JPH0310069A - スパッタリング装置 - 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、半導体等の電子工業における薄膜を形成する
スパッタリング装置に関する。

従来の技術 近年、スパッタリング装置は、液晶、光ディスク等の薄
膜形成、半導体の配線用等さまざまな薄膜を形成する工
程に用いられている。

以下図面を参照しながら、上述したスパッタリング装置
の一例について説明する。

第３図は従来のスパッタリング装置の断面図を示すもの
である。真空室１は、ガス導入口２とガス排気口３を有
する。４は、基板５を載置するための陽極であり、陽極
４に対向してターゲット６が、陰極７に設置されている
。８は、陰極７を絶縁して配置するための絶縁物であり
、Ｏリングを介して取り付けられている。９は、ターゲ
ット６を冷却するための冷却用配管である。１０は、タ
ーゲット６近傍にプラズマを集中させるための磁石であ
る。

以上のように構成されたスパッタリング装置について、
アルミニウム膜を堆積する場合について説明する。

真空室１は、ガス導入口２から導入されたアルゴンガス
を流した状態で、約５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒの真空に維持
される。ターゲット６として、５關層のアルミニウム板
を用い、陰極７に、−６００Ｖの直流電圧をかける。こ
のとき、基板５を載置した陽極４と陰極７間で放電が起
こる。このプラズマ放電で生じたアルゴンイオンは、陰
極７方向に加速され、ターゲット６に衝突し、結果とじ
てアルミニウム原子をはじき飛ばし、基板５上にアルミ
ニウム膜を堆積することができる。また磁石１０は、電
界に直交する磁界を発生するように配置されており、こ
の磁石近傍で電子がトラップされ、プラズマ密度が高（
なる。そのためターゲット６に衝突するアルゴンイオン
の数も増加し、膜堆積速度が向上する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、磁石１０近傍のタ
ーゲット６上面に集中してアルゴンイオンが衝突するた
め、ターゲット６の特定部分だけがえぐられる。（これ
を一般にエロージョンと言う）、そのため、経時的に膜
堆積速度が変化したり、再現性が悪いといった問題を有
していた。また、ターゲット６の特定の部分だけえぐら
れていくため、ターゲット６の利用効率が悪いとかある
いは、ターゲット６は水冷されているため、新たにター
ゲット６を交換す名湯台、交換に数時間を要し、作業性
が悪いという問題も有していた。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のスパッタリング
装置は、真空排気系を備えた真空室と、前記真空室内に
基板を載置するための陽極と、前記陽極に対向するよう
に設けられた陰極ターゲット部と、前記真空室内にガス
を導入するガス導入口を有し、前記陰極ターゲット部分
が回転機構を有したロールによって巻き取ることができ
るテープ状のターゲットと前記テープ状のターゲットに
接触するように設けられた陰極とからなるという構成を
備えたものである。

作　　　用 本発明は上記した構成によって、ターゲットとして、テ
ープ状のターゲットを用い、テープ状のターゲットを巻
き取りながら膜形成を行うか、テープ状のターゲットを
固定し膜形成を行い、その後テープ状のターゲットの新
しい面が出るまで巻き取り、再度スパッタリングにより
膜形成を行うという方法により、ターゲット面の特定の
部分だけがえぐられることがな（、そのため再現性やタ
ーゲットの利用効率が向上する。さらにターゲット交換
の際、水冷機構を有する陰極を分解することがなく、カ
セット式のテープ状のターゲットの供給だけであるので
、作業性が向上する。

実施例 以下本発明の第１の実施例のスパッタリング装置につい
て、図面を参照しながら説明する。第１図は本発明の第
１の実施例におけるスパッタリング装置の断面図を示す
ものである。

第１図において、真空室１１は、ガス導入口１２と真空
排気口１３を有する。１４は、基板１５を載置するため
の陽極であり陽極１４に対向して陰極１６が設置されて
いる。１７は、テープ状のターゲットであり、磁気シー
ル等の真空中での回転機構を有するロール１８により巻
き取りができるようになっている。またロール１８は、
テフロン等の絶縁物からなる。スパッタリング中は、テ
ープ状のターゲット１７が高温となるため、陰極１６は
冷却機構１９を有する。２０は、陰極１６を絶縁するた
めの絶縁物（たとえば、テフロン）で、０リングを介し
て真空室１１を真空封入するように固定されている。２
１は、テープ状のターゲット１７にプラズマを集中させ
るための磁石である。

