JPH01290767A

JPH01290767A - 多成分薄膜製造装置

Info

Publication number: JPH01290767A
Application number: JP11956788A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Tsuda; 善行津田; Hideaki Yasui; 秀明安井; Hiroyoshi Tanaka; 博由田中; Yuji Mukai; 裕二向井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1989-11-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、スパッタリング技術を利用し、薄膜を製造す
る装置に関するものであり、特に多成分薄膜を製造する
装置に関するものである。

従来の技術従来の多成分薄膜を製造するスパッタリング装置は第５
図に示すように、真空チャンバ１には真空排気系２、ガ
ス導入系３、基板４を固定する基板ホルダ５（インライ
ン型装置では基板搬送系になる）等が設置されている。

真空チャンバ１内に設けられたカソード部の構成は次の
ようである。

真空チャンバ１とは絶縁物６で電気的に絶縁されたカソ
ード７に予め成分調整されたスパッタリングターゲット
８をボンディングしたバッキングプレート９が設置され
ている。そして、スパッタリングターゲット８等を冷却
するだめの冷却系１０も設置されている。

スパッタに必要な電力は電源系１１から供給されている
。真空チャンバ１には、スパッタリングターゲット８と
真空チャンバ１の間での放電時の異常放電を防ぐために
、グランドンールド１２が取り付けられている。

この装置での製膜は以下のようになされる。ガス導入系
３からアルゴン等の不活性ガスを主成分とするスパッタ
ガスが所定の流量で真空チャンバ１内に導入され、真空
チャンバ１内の真空度は真空排気系２により所定の値に
設定されている。この状態でスパッタリングターゲット
８と基板４の間に（基板４が絶縁物の場合は基板ホルダ
６の間に）電源系１１から電圧を印加すると、これらの
間に放電によるプラズマが発生する。そして、このプラ
ズマ中のスパッタガスから電離したイオンがスパッタリ
ンゲターゲノ）８に衝突した結果、スパッタ粒子がスパ
ッタリングターゲット８から飛散し、基板４上に薄膜が
形成される。

上記の従来例は多成分の材料を予め成分調整されたスパ
ッタリングターゲット８を用いたものであるが、他の従
来例では単一成分のスパッタリングターゲットを設置し
たカソードを成分の個数だけ配置し、この複数個のカソ
ードを同時に、まだは順次、放電させて多成分薄膜を製
造していた。

発明が解決しようとする課題多成分材料からなるスパッタリンゲターゲ、ｔ・を用い
た装置の場合、スパッタ率は材料によシ異なシ、製膜を
継続している間に次第に成分の変化が生じる。それ故、
製膜した薄膜の膜質が一定せず、製品の歩どまシが悪か
った。

また、単一成分のスバノタリ／ゲタ−ゲットを複数個設
置した場合では、製膜する基板の大きさに比べて、真空
装置が非常に大きくなり、設備コストが高くなるだめに
、製品の価格低下の大きな障害になっていた。

次に、上記のいずれの場合でもスパッタリングターゲッ
トを交換する場合には真空チヤンバを開ける必要があり
、この際に真空チャンバの内壁に空気中のガスが吸着す
る。作製する薄膜の膜質を劣下させる可能性があるこの
ようなガスを放出させるために、真空チャンバを開けた
後には長時間真空引きする必要があり、スパッタリング
装置の稼働率の低下になっていた。

本発明は上記の問題点を解決するもので、一定の成分比
率の薄膜を安定に製膜でき、設備コストの安価な、かつ
稼働率の大きな多成分薄膜製造装置を提供することを目
的とする。

課題を解決するだめの手段本発明の多成分薄膜製造装置は、上記課題を解決するた
め、バッキングプレート上に取り付けるスパッタリング
ターゲットを立方体または直方体の複数個の独立したタ
ーゲット片の集合体で構成し、この独立したターゲット
片をバッキングプレート上を所定の行程で移動させるも
のであり、さらにターゲット片を真空チャンバ外部から
供給および廃棄が可能なように構成したものである。

上記の構成は基本的には本発明者の特願昭６２−２３１
３０２号のスパッタリング装置と同様であるが、本発明
では多成分薄膜を製造するために、各ターゲット片は単
一材料で作られたものであシ、薄膜を構成する成分の数
だけの種類のターゲット片を、所定の成分比率の薄膜が
製膜できるように各材質のターゲット片の個数および配
置を調整して、バッキングプレート上に供給するもので
ある。

作用上記構成によれば、各材質の単一成分で作られた独立し
たターゲット片はターゲット片供給部で予め個数調整さ
れてバッキングプレート上に送られ、定められた行程を
移動し、すなわちプラズマの強度の分布が存在する場合
でも移動するすべてのターゲット片は均一に減少し、局
所的なエロージョンの発生は皆無になる。このためター
ゲノトの利用効率は非常に高く、また安定放電が継続し
て行われるので製膜安定性が非常に高くなる。また、各
成分の比率はすでにターゲット片の供給個数で決められ
ており、スパッタが各ターゲット片で独立に行われるの
で、スパッタ率が異なることによる薄膜の成分への影響
はない。さらに、ターゲット片の供給及び廃棄を真空チ
ャンバを開けることなく行えるので、連続製膜が可能な
ことに加え、真空チャンバを開ける必要がないので真空
チャンバ内を汚染する危険が無いので、製膜した薄膜の
膜質安定性は非常に高い。

