JPH02205671A - 対向ターゲット式スパッタ法による薄膜形成方法とその装置 - Google Patents

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） 本発明は各種材料の薄膜形成を行う場合に適用される対
向ターゲット式スパッタ法による薄膜形成方法とそれに
使用される装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種対向ターゲット式スパッタ装置を用いて薄
膜を形成する手段としては、例えば特開昭５７−１５８
３８０号や特公昭６１−５３４２６号公報に所載の手段
が公知である。

而して、従来のこれらの薄膜形成方法は何れも第８図の
如く、相互に対面させて設けた一対のターゲット１ｅ、
　ｌｅの各スパッタ面６ｅ、　６ｅの全面又は略前面を
露出させた状態のまま、各ターゲットｌｅ。

ｌｅを陰極とすべく電圧を印加して両ターゲッ）　ｌｅ
。

ｌｅ間にプラズマ空間を形成させて、その側方の基板（
図示せず）上にターゲラ目ｅ、　ｌｅの飛散原子を成膜
させるものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記従来の手段では、スパッタ作業時に
於いて両ターゲッＨｅ、　ｌｅ間に形成されるプラズマ
空間は磁界分布の影響等に原因してターゲラ）ｌｅ、　
ｌｅの中央部側程その密度が高くなる現象を生じ、次の
様な問題点を生じていた。

即ち、ターゲットｌｅ、　ｌｅ間に形成されるプラズマ
密度がその中央部側程高くなれば、プラズマ空間に曝さ
れるターゲットｌｅ、　ｌｅの各スパッタ面６ｅ。

６ｅは、同図の如く中央部側程そのスパッタ侵食が進ん
で、周縁部側とはそのスパッタ侵食速度が不均一となる
。従って、各ターゲットの周縁部側は殆どスパッタされ
ていないにも拘わらず、該ターゲットｌｅ、　ｌｅを早
期に交換せねばならないこととなって、該ターゲットの
利用効率が悪く非常に不経済なものとなっていた。

しかも、従来ではターゲット中央部の早期のスパッタ侵
食に原因してターゲットの着脱交換作業を短期間で頻繁
に行う必要があるが、この種スパッタ装置に於けるター
ゲットは一般にその背面側にターゲット冷却用の冷却水
が供給される如き複雑な機器類が設けられている。よっ
て、ターゲットの着脱交換作業は非常に大掛かりで長時
間を要し、係る作業性の面でも大なる問題点を有してい
たのである。

また、従来ではプラズマ密度の不均一さに原因して、基
板上に形成される薄膜の膜厚分布も不均一となって、薄
膜の中央部側の膜厚がその端部側よりも厚（なる様な不
都合をも生じていた。これら各問題点は何れもターゲッ
トが大型の場合に一層顕著となっていたのである。

尚、従来では上記難点を解消せんとして、例えば特開昭
６０−１９４０７１号公報所載のものが提案されている
。当該手段は第９図の如く、ターゲラ）ｌｅの周囲を覆
った状態に装着されるシールドカバー４８の中央部を突
出させた形状に設定して、プラズマ密度が高くなるター
ゲットの中央部分の面積を小さくすることにより、プラ
ズマ密度の均一化を図らんとするものである。

しかるに、当該手段では、シールドカバー４ｅの形状設
定が容易でなく、ターゲットが大寸法の場合には該シー
ルドカバー４０の形状設定のみでプラズマ密度の均一化
を図ることは実用上に於いてかなり困難なものとなって
いた。また、上記手段はターゲット１ｅが細長状の長方
形状の場合にしか適用できず、その他の形状のターゲッ
トの場合には適用できない。

それ故、本発明はターゲットの利用効率を高めて係る経
済性の向上を図ると共に、ターゲットの煩雑な交換作業
の減少を図って一連の作業性を良好なものとし、しかも
大型のターゲットを用いる場合であっても基板上に形成
される薄膜の膜厚分布に大きなばらつきを生じさせない
様にすることを、その目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は従来の如くターゲットのスパッタの全面又は略
全面を各所間時にプラズマ空間に曝してスパッタ作業を
行うではなく、スパッタ面をシールドカバーで覆って部
分的に露出されたスパッタ面部位を形成することにより
スパッタ面の部分的なスパッタを行い、しかも当該部分
的なスパッタ作業を順次ターゲットのスパッタ面の各所
に亙って繰り返して行うことにより、上記従来の課題を
解消せんとするものである。