以上のように構成されたスパッタリング装置について、
以下第１図を用いてアルミニウム膜を堆積する場合につ
いて説明する。

テープ状のターゲット１７は、約５０μｍ厚のアルミニ
ウム箔であり、真空中での回転機構を有するロール１８
に巻き取られている。

真空室１１は、ガス導入口１２から約５０ｓｅｃｍのア
ルゴンガスを供給した状態で約５×１０”−３Ｔｏ　ｒ
　ｒの真空に維持される。陰極１６に６００Ｖの直流電
圧をかけたとき、基板１５を載置した陽極１４と陰極１
６間で放電が起こる。

このプラズマで生じたアルゴンイオンは、テープ状のタ
ーゲット１７の方向に加速され、衝突し、結果としてア
ルミニウム原子をはじき飛ばし、基板１５上にアルミニ
ウム膜を堆積することができる。膜堆積中は、テープ状
のターゲット１７は固定した状態で使用し、膜堆積後、
新しい面を供給するためにテープ状のターゲット１７を
ロール１８に巻き取るか、あるいは、テープ状のターゲ
ット１７をたとえば、約５０■／分の速度で移動させな
がらスパッタリングを行うかどちらかの方法によりター
ゲットの特定の部分だけえぐられることがないため、再
現性が向上する。さらにターゲットとして、薄板を使用
しているため、ターゲットの利用効率が上がる。

以上のように本実施例によれば、ターゲットきして、テ
ープ状のターゲット１７を用い、テープ状のターゲット
１７を巻き取りながら膜形成を行うか、テープ状のター
ゲット１７の新しい面が出るまで巻き取り、再度スパッ
タリングにより膜形成を行うという方法により、ターゲ
ットの特定の部分だけえぐられることがないため再現性
が向上する。さらにターゲットとして薄板を使用してい
るためターゲットの利用効率が上がる。またターゲット
の交換の際、水冷機構を有する陰極１６を分解すること
がなく、テープ状のターゲット１７の交換だけであるた
め作業性が向上する。

次に本発明の第２の実施例のスパッタリング装置につい
て、図面を参照しながら説明する。第２図は本発明の第
２の実施例におけるスパッタリング装置の断面図を示す
ものである。

第２図において、第１図と異なるのは、テープ状のター
ゲット１７の酸化物等の汚染物質を膜形成前に取り除く
ために第２の陽極２２．を設けたことと、テープ状ター
ゲット１７と第２の陽極２２間での放電により、テープ
状のターゲット１７をスパッタリングして飛び出した原
子が基板１５に到達しないように絶縁物からなる防護板
２３と、シャッター２４を設けたことにある。

以上のように構成されたスパッタリング装置について、
以下第２図を用いてアルミニウム膜を堆積する場合につ
いて説明する。

テープ状のターゲット１７は約５０μｍ厚のアルミニウ
ム箔であり、回転機構を有するロール１８に巻き取られ
ている。真空室１１は、ガス導入口１２から約５０ｓ　
ｅ　ｃｍのアルゴンガスを供給した状態で約５Ｘ１０　
　Ｔｏｒｒの真空に維持される。最初シャッター２４は
閉じられており、陰極１６に一６００Ｖの直流電圧をか
けたとき、シャッター２４とテープ状のターゲット１７
間で放電し、テープ状ターゲット１７の表面の汚染物質
をスパッタリングすると同時に、第２の陽極２２とテー
プ状ターゲット１７間で放電しテープ状ターゲット１７
の表面の汚染物質をスパッタリングする。一定時間たと
えば数分後、シャッター２４を開け、基板１５に膜を堆
積させる。膜を堆積しているときは、テープ状ターゲッ
ト１７を、たとえば約５　ｃ＋ａ　／分の速度で移動さ
せながらスパッタリングを行う。

以上のように本実施例によれば、ターゲットとして、テ
ープ状のターゲット１７を用い、一定速度で走行させて
いるため、ターゲットの特定の部分だけえぐられること
がないため、再現性が向上し、さらにターゲットとして
薄板を使用しているためターゲットの利用効率が上がる
。また、テープ状ターゲット１７と陽極１４間で放電さ
せテープ状ターゲット１７をスパッタリングする前に、
第２の陽極２２とテープ状ターゲット１７間で放電させ
テープ状ターゲット１７をスパッタリングすることによ
り、表面の酸化物等の汚染物質を除去することができ、
信頼性ある膜を形成することができる。さらに、ターゲ
ットの交換の際、水冷機構を有する陰極１６を分解する
ことがな（、テープ状のターゲット１７の交換だけであ
るので、作業性が向上する。

