターゲット６１への投入電力を０．５ｋＷ、基板Ｓｗの回転速度を１２０ｒｐｍ、スパッタ時間を１００ｓｅｃに設定した。また、スパッタガスとしてアルゴンガスを用い、スパッタリング中、スパッタガスの分圧を０．２Ｐａとした。更に、第１ターゲット５１と基板中心Ｓｃとの間の距離を２５０ｍｍ、第２ターゲット６１と基板中心Ｓｃとの間の距離を２８５ｍｍとし、このとき、ＸＹ平面に対する第１ターゲット５１のＹ軸回りの傾斜角を１５度、ＸＹ平面に対する第２ターゲット６１のＹ’軸回りの傾斜角を２２度、ＸＹ平面に対する第２ターゲット６１のＸ’軸回りの傾斜角を３８度とした。このような条件で第１ターゲット５１及び第２ターゲット６１をスパッタリングして基板Ｓｗ表面にＳｉＣ膜を成膜し、公知の分析機によりその組成比と基板Ｓｗの径方向における組成比の面内分布を測定した。これによれば、ケイ素とカーボンとの組成比が１５：８５であり、その面内分布の均一性は１％であった。そこで、Ｘ’軸及びＹ’軸を夫々反時計方向に回転させ、ＸＹ平面に対する第２ターゲット６１のＹ’軸回りの傾斜角を＋４度以下の範囲、ＸＹ平面に対する第２ターゲット６１のＸ’軸回りの傾斜角を＋４度の範囲で夫々変更し、再度、ＳｉＣ膜を成膜したところ、ケイ素とカーボンとの組成比が１０：９０～２０：８０の範囲、その面内分布の均一性は１～２％であり、組成比及び面内分布を調整できることが確認された。 Next, in order to confirm the effects of the present invention, the substrate Sw was a silicon wafer with a diameter of 300 mm, the first target 51 was made of silicon with a diameter of 440 mm, and the second target 61 was made of amorphous carbon with a diameter of 125 mm. A SiC film was formed on Sw. As sputtering conditions, the power applied to the first target 51 was set to 2 kW, the power applied to the second target 61 was set to 0.5 kW, the rotation speed of the substrate Sw was set to 120 rpm, and the sputtering time was set to 100 sec. Further, argon gas was used as the sputtering gas, and the partial pressure of the sputtering gas was set to 0.2 Pa during sputtering. Furthermore, the distance between the first target 51 and the substrate center Sc is 250 mm, and the distance between the second target 61 and the substrate center Sc is 285 mm, and at this time, the distance of the first target 51 around the Y axis with respect to the XY plane is The inclination angle was 15 degrees, the inclination angle of the second target 61 around the Y' axis with respect to the XY plane was 22 degrees, and the inclination angle of the second target 61 around the X' axis with respect to the XY plane was 38 degrees. A SiC film is formed on the surface of the substrate Sw by sputtering the first target 51 and the second target 61 under these conditions, and the composition ratio and the in-plane distribution of the composition ratio in the radial direction of the substrate Sw are measured using a known analyzer. was measured. According to this, the composition ratio of silicon to carbon was 15:85, and the uniformity of the in-plane distribution was 1%. Therefore, the X' axis and the Y' axis are each rotated counterclockwise, and the inclination angle of the second target 61 around the Y' axis with respect to the XY plane is within +4 degrees, and the X' of the second target 61 with respect to the XY plane is When the SiC film was deposited again by changing the inclination angle around the axis within a range of +4 degrees, the composition ratio of silicon to carbon was in the range of 10:90 to 20:80, and the in-plane distribution was uniform. was 1 to 2%, and it was confirmed that the composition ratio and in-plane distribution could be adjusted.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、傾動手段として、ステッピングモータ６６ａ，６６ｂや回転軸６５ａ～６５ｃといった部品を利用したものを例に説明したが、真空チャンバ１外から動力を伝達して第２ターゲット６１をＸ’軸及びＹ’軸回りに所定の回転角で傾斜させることができれば、これに限定されるものではない。また、上記実施形態では、小型化を図るため、第１ターゲット５１に対する第２ターゲット６１の位置をＸＹ平面上で及び上方にオフセットしたものを例に説明したが、第２ターゲット６１の配置（即ち、第２のカソードユニットＣｕ２の位置）は、上記に限定されるものではなく、種々のレイアウトを採用することができる。更に、上記実施形態では、第１及び第２の各カソードユニットＣｕ１，Ｃｕ２が取り付けられる真空チャンバ１の上壁部分１１ａ，１３ａをＸＹ平面に対して傾斜させたものを例に説明したが、第１及び第２の各ターゲット５１，６１を傾斜して配置すると共にその傾斜角を調整できるのではあれば、これに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention. In the above embodiment, the tilting means uses components such as the stepping motors 66a, 66b and the rotating shafts 65a to 65c, but power is transmitted from outside the vacuum chamber 1 to move the second target 61 to the It is not limited to this as long as it can be tilted at a predetermined rotation angle around the axis and the Y' axis. Furthermore, in the above embodiment, the position of the second target 61 with respect to the first target 51 is offset upward on the XY plane in order to achieve miniaturization. , the position of the second cathode unit Cu2) is not limited to the above, and various layouts can be adopted. Further, in the above embodiment, the upper wall portions 11a and 13a of the vacuum chamber 1 to which the first and second cathode units Cu1 and Cu2 are attached are inclined with respect to the XY plane. The present invention is not limited to this, as long as the first and second targets 51 and 61 can be arranged at an angle and the angle of inclination can be adjusted.