すなわち、本発明は、相互に対面して設けられた一対の
ターゲット１，１の前方に、該ターゲット１．１の各ス
パッタ面６．６を部分的に覆って相互に対面して露出さ
れるスパッタ面部位を部分的に形成するための接地され
たシールドカバー４゜４を設けて、該シールドカバー４
，４の交換又は位置変更によって露出状態のスパッタ面
部位を順次他の位置に変更させながら、該露出されたス
パッタ面部位の部分的なスパッタを順次行う、対向ター
ゲット式スパッタ法である。

また、上記方法を実施するための第１の装置として、本
発明は、ターゲットホルダー２，２に装着されて相互に
対面配置される一対のターゲット１．１の各スパッタ面
６，６の前方位置に、該各スパッタ面６．６を覆うため
の接地されたシールドカバー４，４が着脱自在に設けら
れ、且つ該シールドカバー４．４には、ターゲット１．
１の各スパッタ面６，６の一部に相互に対面した露出状
態のスパッタ面部位６＾、　６Ａを形成するための切欠
開口部７，７が一又は複数箇所設けられ、しかも該切欠
開口部７．７は、シールドカバー４，４の取付方向を変
更して該シールドカバー４．４により先に露出されてい
たスパッタ面部位６Ａ、　６Ａを覆った際に先にシール
ドカバー４．４にて覆われていたスパッタ面部位６８．
６Ｂが新たに露出可能となるべく位置設定されてなる、
対向ターゲット式スパッタ装置である。

また、第２の装置として、本発明は、複数組みのシール
ドカバー４．　４．４ａ、　４ａの各組みが、相互に対
向して配置された一対のターゲット１．１のスパッタ面
６，６を覆うべく該スパッタ面６゜６の前方位置に接地
された状態で取付交換自在に構成されてなる対向ターゲ
ット式スパッタ装置であって、前記各シールドカバー４
．　４．４ａ、　４ａには、ターゲット１，１の各スパ
ッタ面６．６の一部に相互に対面した露出状態のスパッ
タ面部位を形成するための切欠開口部７．　７．７ａ、
　？ａが各組み毎に異なる位置に設けられて、シールド
カバーを交換して一組のシールドカバー４，４の切欠開
口部７．７に対面して露出されていたスパッタ面部位６
Ａ、　６Ａを他のシールドカバー４ａ、　４ａにより覆
わせた際に前記一組のシールドカバー４．４によって覆
われていたスパッタ面部位６Ｂ、　６Ｂが前記他のシー
ルドカバー４ａ、　４ａの切欠開口部７ａ、　７ａに対
面して新たに露出可能となるべく構成されてなる、対向
ターゲット式スパッタ装置である。

（作用） 上記構成のスパッタ法では、ターゲットのスパッタ面６
．６の全面を同時にスパッタさせず、シールドカバー４
．４にて覆われていない露出状態のスパッタ面部位を部
分的にスパッタさせるために、ターゲット１，１間の空
間部の全体に亙っては磁界分布に大きなばらつきが存在
する場合であっても、ターゲット１．１のスパッタ面６
．６のうち部分的に露出されたスパッタ面部位の相互間
に形成されるプラズマ空間に於いては磁界分布の大きな
ばらつきがなく、プラズマ密度の均等化が図られること
となる。即ち、本発明ではそのスパッタ対象となるター
ゲットが大寸法の場合であっても、実際にスパッタされ
る部分はその一部であるから、小型のターゲットを用い
たスパッタ作業と同様にプラズマ密度には大きなばらつ
きが発生しないのである。よって、当該スパッタ作業に
よって形成される薄膜の膜厚分布の均等化が可能となる
。

