JPH03191058A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は薄膜電子材料の製造に使用されるスパッタリン
グ装置に係り、特にターゲットの使用効率を向上させた
スパッタリング装置に関する。

（従来の技術） 近年、薄膜形成装置として、ターゲットをイオン粒子等
の高エネルギー粒子によりスパッタしてターゲットから
飛翔した粒子を基板に付着させて薄膜を形成するスパッ
タリング装置が、膜付着強度が大きく、廻り込み効果が
あり、大面積であっても均一な膜厚の薄膜か形成される
ことなとから、広く用いられている。

このようなスパッタリング装置では、スパッタ電極部の
構造が膜形成に大きく影響する。

すなわち第７図および第８図は、このスパッタ電極部１
１の構造例を示す斜視図およびそのＡＡ線断面図である
が、矩形状スパッタ面を有するターゲット１２が高圧電
極１３上に載置され、がつこれらの周囲に高圧電極１３
の露出周縁部を覆うように枠状のアースシールド１４が
配設されている。アースシールド１４は、高圧電極１３
背面へのスパッタガスの廻り込み防止と、不純物のスパ
ッタ防止のために配設するものであり、したがって、図
中ｄ１て示したアースシールド１４とターゲット１２間
のシールドギャップをダークスベスより大きくならない
ように構成している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこのような構成のスパッタ電極部１１を備
えた゛従来のスパッタリング装置では、第９図に示すよ
うにターゲツト１２周縁部近傍が中央部分より強くスパ
ッタされ、実質的なターゲットライフがこの周縁部で決
まり使用効率が悪いという問題があった。

この原因は、アースシールド１４の形状に対スる電位分
布の影響によるものと考えられる。

すなわち第１０図乃至第１２図は、アースシールド１４
の形状に対する電位分布を示した図であるが、これらの
図からもわかるように、ダークスペースは、ターゲット
１２周囲でイオンを収束する効果をもっている。このた
め、当該部の電流密度が増加しイオンが角度をもって入
射するようになる。この結果スパッタ率はイオンが垂直
に入射する中央部分に比べて高くなり、ターゲツト１２
周縁部近傍が強くスパッタされるからと考えられる。そ
してターゲット１２の角縁部では、このような電界の集
中がさらに強く現れるため、他の周縁部よりさらに強く
スパッタされる傾向にある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、ターゲットのスパッタ面に対するスパッタの偏りを
防止して、ターゲットライフを実質的に向上させ、ひい
ては装置の稼働率の向上とコストの低減を図ることので
きるスパッタリング装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のスパッタリング装置は、多角形状のスパッタ面
を有するターゲットと、このターゲットの周囲に前記ス
パッタ面周縁に対し所定のシール、ドギャップを形成し
て配設された枠状アースシールドとを備え、前記ターゲ
ットをスパッタして飛翔した粒子により基板上に薄膜を
形成するスパッタリング装置において、 前記ターゲットスパッタ面の各角縁部を面取りしてなる
ことを特徴とする。

（作　用） 本発明のスパッタリング装置では、ターゲットスパッタ
面の各角縁部を面取りしたことにより、電界の角縁部へ
の集中が緩和され、この結果スパッタか角縁部で強く現
れることがなくなってターゲットがほぼ均一にスパッタ
される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例のスパッタリング装置におい
て、本発明を特徴づけるスパッタ電極部１を示す斜視図
である。

なお図示を省略したが、この実施例のスパッタリング装
置はＲＦダイオード方式のスパッタリング装置で、図示
したスパッタ電極部１と、このスパッタ電極部１に対向
配置された基板電極部と、これらを収容した気密を保持
する反応槽と、この反応槽内にスパッタガスを供給する
スパッタガス供給装置とから主体部分が構成されており
、スパッタ電極部１のターゲット２をスパッタし、これ
によって飛翔した粒子が基板上に付着し薄膜を形成する
。

しかしてこの実施例では、スパッタ電極部１が次のよう
に構成されている。

すなわち第１図において、矩形状のスパッタ面を有する
薄板状のターゲット２が、高周波電源に接続された高圧
電極（図示なし、）上に接合され、かつこれらを囲んで
高圧電極背面へのスパッタガスの廻り込み防止と、不純
物のスパッタ防止のための枠状のアースシールド３が、
ターゲツト２スパツタ面周縁に対し一定幅ｄ１のシール
ドギャップＧを形成して配設されている。

ターゲット２の四つの角縁部２１はいずれも、第２図の
拡大上面図で示したようにＲの面取りがなされており、
したがってこれらを取り囲んで配設されているアースシ
ールド３の、ターゲット２の四つの角縁部２１に対応す
る四つの内角縁部３１もいずれも、その面取りに対応す
る曲面で形成されている。すなわちシールドギャップＧ
幅ｄ１が全周縁を通して一定となるようにターゲット２
の角縁部２１の面取りに対応させて丸みがつけられてい
る。