なお、本実施例において、アルミニウム膜を堆積する場
合について説明したが、他の金属膜や絶縁膜でもよい。

また本実施例において、テープ状のターゲット１７とし
て５０μｍの厚さのアルミニウム箔を用いたが、ロール
状に回転できる厚さであればよい。また基板１５に堆積
する膜と同一物質のテープ状ターゲット１７としたが、
他の物質たとえば絶縁フィルムに堆積したい膜を表面に
形成したテープ状ターゲット１７を用いてもよい。

また本実施例において、膜堆積速度を向上するため磁石
２１を用いたがなくてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、ターゲットとしてテープ状のタ
ーゲットを用い、テープ状のターゲットを巻き取りなが
ら膜形成を行うか、テープ状のターゲットを固定し膜形
成を行い、形成後テープ状のターゲットの新しい面が出
るまで巻き取り、再度スパッタリングにより膜を形成す
るという方法により、ターゲットの特定の部分だけえぐ
られるということがないため再現性が向上し、さらにタ
ーゲットとして薄板を使用しているためターゲットの利
用効率が向上する。さらに、ターゲット交換の際、水冷
機構を有する陰極を分解することがなく、テープ状のタ
ーゲットの交換だけであるので、作業性が向上する。

また、ターゲットとしてテープ状のターゲットを用い、
テープ状ターゲットと陽極間で放電させテープ状ターゲ
ットをスパッタリングして基板上に膜を形成する前に、
別の陽極とテープ状のターゲット間で放電させテープ状
ターゲットをスパッタリングして酸化物等の表面の汚染
物質を除去することにより、信頼性ある高純度の膜を形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるスパッタリング
装置の断面図、第２図は本発明の第２の実施例における
スパッタリング装置、第３図は従来のスパッタリング装
置の断面図である。 １１・・・・・・真空室、１２・・・・・・ガス導入口
、１３・・・・・・真空排気口、１４・・・・・・陽極
、１５・・・・・・基板、１６・・・・・・陰極、１７
・・・・・・テープ状のターゲット、１８・・・・・・
・ロール、１９・・・・・・冷却機構、２０・・・・・
・絶縁物、２２・・・・・・第２の陽極、２３・・・・
・・絶縁物からなる防護板。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空排気系を備えた真空室と、前記真空室内に基
   板を載置するための陽極と、前記陽極に対向するように
   設けられた陰極ターゲットと、前記真空室内にガスを導
   入するガス導入口を有するスパッタリング装置において
   、前記陰極ターゲット部分が回転機構を有したロールに
   よって、巻き取ることができるテープ状のターゲットと
   、前記テープ状のターゲットに接触するように設けられ
   た陰極とからなるスパッタリング装置。
2. （２）前記テープ状ターゲットを滑らかに走行可能なよ
   う陰極の角を丸く形成した特許請求の範囲第１項記載の
   スパッタリング装置。
3. （３）膜形成中は、前記テープ状のターゲットを固定し
   、膜形成後前記基板に対向する面が新しいターゲット面
   となるまで前記テープ状のターゲットを巻き取ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング
   装置。
4. （４）テープ状のターゲットを巻き取りながら膜を形成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパ
   ッタリング装置。
5. （５）真空排気系を備えた真空室と、前記真空室内に基
   板を載置するための陽極と、前記陽極に対向するように
   設けられた陰極ターゲットと、前記真空室内にガスを導
   入するガス導入口を有するスパッタリング装置において
   、前記陰極ターゲット部分が回転機構を有したロールに
   よって巻き取ることができるテープ状のターゲットと、
   前記テープ状のターゲットに接触するように設けられた
   陰極と、前記テープ状のターゲット表面の汚染物質を除
   去するための第２の陽極と、前記第２の陽極と前記テー
   プ状のターゲット間の放電でスパッタリングされた物質
   が前記基板に到達しないように前記第２の陽極と前記陽
   極の間に設けられた絶縁物からなる防護板とからなり、
   前記第２の陽極と前記テープ状ターゲット間で放電させ
   表面の汚染物質を取り除きながら前記テープ状のターゲ
   ットを供給し、前記テープ状のターゲットと前記基板を
   載置した前記陽極間で放電させ前記テープ状のターゲッ
   トをスパッタリングして前記基板上に膜を形成すること
   を特徴とするスパッタリング装置。
6. （６）前記テープ状ターゲットを滑らかに走行できるよ
   う前記陰極の角を丸くしていることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載のスパッタリング装置。