ＳＭ…スパッタリング装置、Ｃｕ１，Ｃｕ２…カソードユニット、１…真空チャンバ、２…保持ステージ、１１ａ，１３ａ…真空チャンバの上壁部分、１２，１４…防着板、１５ａ…シャッタ、５１…第１ターゲット（主成分）、６１…第２ターゲット（副成分）、Ｓｗ…基板（被処理基板）、Ｓｃ…基板中心、６５ａ～６５ｃ…回転軸（傾動手段の構成要素）、６６ａ，６６ｂ…ステッピングモータ（傾動手段の構成要素）。 SM... Sputtering device, Cu1, Cu2... Cathode unit, 1... Vacuum chamber, 2... Holding stage, 11a, 13a... Upper wall portion of vacuum chamber, 12, 14... Deposition prevention plate, 15a... Shutter, 51... First target (main component), 61...second target (subcomponent), Sw...substrate (substrate to be processed), Sc...substrate center, 65a to 65c...rotation shaft (component of tilting means), 66a, 66b...stepping motor ( components of the tilting means).

Claims

A sputtering device for sputtering a target in a vacuum chamber to form a multi-component thin film on the surface of a substrate to be processed that is placed opposite to the target, the sputtering device comprising:
In a device equipped with a holding stage that holds a substrate to be processed rotatably around the center of the substrate,
The target has a first target containing a main component of a multi-component thin film, and a second target containing a sub-component of a multi-component thin film whose sputtering surface area is smaller than that of the first target,
The directions perpendicular to each other within the surface of the substrate to be processed are defined as the X-axis direction and the Y-axis direction. The second target is installed in an attitude tilted at a predetermined rotation angle, and the second target is tilted at a predetermined rotation angle around the Y axis from a state in which the second target is placed adjacent to the first target and facing the substrate to be processed, and A sputtering apparatus characterized in that the sputtering apparatus is installed in an inclined position at a predetermined rotation angle around an axis, and is configured to be able to freely adjust at least the rotation angle around the X-axis.

The sputtering apparatus according to claim 1, further comprising a tilting means for transmitting power from outside the vacuum chamber to tilt the second target at a predetermined rotation angle around at least one of the X-axis and the Y-axis. .

The distance between the sputtering surface of the second target and the center of the substrate is set longer than the distance between the sputtering surface of the first target and the center of the substrate, and the second target is provided in front of the sputtering surface so as to surround this sputtering surface. 3. The sputtering apparatus according to claim 1, further comprising: a cylindrical deposition-prevention plate; and a shutter that freely opens and closes an opening of the deposition-prevention plate.