また、上記方法では、ターゲット１，１のスパッタされ
る部位を順次変更して該スパッタ面６゜６の全面又は略
全面をスパッタすることができるために、該スパッタ面
６，６の全面又は略全面を各所均等な状態に有効にスパ
ッタできることとなる。尚、スパッタされる部位を順次
変更させる作業は、ターゲラ）１．１の前方に設けられ
たシールドカバー４，４の交換又は位置変更により行う
が、当該作業はターゲット１．１の着脱交換作業に比較
すれば格段容易に行えるものである。

更に、上記第１の装置に於いては、切欠開口部７．７を
形成したシールドカバー４．４の取付方間を変更すれば
、ターゲット１．１の露出状態のスパッタ面部位を順次
変更することができると同時に、先に露出されていた部
分を接地されたシールドカバー４．４によって覆うこと
ができるために、先に露出されてスパッタされた部位の
スパッタを抑制した状態で、新たに露出させたスパッタ
面部位のスパッタを適切に行え、上記スパッタ法による
薄膜形成が適切に実施できることとなる。

更に、上記第２の装置に於いては、ターゲット１、Ｉの
前方に設けるシールドカバーを交換することにより、シ
ールドカバーから露出するスパッタ面部位を順次変更す
ることができて、前記第１の装置と同様に上記スパッタ
法による薄膜形成方法の実施が適切に行えるのである。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、装置の一例から説明すれば、第１図中、１．１は
強磁性体等の所望の材質からなる長方形の平板状に形成
された一対のターゲットで、ターゲットホルダー２，２
に夫々装着保持されて空間部３を隔てて相互に対面配置
されている。

４．４は真空槽５内の適当なブラケット部位にボルト止
め等によって着脱自在に取付けられたシールドカバーで
、両ターゲッ）１．１の各スパッタ面６．６の全域より
も大寸法に形成されて該各スパッタ面６，６を覆うべく
その前方に配置されている。又、各シールドカバー４，
４はターゲット１，１等とは絶縁されて接地されている
。７゜７は各シールドカバー４．４に形成された切欠開
口部で、これは同図（ハ）の如くターゲット１の短手幅
と略同幅寸法を有する矩形状に形成されて適当な間隔を
隔てて計三箇所設けられている。尚、本装置では、前記
とは異なる一組みのシールドカバー４ａ、　４ａとして
、第２図の如く切欠開口部７ａが前記第１図のシールド
カバー４の切欠開口部７とは段違い状の位置に二箇所設
けられたものが別途準備されている。

８．８は各ターゲット１．１の背面側に設けられた磁石
で、各ターゲツト１，１間にスパッタ面６．６と垂直方
向の磁界を発生させるためのものである。１１・・・は
ターゲット１．１の水冷用の配管を示す、同図（ロ）に
於いて、９はターゲット１゜１の相互間の空間部３に対
面して配置された基板、１０は該基板９の装着用ホルダ
ーである。

本実施例に係る装置は以上の構成がらなり、次に当該装
置を使用しての薄膜形成方法の一例を説明する。

先ず、前記第１図の状態に於いて、真空槽５内をアルゴ
ン等のスパッタガスの低圧条件に設定した後に、各ター
ゲット１．１に負の電圧を印加させて両ターゲットのス
パッタを行えば、シールドカバー４，４の各切欠開口部
７．７に対面して露出した状態のスパッタ面部位６Ａ、
　６Ａからターゲット原子が放出される。その結果、該
スパッタ面部位６Ａ、　６Ａ間には、ターゲットの飛散
原子、ガンマ−電子、スパッタガスイオンが飛散したプ
ラズマ空間が形成される。又、前記スパッタ面部位６Ａ
。

６Ａはプラズマ空間に晒されるから、そのスパッタ侵食
が促進されて有効にスパッタされる。

一方、接地されたシールドカバー４．４にて覆われたス
パッタ面部位６Ｂ、　６Ｂは前記プラズマ空間に直接晒
されず、又前記シールドカバー４，４はプラズマ密度を
高めるガンマ−電子等を吸収するために、前記の部位６
Ｂ、　６Ｂに於けるスパッタ侵食は抑制された状態とな
る。よって、前記プラズマ空間はスパッタ面部位６Ａ、
　６Ａの相互間に於いて形成されて、当該部位のターゲ
ット飛散原子がその側方の基板９上に被着して所定の薄
膜形成が行われる。