実施例以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図はスパッタ法を用いた場合の本発明の一実施例の
多成分薄膜製造装置の概略構成図である。

なお、従来例と共通する部分には同一の番号を付けであ
る。

真空チャンバ１には真空排気系２、ガス導入系３、基板
４を固定する基板ホルダ５（インライン型装置では基板
搬送系になる）等が設置されている。真空チャンバ１に
設置されたカソード部の構成は次のようである。真空チ
ャンバ１とは絶縁物６で電気的に絶縁されたカソードホ
ルダ７にバッキングプレート１３が取シ付けられている
。このバッキングプレート１３上に取り付けられるスパ
ッタリングターゲットは立方体または直方体の複数個の
独立したターゲット片１４の集合体で構成され、この独
立したターゲット片１４はバッキングプレート１３上を
所定の行程で移動が可能な↓うになっている。そして、
ターゲット片１４は真空チャンバ１の外部に設置された
ストッカ１７からゲートパルプ２０ｂ、予備室１９！Ｌ
、ゲートパルプ２０ａを通って供給部１６へ送られる。

供給部１５から送られたターゲット片１４はバッキング
プレート１３上を所定の行程で移動し、所定の量まで消
費された後、回収部１６まで送られ、ゲートパルプ２０
ｄおよび予備室１９ｂ、ゲートパルプ２０Ｃを通って、
廃棄部１８へ送られる。なお、予備室１９ａ、１９ｂは
、それぞれに設置された予備室排気系２１＆、２１ｂに
よシ、ゲートパルプ２０が開いたときに真空チャンバ１
内の真空度を乱さず、またターゲット片１４に吸着して
いるガスを取り除くために所定の真空度に保たれている
。

次に、ターゲット片の移勤行程について説明する。供給
部１６へ送られたターゲット片１４は、上記のようにバ
ッキングプレート１３上に送られ、第２図のように配置
されたレール状突起２２の間を支持された状態で（この
支持状態を第４図に示した）第３図に示しだ矢印２７の
ように移動する。

第３図に示したターゲット片１４の動きを第２図に示し
たバッキングプレート１３上辺の構成と共に簡単に説明
する。ターゲット片１４の全体の動きとしては左右対称
の動きであり、供給部１５カラバッキングプレート１３
０１辺の中央部から送られたターゲット片１４はレール
状突起に沿って供給部１５の対辺の中央部へ移動し、対
辺に到達するとステップ状に動くターゲット片駆動部２
３Ｃ，２３ｄにより左右に分けられて、移動してきたレ
ール状突起の隣のレール状突起（両側辺側）に沿って、
今度は逆の方向に移動し、第３図に示す矢印２７に示す
ように移動する。再び元の１辺に到達するとターゲット
片、駆動部２３ａ。

２３ｂにより上記と同様の移動をする。このように順次
−列ずつ左右にかつ交互て逆の方向に移動して供給部１
６に相対する対辺のコーナ一部に達しだターゲット片１
４ば、ターゲット片検食部２４Ｎ　、２４ｂでターゲッ
トの消費量を検査され所定の消費量に達したものは、廃
棄部１８に送るため予備室導入部２６ａ　、２６ｂへ送
られる。達していないものは、リターン回路２５ａ、２
５ｂを通って再び供給部１５へ送られ、製膜に用いられ
る。以上のような動きは常に連続しており、ターゲット
片１４は常にバッキングプレート１３上を連続的に移動
している。なお、上記のターゲット片１４の移勤行程は
一つの例でちり、この例に限定されるものではない。

ターゲット片の個々の動きは上記のようであり、次に、
多成分薄膜を作成するだめの実施例を述べる。例えばＡ
、Ｂの２成分の薄膜を作成する場合、Ａ、Ｂの２種類の
単一材料で作られた各ターゲット片１４は、供給部１６
に個数調整されて投入され、バッキングプレート１３上
に、第３図に示したように、移動順を定められて供給さ
れる（第３図ではム：Ｂ＝４：１）。製膜する薄膜の成
分比率を変更する場合には、供給部１５に投入する各材
質のターゲット片の個数を変更すればよく、種種の成分
の薄膜が容易に製膜できる。また、スパッタ率が大きく
異なる材料を用いる場合では、スパッタ率の大きな材質
のターゲット片の投入個数を少なめに調整するだけで対
応が可能である。

