JPH04173972A - 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、スパッタリング装置、特に、基板を回転させ
てターゲットからスパッタされた原子で膜形成を行うス
パッタリング装置に関する。

〔従来の技術及びその課題〕

基板上に薄膜を形成する装置として、従来よりスパッタ
リング装置が用いられている。このスパッタリング装置
では、一般に、成膜室内にたとえばアルゴンガス等の所
定のガスを封入し、基板とターゲットとの間に電圧を印
加してグロー放電を起こさせる。そして、ターゲットに
ガスイオンを衝突させることによりスパッタされたスパ
ッタリング粒子（ターゲット原子）を基板表面に付着さ
せ、基板上に薄膜を形成している。

また、通常、成膜の前には、まず逆スパッタリング（以
下、「逆スパッタ」という）を行い、基板表面のクリー
ニングを行う。さらにプレスパッタリング（以下、単に
「プレスパッタ」という）を行い、ターゲット表面のク
リーニングを行って放電の安定化を図るようにしている
。

このようなスパッタリング装置においては、成膜時の膜
形成を均等に行うために基板を回転させているが、回転
中心側から見て基板の内周側の膜形成が相対的に外周側
に比べて厚くなってしまう。

そのため、膜厚分布を均等化させる目的で、基板内周側
に付着するターゲット原子を規制する膜厚補正板を用い
たものがある。

そのようなスパッタリング装置を、第８図及び第９図で
示している。第８図に示すスパッタリング装置の成膜室
１内には、上部に基板ホルダ２が設置されており、基板
ホルダ２の下面には基板３が保持されている。成膜室１
内下部の基板ホルダ２に対向する位置にはターゲット５
が配置されている。基板ホルダ２とターゲット５との間
には、基板ホルダ２の近傍にプレスパッタ用シャッタ１
６が、ターゲット５の近傍には逆スパッタ用シャッタ１
７が、それぞれ配置されている。そして、ターゲット５
上に膜厚補正板７が配置されている。

この場合、膜厚補正板７が、元来、成膜速度を低下させ
るものである上に、ターゲット５上に近接して膜厚補正
板７を設置しているため、さらに成膜速度が低下する。

また、膜厚補正板７への膜付着が大きく、メンテナンス
頻度が高くなるという問題が生じる。

第９図においては、膜厚補正板７はプレスパッタ用シャ
ッタ１６の上に取付けられている。この場合、第９図の
従来例に比べて成膜速度が速くなるが、逆スパッタ用シ
ャッタ１７と基板３との間で逆スパッタを行う時に、膜
厚補正板７の影になる部分が生じ、この部分がクリーニ
ングされにくいという問題が生じる。

本発明の目的は、成膜速度を低下させることなく、膜厚
分布の均等化を向上させるスパッタリング装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るスパッタリング装置は、基板を回転させて
ターゲットからスパッタされた原子で膜形成を行うスパ
ッタリング装置である。この装置は、基板を保持し回転
させるための基板ホルダと、基板に逆スパッタを前記タ
ーゲットにはプレスパッタを行うためのシャッタと、成
膜時に基板上の膜厚を均等にするための膜厚補正板と、
シャッタ及び膜厚補正板を支持する駆動機構と、放電規
制板とを備えている。前記駆動機構は、シャッタ及び膜
厚補正板を基板ホルダと前記ターゲットとの間で昇降及
び旋回させるためのものである。前記放電規制板は、基
板ホルダとの間でグロー放電が生じないように基板ホル
ダに近接して配置され、基板とシャッタとの間でグロー
放電を生じさせるための開口を有している。

〔作用〕

本発明に係るスパッタリング装置においては、逆スパッ
タ時には、駆動機構によりシャッタが基板と対向する位
置に移動し、基板ホルダに高周波電圧を印加する。これ
により、基板とシャッタとの間にグロー放電が生じ、基
板表面のクリーニングが行われる。このとき、グロー放
電は放電規制板の開口を通過して行われる。

プレスパッタ時には、駆動機構によりシャッタがターゲ
ットと対向する位置に移動し、ターゲットに高周波電圧
を印加する。これにより、ターゲットとシャッタとの間
にグロー放電が生じ、ターゲット表面のクリーニングが
行われる。

成膜時には、駆動機構によりシャッタが基板ターゲット
との間から退避し、膜厚補正板を基板とターゲットとの
間の基板側に配置する。そして、基板を基板ホルダによ
り回転させた状態で、ターゲットに高周波電圧を印加し
て、基板とターゲ。