このように構成されたスパッタ電極部１では、ターゲッ
ト２周縁、特に角縁部２１の電界の集中か緩和されるた
め、当該部が他の部分に比べて特に強くスパッタされる
ことがなくなり、ターゲット２のスパッタ面は全体がほ
ぼ均一にスパッタされる。

この結果、ターゲットライフが従来と比べて向上し、装
置としての稼働率をあげることができ、またコストの低
減も可能となる。

さらに形成される薄膜の均一性も向上する。

以下、このような本発明の効果を示す具体的な実験例に
ついて説明する。

（実験） Ｔａ−３ｌｏ２からなる角型ターゲット（５１ｎｃｈＸ
１．５１ｎｃｈ）の角縁部を面取りして、それぞれ５．
１０．１５．２０ｉ＋＋ｉのＲ付けをし、４種類の面取
り角型ターゲットを作成した。次いで、これらの面取り
角型ターゲットをそれぞれ高圧電極に接合し、上述の第
１図に示したようなスパッタ電極部１を作成し、スパッ
タリング装置に装着した。なおシールドギャップＧの幅
ｄ１およびアースシールド厚さはともに２．５ｍｓとし
た。

この後、スパッタガスとしてアルゴンガスを用い、その
圧力を５　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒ、　ＲＦ出力１．Ｏｋ
ｗの条件で、ターゲットライフが尽きるまでスパッタリ
ングを行い基板上に薄膜を形成した。

その後重量比較により換算して各ターゲットの使用効率
を求めた。

結果は、第３図のグラフに示したように、Ｒが５　ａｓ
のターゲットの使用効率が約２０％、Ｒがｌ０１１５．
２０ｍｍのターゲットの使用効率は、いずれも約２５％
であった。これに対し、比較のために、面取りされてい
ない通常の角型ターゲットを用いた点を除いて、上記と
同様の構成、条件で行ったスパッタリングによるターゲ
ットの使用効率は１６％であった。

続いて基板の位置による薄膜形成の均一性を調べるため
に、薄膜形成後、基板内の平均シート抵抗を測定した。

結果は、第４図のグラフに示したように、実施例のもの
か比較例に比べ均一性に優れていた。

なお本発明において、ターゲット角縁部の面取りの形状
は、上記実施例に説明したＲに限定されるものではなく
、単に丸みをつけただけのもの、あるいは第５図や第６
図に示すように、とくに丸みを設けず単数もしくは複数
の平面で切断したＣの面取りとしてもよい。

本発明の適用は、上記実施例で説明したＲＦダイオード
方式のスパッタリング装置に限定されるものではなく、
各種方式のスパッタリング装置に広く適用可能であるが
、ＲＦダイオード方式やＤＣダイオード方式のように、
アースシールドの形状が電位分布に大きく影響するスパ
ッタリング装置に適用した場合に顕著な効果が得られる
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のスパッタリング装置によれ
ば、ターゲットスパッタ面に対するスパッタの偏りか防
止されるので、ターゲットライフが実質的に向上し、ひ
いては装置の稼働率の向上とコストの低減が可能となる
。また薄膜の均一性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のスパッタリング装置の要部
を示す斜視図、第２図はさらにその要部を拡大して示す
拡大上面図、第３図は本発明の効果を調べた実験のター
ゲットの面取り寸法の変化に対するターゲットの使用効
率の変化を示すグラフ、第４図は同実験における薄膜形
成基板内の平均シート抵抗の位置による変化を示すグラ
フ、第５図および第６図は他の実施例のターゲットの面
取り形状を示す上面図、第７図は従来例を説明する斜視
図、第８図はそのＡ−Ａ線断面図、第９図は従来のスパ
ッタリング装置を用いたスパッタ処理によるターゲット
のスパッタの偏りを示す断面図、第１０図乃至第１２図
はアースシールドの形状に対する電位分布の影響を示す
図である。 １・・・・・・・・・スパッタ電極部 ２・・・・・・・・・ターゲット ２１・・・・・・ターゲットの面取り角縁部３・・・・
・・・・・アースシールド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多角形状のスパッタ面を有するターゲットと、こ
   のターゲットの周囲に前記スパッタ面周縁に対し所定の
   シールドギャップを形成して配設された枠状アースシー
   ルドとを備え、前記ターゲットをスパッタして飛翔した
   粒子により基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置
   において、前記ターゲットスパッタ面の各角縁部を面取
   りしてなることを特徴とするスパッタリング装置。
2. （２）ターゲットスパッタ面角縁部の面取りが、Ｒ面取
   りもしくはＣ面取りである請求項１記載のスパッタリン
   グ装置。