本実施例による作用を、以下に述べる。

独立したターゲット片１４は、所定の行程でバッキング
プレート１３上を移動するので、プラズマ強度の分布が
存在する場合でも、供給したターゲット片１４の全てが
同じように均一に消費される。本実施例でばＡ、Ｂの２
種類の異なる材質のターゲット片を供給しているが、こ
の場合、各材質に於てスパッタ率が異なシ、ターゲット
片の消費量が材質により異なるが、各ターゲット片が単
一の材料で作られているので、多成分の材料で作られた
ターゲットを用いた場合に生じた製膜速度および製膜し
た膜質の経時変化が起こらない。なお、スパッタ率が大
きく、消費量の大きなターゲット片はターゲット片検査
部２４で選択的に交換されるので、装置を停止すること
なく連続的に製膜が可能である。

次に、ターゲット片１４の供給および廃棄を真空チャン
バ１を開けることなく行えるので、連続製膜が可能であ
る。また、真空チャンバ１内が空気にさらされる機会が
非常に少ないので、真空チャンバ１内が汚染される危険
が非常に少ない。

発明の効果本発明のスパッタリング装置は、独立した単一の材質で
作られたターゲット片を所定の行程でバッキングプレー
ト上を移動させ、またターゲット片の供給および廃棄を
真空チャンバを開けることなく行える構成であるので、（１）各ターゲット片は材質は異なるが、各々単一成分
で作られているので、各成分の材料の製膜速度は一定で
あり、時間経過にともなって作成した薄膜の膜成分は変
化しない。従って、同一の膜質の薄膜が安定して作成で
き、製品の歩どまりは非常に大きい。

（２）多成分薄膜を構成する各成分比率になる様に材質
の異なる各クーゲット片の個数調整することで、容易に
薄膜の成分変更が可能であるので種種の薄膜の作成が簡
単に行える。

（３）　　ターゲットの利用効率が飛躍的に向上してお
シ・ターゲットコストを非常に低減できることから、製
品の低コスト化に効果が太きい。

（４）　　ターゲットには局所的な二ローションが全く
発生しないので、製膜の安定性が非常に高く、製品の歩
どまりが飛躍的に向上する。

（５）真空チャンバを開ける必要性が非常に少なく、装
置の稼働率が大きい。また、装置の清浄度が高く保てる
ので、製品の歩どまり向上に効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はスパッタ法を用いた本発明の一実施例の多成分
薄膜製造装置の概略構成を示す略断面図、第２図は本発
明の多成分薄膜製造装置でのバッキングプレート周辺の
構成を示す略断面図、第３図は第２図に示した構成での
ターゲット片の移動行程図、第４図はバッキングプレー
ト上でのターゲット片の支持状態を示した一部断面斜視
図、第５図はスパッタ法を用いた従来の多成分薄膜製造
装置の概略構成を示す略断面図である。１３・・・・・バッキングプレート、１４・・・・ター
ゲット片、１６　・・・・供給部、１ｅ・・・・回収部
、１７・・・・ストッカ、１８・・・・廃棄部、１９　
・・予備室、２０・・・・ゲートパルプ、２１　・・・
・予備室排気系、２２・・・・レール状突起、２３・・
・ターゲット片駆動部、２４・・・・ターゲット片検査
部、２５　・・・リターン回路、２６・・・・・予備室
導入部、２７　・・・ターゲット片の移動方向。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｉ３
−゛　　バッキソグプレート１４−　ターナツトｎＩ５・−供給部１６　−・−ＦｉＪ　噌又　邦Ｉ７−　ストシカ１８−廃乗祁１９−・−予備！ｎ　−−チ　−　ト　バ　Ｊし　ブｎ−レール状英起８−　ターケラトｈ友勧部尻−ターチットｈ捜１１ｇ５２７−　　ターゲプト片の捗動１間第３区第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空チャンバと、前記真空チャンバ内の排気を行
う真空排気系と、前記真空チャンバ内へガスを導入する
ガス導入系とを具備し、前記真空チャンバに取り付けら
れたカソード部にバッキングプレートを設置し、前記バ
ッキングプレート上に取り付けるスパッタリングターゲ
ットを立方体または直方体の複数個の独立したターゲッ
ト片の集合体で構成すると共に、前記ターゲット片は製
膜される単一成分薄膜の成分数だけの種類あり、そのタ
ーゲット片を所定の個数配分して前記集合体を構成し、
前記複数個の独立したターゲット片を前記バッキングプ
レート上で所定の行程分移動させることを特徴とする多
成分薄膜製造装置。
（２）ターゲット片の供給部および回収部をバッキング
プレートに接続して設置し、薄膜を構成する成分の比率
を前記供給部に投入する単一成分の前記ターゲット片の
個数で設定することを特徴とする請求項１記載の多成分
薄膜製造装置。
（３）ターゲット片のストッカおよび廃棄部を真空チャ
ンバ外部に設け、前記ストッカおよび廃棄部をバッキン
グプレートに取り付けたターゲット片の供給部および回
収部にゲートバルブ、予備室を介して接続し、前記予備
室を真空排気する予備室排気系を設置した請求項１記載
の多成分薄膜製造装置。