トとの間でスパッタリングを行う。スパッタされたター
ゲット原子は、膜厚補正板により内周側の膜付着が規制
され、放電規制板の開口を通過して基板上に付着し、成
膜処理が行われる。そのため、成膜速度を低下させるこ
となく、基板上の膜厚分布の均等化を向上させることが
できる。

〔実施例〕

第２図〜第４図は本発明の一実施例によるスパッタリン
グ装置を示している。

図におけるスパッタリング装置の成膜室１内上部には基
板ホルダ２が設置されており、基板ホルダ２の下面には
基板３が保持されている。基板ホルダ２の側部及び上部
には、成膜室１の壁との間で放電が起こるのを防止する
ために、一定の間隔を開けてアースシールド４が配置さ
れている。また、図示されていないが、基板ホルダ２内
には基板３を加熱するためのヒータが設置されており、
このヒータは外部電源に接続されている。

成膜室１内下部には、基板３と対向する位置にターゲッ
ト５が配置されている。なお、図示していないが、基板
３とターゲット５は、択一的に高周波電源に接続され得
るようになっている。

基板３とターゲット５との間に逆スパッタ放電規制板６
が基板ホルダ２に近接して設けられている。基板ホルダ
２下面と逆スパッタ放電規制板６との隙間ｄは、逆スパ
ッタ時に両者に高周波放電が起こらないように１０ｍｍ
以下（約５ｆｆｌＩＴｌ）とするのが望ましい。

逆スパッタ放電規制板６は基板３と対向する位置に開口
６ａを有している。開口６ａは基板２の外径より大きく
設定されている。逆スパッタ放電規制板６は、アースシ
ールド４に接続支持されている。

基板２とターゲット５の間には、第１図に示すようなシ
ャッタ７と膜厚補正Ｆｉ８とが配置されている。膜厚補
正板８は開口８ａを有しており、開口８ａは、基板３の
回転内周側の膜付着を外周側に比べ規制する形状になっ
ている。シャツタフには例えばＳＵＳ　（ステンレス）
！１ｉｉＩ板が用いられる。

第１図に示すように、シャッタ７と膜厚補正板８とは駆
動機構９のパイプ９ａの上部に固定されている。

駆動機構９は、シャッタ７と膜厚補正板８とを支持する
パイプ９ａと、パイプ９ａを昇降及び旋回させるための
機構とから構成されている。パイプ９ａは成膜室１外部
から内部に挿通しており、成膜室１の下部に昇降かつ旋
回自在に支持されている。また、パイプ９ａは成膜室１
外部において周囲にギア９ｂを備えており、ギア９ｂは
モータ１０に連結された駆動ギア１１に噛み合っている
。

以上の構造により、パイプ９ａは矢印Ａ方向に旋回可能
となっている。また、パイプ９ａ内には、ロッド９ｃが
挿通しており、ロッド９ｃの上部先端がパイプ９ａに固
定されている。ロッド９ｃの下端は成膜室外部において
シリンダ１２に連結されており、このシリンダ１２によ
ってロッド９Ｃが矢印Ｂ方向に昇降可能となっている。

次に、動作について説明する。

成膜前には、逆スパッタ及びプレスパッタを行う。まず
、成膜室１内を所定の真空圧にする。その後、図示して
いないガスバルブの開口を制御して、成膜室内にアルゴ
ンガス等の所定のガスを導入し、所定のガス圧に設定す
る。次に、モータ１０により、駆動ギア１１及びギア９
ｂを介してパイプ９ａを回転させ、シャッタ７を基板３
とターゲット５との間に配置させる。続いて、シリンダ
１２によってロッド９Ｃを下方に移動させ、シャッタ７
をターゲット５近傍に配置させる（第２図）。この時、
膜厚補正板８は基板３とターゲット５との間から退避し
た位置にある。このような状態で、スパッタ電源から基
板ホルダ２に高周波電圧を印加すると、基板３とシャッ
タ７との間で逆スパッタが行われる。これにより、基Ｆ
ｉ３の表面に付着していた不純物が除去され、基板クリ
ーニングが行われる。この際、逆スパッタは逆スパッタ
放電規制板６の開口６ａを通して行われるので、高周波
放電が成膜室内全体に拡がるのが防止され、高周波電力
が無駄に利用されることはない。

したがって、十分な基板クリーニングが行われる。

逆スパッタ終了後、シリンダ１２によりロッド９ｃを上
昇させ、シャッタ７を基板３側に配置させる（第３図）
。この状態で、スパッタ電源を切り換え、ターゲット５
に高周波電圧を印加する。