而して、上記スパッタ作業では、プラズマ空間が両ター
ゲット間の空間部３の全域に形成されず、スパッタ面部
位６Ａ、　６ａ間に於いて部分的に発生するために、仮
に前記空間部３に於ける磁界分布がその全体としてみた
場合には大きなばらつきが存在しても、スパッタ面部位
６Ａ、　６Ａの相互間の部分的な位置では磁界分布に大
きなばらつきがなく、各所のプラズマ密度は均等化され
ることとなる。

その結果、基板９上に被着する薄膜の膜厚分布も均等化
されるのである。尚、プラズマ空間の側方に配置された
基板９の全面に薄膜形成を行わせるためには、該基板９
を回転させる等して該基板９の全面が前記各プラズマ空
間に対面する様に配慮すればよい。

また、上記スパッタ作業ではスパッタ面部位６Ｂ。

６Ｂのスパッタ侵食は抑制され、露出状態の部位６Ａ。

６Ａが専らスパッタ侵食されるから、該スパッタ面部位
６Ａ、　６Ａの侵食が限界に達すれば、この時点でスパ
ッタ作業を一時中断し、シールドカバー４゜４の双方を
第２図に示す他のシールドカバー４ａ。

４ａと交換する。シールドカバーの交換作業はターゲラ
）１．１ａを何ら取り外す必要がなくターゲットの外側
位置から容易に行え、又ターゲットの交換作業の如く水
冷用配管１１に留意する必要もないから迅速に行える。

また、前記シールドカバー４ａ、　４ａの装着に際して
は、第４図の如く先のスパッタ作業時にスパッタされて
いた部位６＾、　６Ａを覆って、先にシールドカバー４
．４にて覆われていた部位６８．６８が各切欠開口部７
ａ、　７ａと対面した露出状態となる様に設定する。

その後、前記状態に於いて再度各ターゲット１゜１に所
定の負の電圧を印加させてターゲットの再度のスパッタ
作業を行う。当該スパッタ作業時には、前回のスパッタ
作業時には未スパッタ状態であったスパッタ面部位６８
．６Ｂが第４図の如くプラズマ空間に晒されて有効にス
パッタされる。よって、今回のスパッタ作業によっても
前記基板９又は新たに交換された基板９に対しての薄膜
形成が適切に続行できる。

而して、先のスパッタ作業によって侵食されたスパッタ
面部位６Ａ、　６Ａはシールドカバー４ｂ、　４ｂにて
覆われてなるために、それ以上の侵食はなされない。そ
の結果、前記スパッタ面部位６Ｂ、　６Ｂのスパッタ侵
食が所定の限界状態に達した際にスパッタ作業を終了さ
せれば、ターゲット１．１のスパッタ面６，６の全面又
は略全面を各所均等な状態まで有効にスパッタできるこ
ととなる。各ターゲラ）１．１はその全面が所定の限界
状態まで有効にスパッタされた後に初めてその交換を行
えばよいから、該各ターゲットの交換頻度は非常に少な
くなるのである。

尚、上記実施例では、シールドカバーに三箇所又は三箇
所の切欠開口部を設けたが、本発明では該切欠開口部の
具体的な個数は問わず、又その具体的な形状もターゲッ
トの形状に応じて変更自在である。例えば、第５図（イ
）の如く長方形状のターゲツト１０半分のスパッタ面部
位６Ａを露出可能な一個の切欠開口部７を有するシール
ドカバー４を用いて、前記部位６Ａのスパッタを行った
後に同図（ロ）の如く前回とは反対側のスパッタ面部位
６Ｂを露出させて当該部位のスパッタを行ってもよい。

また、該第５図の場合に於いて同図（イ）から同図（ロ
）の状態に設定するには、シールドカバー４を１８０度
反軸反転ればよい。従って、本発明では必ずしも切欠開
口部の形成位置が異なるシールドカバーを複数組み準備
して当該シールドカバーを交換させて露出部位の位置変
更を行わせる手段に限定されない。−個のシールドカバ
ーの取付は位置を変更して対処してもよい。この場合に
はシールドカバーの個数を少なくできて係る費用を安価
にできる実益が得られる。