すると、ターゲット５とシャッタ７との間でグロー放電
が生じ、ターゲット５のプレスパッタが行われる。これ
により、ターゲット５の表面のクリーニングが行われる
。

成膜時には、モータ１０を駆動して、駆動ギア１１及び
ギア９ｂを介してパイプ９ａを回転°せ、基板３とター
ゲット５との間からシャッタ７を退避させ、基板３とタ
ーゲット５との間に膜厚補正板８を配置させる。次に、
シリンダ１２にょリロッド９ｃを上昇させて、膜厚補正
板８を基Ｆｉ、２の近傍に配置させる（第４図）。そし
て、ターゲット５にスパッタ電源からの高周波電圧を印
加するとともに、基板ホルダ２により基板３を回転させ
る。すると、ターゲット５と基板３との間でグロー放電
が発生し、ターゲット５がらスパッタされたスパッタ原
子が基板３上に付着して成膜処理が行われる。この際、
スパッタ原子は膜厚補正板８の開口８ａ、逆スパッタ放
電規制板６の開口６ａを通過して基板３上に付着する。

逆スパッタ放電規制板６の開口６ａの径は基板３の幅よ
り太き（設定されているので、成膜時にスパッタ原子が
基板３に付着するのを妨げない。また、膜厚補正板８の
開口８ａは基板３の回転軸内周側において外周側よりも
スパッタ原子の付着を規制するので、基板３上の成膜分
布の均等化が向上する。

〔他の実施例〕

（ａ）　　前記の実施例では、逆スパッタ放電規制板６
はアースシールド４に固定されていたが、第７図に示す
ように、成膜室１の壁に固定してもよい。

（ｂ）　　前記実施例では、ターゲ７）が単数のスパッ
タリング装置を用いたが、ターゲットが同一円周上に複
数個設けられている場合には、各ターゲット近傍に、駆
動機構及び膜厚補正板とシャッタを対応して同数配置す
ればよい。

（Ｃ）　　前記実施例では、膜厚補正板とシャッタとは
分離して駆動機構に接続されていたが、第５図に示すよ
うに、回転円板を用いてもよい。回転円板１５は中心Ｃ
を中心に回転させる。回転円板１５上には膜厚補正板８
及び開口８ａを設け、成膜時にはこの膜厚補正板８がタ
ーゲットと基板との間で基板への成膜分布の均等化を向
上させる。また、逆スパッタ及びプレスパッタ時には、
前述した駆動機構９の作動により、回転円板１５のシャ
ッタ部１６をターゲットと基板との間に配置させ逆スパ
ッタ、プレスパッタを行う。また、複数個のターゲット
を使用する場合には回転円板１５上に複数個の膜厚補正
板８及び開口８ａを配置すればいい。第６図には、３つ
のターゲットを使用する場合の回転円板１５を示してい
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によるスパッタリング装置は、膜厚
補正板とその膜厚補正板を基板ホルダとターゲットとの
間で昇降及び旋回させるための駆動機構とを備えている
。したがって、成膜時に成膜速度を低下させることなく
、膜厚分布の均等化を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシャッタと膜厚補正板の外観図、第２図は本発
明の一実施例が適用されたスパッタリング装置の逆スパ
ッタ時の概略構成図、第３図はプレスパッタ時の第２図
に相当する図、第４図は成膜時の第２図に相当する図、
第５図は別の実施例による膜厚補正板及びシャッタの平
面図、第６図は別の実施例による第５図に相当する図、
第７図は別の実施例による放電規制板の概略図、第８図
は従来例のスパッタリング装置の概略構成図、第９図は
別の従来例による第８図に相当する図である。 ２・・・基板ホルダ、３・・・基板、５・・・ターゲッ
ト、６・・・放電規制板、７・・・シャッタ、８・・・
膜厚補正板、９・・・駆動機構、１５・・・回転円板、
１６・・・シャッタ部。 特許出願人　株式会社島津製作所 代理人　弁理士　小　野　由己男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　基板を回転させて、ターゲットからスパッタさ
   れた原子で膜形成を行うスパッタリング装置であって、 前記基板を保持し、回転させるための基板ホルダと、 前記基板に逆スパッタを、前記ターゲットにプレスパッ
   タを行うためのシャッタと、 成膜時に基板上の膜厚を均等にするための膜厚補正板と
   、 前記シャッタ及び膜厚補正板を支持し、かつ前記シャッ
   タ及び膜厚補正板を前記基板ホルダと前記ターゲットと
   の間で昇降及び旋回させるための駆動機構と、 前記基板ホルダとの間でグロー放電が生じないように前
   記基板ホルダに近接して配置され、前記基板と前記シャ
   ッタとの間でグロー放電を生じさせるための開口を有す
   る放電規制板と、 を備えたスパッタリング装置。