更に、本発明は他の態様として、例えば第６図や第７図
の如き作業も本発明の技術的範囲に属するものである。

即ち、第６図の手段は、先ず同図（イ）の如く角形ター
ゲット１の１７４の面積に相当する切欠開口部７ｂを所
定位置に開設したシールドカバー４ｂをターゲット１の
前方に設けて、切欠開口部７ｂに対面するスパッタ面部
位６Ａをスパッタし、その後同図（ロ）の如くシールド
カバー４ｂの切欠開口部７ｂの位置を変更させて先のス
パッタ面部位６Ａを覆うと同時に、これと隣接する部位
６Ｂを新たに露出させてスパッタを行うものである。又
、その後は同図（ハ）、（ニ）の如く切欠開口部７ｂの
位置変更を順次行って新たなスパッタ面部位を露出させ
ながらその都度スパッタ作業を行えばよい。

更に、第７図は円形ターゲット１を用いる場合であるが
、この場合にはシールドカバー４Ｃの切欠開口部７ｃを
扇形状に形成して、該切欠開口部７Ｃの位置を順次ずら
せてスパッタ作業を行えばよい。

この様に本発明ではシールドカバーの具体的な形状等は
ターゲットの形状やサイズ等に対応して任意に設計変更
自在であり、又スパッタ作業の具体的な回数等も問わな
い。

その他、本発明に係る方法の各作業工程は全て本発明の
意図する範囲内で変更自在である。又、上記各実施例で
は便宜上一対の各部材及び機器を同一符号で表したが、
各一対の部材は必ずしも同一構成にする必要はない。例
えば左右一対のターゲットの材質を相違させてもよいこ
とは言う迄もない。更に、本発明に係る装置の各部の具
体的な構成も全て設計変更自在である。

（発明の効果） 畝上の様に、本発明はターゲットの前方にスパッタ面を
部分的に覆うためのシールドカバーを設けて、該シール
ドカバーの交換又は位置変更によって相互に対面して露
出するスパッタ面部位を順次位置変更させながら、該露
出したスパッタ面部位の部分的なスパッタを順次繰り返
して行うために、従来のターゲットのスパッタ面の全面
を同時にスパッタさせていた手段の如くターゲット間の
磁界分布に原因させてターゲットの中央部を集中的にス
パッタ侵食させる様なことがなく、各所均等な状態に順
次スパッタ侵食させて、ターゲットスパッタ面の全面又
は略全面の広域を有効にスパッタさせることができるこ
ととなった。

その結果、本発明によればターゲットの全面又は略全面
を有効にスパッタ利用できて、ターゲットの利用効率を
高めることができ、ターゲット購入に要する費用の低減
化が図れる格別な効果を有するに至った。

しかも、本発明では上記の如くターゲットの有効利用が
図れることによりターゲットの煩雑な交換作業を従来の
如く短期間で頻繁に繰り返し行う必要がなくなり、又本
発明に於けるシールドカバーの交換又は位置変更はター
ゲットの交換作業に比較すると格段容易且つ迅速に行え
るから、一連の作業性も向上させ得る効果がある。

更に、本発明では、ターゲットのスパッタ面の全面を同
時にスパッタさせず、シールドカバーにて覆われていな
い露出状態のスパッタ面部位を部分的にスパッタさせる
ことにより、当該スパッタによって形成されるプラズマ
の密度に大きなばらつきを生じる様なことも極力回避で
き、よって基板上に形成される薄膜の膜厚分布の均一化
が図れて、良質の薄膜形成が可能となる優れた効果をも
有するに至った。特に、本発明ではターゲットの形状を
問わず様々なターゲットに適用でき、又ターゲットが大
寸法であってもスパッタ面の露出面積を小さくしてスパ
ッタにより生じるプラズマ密度の均等化が確実に図れる
ために、その実用性は非常に高いものである。

更に、本発明に係る各装置によれば、切欠開口部を形成
したシールドカバーの取付方向の変更若しくは交換によ
って順次各ターゲットに形成された一部露出状態のスパ
ッタ面部位の位置変更が行えて、上記本発明に係る薄膜
形成方法の実施に好適に供することができる実益がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例を示し、同図（イ
）は正面断面図、同図（ロ）は同図（イ）のＸ−Ｘ線断
面図、同図（ハ）は同図（イ）のＹ−Ｙ線矢視平面図。 第２図はシールドカバーの一例を示す平面図。 第３図及び第４図は作業工程を示す要部断面図。 第５図乃至第７図は他の実施例を示す説明図。 第８図及び第９図は従来例を示す説明図。 １．１・・・ターゲット ２．２・・・ターゲットホルダー　　　３・・・空間部
４、　４．４ａ、　４ａ・・・シールドカバー６．６・
・・スパッタ面 ６Ａ、　６Ａ、　６Ｂ、　６Ｂ・・・スパッタ面部位７
、　７．７ａ、　７ａ・・・切欠開口部　　　９・・・
基板出願人　株式会社大阪真空機器製作所 代理人　　　　　　弁理士　　藤本昇 第 図 第３図 第４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　相互に対面して設けられた一対のターゲット１，１
   を陰極とすべく電圧を印加して各ターゲット１，１をス
   パッタすることにより両ターゲット間の空間部３にプラ
   ズマ空間を形成させて、該空間部３の側方に配置された
   基板９上にターゲットの飛散原子を成膜させる対向ター
   ゲット式スパッタ法による薄膜形成方法であって、前記
   一対のターゲット１，１の前方に、該ターゲット１，１
   の各スパッタ面６，６を部分的に覆って相互に対面して
   露出するスパッタ面部位を部分的に形成するための接地
   されたシールドカバー４，４を設けて、該シールドカバ
   ー４，４の交換又は位置変更によって露出状態のスパッ
   タ面部位を順次他の位置に変更させながら、該露出され
   たスパッタ面部位の部分的なスパッタを順次行うことを
   特徴とする対向ターゲット式スパッタ法による薄膜形成
   方法。 ２　ターゲットホルダー２，２に装着されて相互に対面
   配置される一対のターゲット１，１の各スパッタ面６，
   ６の前方位置に、該各スパッタ面６，６を覆うための接
   地されたシールドカバー４，４が着脱自在に設けられ、
   且つ該シールドカバー４，４には、ターゲット１，１の
   各スパッタ面６，６の一部に相互に対面した露出状態の
   スパッタ面部位６Ａ，６Ａを形成するための切欠開口部
   ７，７が一又は複数箇所設けられ、しかも該切欠開口部
   ７，７は、シールドカバー４，４の取付方向を変更して
   該シールドカバー４，４により先に露出されていたスパ
   ッタ面部位６Ａ，６Ａを覆った際に先にシールドカバー
   ４，４にて覆われていたスパッタ面部位６Ｂ，６Ｂが新
   たに露出可能となるべく位置設定されてなることを特徴
   とする対向ターゲット式スパッタ装置。 ３　複数組みのシールドカバー４，４，４ａ，４ａの各
   組みが、ターゲットホルダー２，２に装着されて相互に
   対向して配置された一対のターゲット１，１のスパッタ
   面６，６を覆うべく該スパッタ面６，６の前方位置に接
   地された状態で取付交換自在に構成されてなる対向ター
   ゲット式スパッタ装置であって、前記各シールドカバー
   ４，４，４ａ，４ａには、ターゲット１，１の各スパッ
   タ面６，６の一部に相互に対面した露出状態のスパッタ
   面部位を形成するための切欠開口部７，７，７ａ，７ａ
   が各組み毎に異なる位置に設けられて、シールドカバー
   を交換して一組のシールドカバー４，４の切欠開口部７
   ，７に対面して露出されていたスパッタ面部位６Ａ，６
   Ａを他のシールドカバー４ａ，４ａにより覆わせた際に
   前記一組のシールドカバー４，４によって覆われていた
   スパッタ面部位６Ｂ，６Ｂが前記他のシールドカバー４
   ａ，４ａの切欠開口部７ａ，７ａに対面して新たに露出
   可能となるべく構成されてなることを特徴とする対向タ
   ーゲット式スパッタ装置。