JPH05271916A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ターゲット材と環状アースシールドの間で発生
する異常放電を有効に防止し、かつ成膜用基板上に所望
する組成のスパッタ膜を正確に成膜することが可能なス
パッタリング装置を提供する。 【構成】反応室１内に、ターゲット材２が載置されたカ
ソード電極３と、該カソード電極３を囲繞する環状アー
スシールド４と、成膜用基板６が載置されるアノード電
極７とを配して成るスパッタリング装置において、前記
環状アースシールド４に環状の電気絶縁部材５を、該環
状の電気絶縁部材５の内周部がカソード電極３に載置さ
せたターゲット材２と接触するようにして取着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング装置の
改良に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来のスパッタリング装置は、図２に示す
如く、反応室１１内に、ターゲット材１２が載置された
カソード電極１３と、前記カソード電極１３を囲繞する
ようにカソード電極１３と所定間隔を隔てて設けられる
環状アースシールド１４と、成膜用基板１６が載置され
るアノード電極１７とをそれぞれ配設させて成り、前記
反応室１１内にアルゴン等の不活性ガスを導入しつつ反
応室１１内を真空ポンプ等で吸気して所定圧力、例えば
５×１０^-3ｔｏｒｒに設定するとともに、前記カソード
電極１３とアノード電極１７の間に高周波電力を印加
し、反応室１１内にプラズマを発生させてアルゴンイオ
ンをターゲット材１２に衝突させ、該アルゴンイオンの
衝突に伴って放出されるターゲット材１２の粒子を成膜
用基板１６上に被着堆積させることによってスパッタリ
ング装置として機能する。

【０００３】尚、前記カソード電極１３を囲繞する環状
アースシールド１４はアース電位に接続されてカソード
電極１３と反応室１１の壁面間を静電遮蔽する作用を為
し、これによってカソード電極１３とアノード電極１７
との間にはプラズマが効率的に発生し、成膜用基板１６
上にターゲット材１２の粒子から成る所定厚みのスパッ
タ膜が成膜されるようになっている。

【０００４】また前記環状アースシールド１４は、カソ
ード電極１３上に載置されたターゲット材１２との間隔
が広いと成膜用基板１６上にスパッタ膜を成膜させる
際、アルゴンイオンがターゲット材１２と環状アースシ
ールド１４の間に入り込んでカソード電極１３等に衝突
し、該カソード電極１３の一部がスパッタ膜に混入され
て所望する組成のスパッタ膜を正確に得ることができな
くなる。そのため、通常、環状アースシールド１４はカ
ソード電極１３上に載置されたターゲット材１２との間
隔をアルゴンイオンの平均自由行程よりも狭い間隔、具
体的には１〜３ｍｍ程度の狭い間隔となるようにしてカ
ソード電極１３の周囲に配設されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のスパッタリング装置においては、カソード電極１３
上に載置されたターゲット材１２と環状アースシールド
１４との間隔が１〜３ｍｍと狭いため、カソード電極１
３とアノード電極１７のと間に高周波電力を印加し、タ
ーゲット材１２にアルゴンイオンを衝突させることによ
って成膜用基板１６上にスパッタ膜を成膜させる際、タ
ーゲット材１２がマイナスに帯電するとともに、環状ア
ースシールド１４との間に発生する電場が大きくなって
異常放電を招来し、その結果、ターゲット材１２と環状
アースシールド１４とが一時的に短絡状態となるととも
に正常な成膜に寄与するターゲット材１２とアノード電
極１３間の放電が停止し、成膜効率が大きく低下すると
いう欠点を有していた。

【０００６】また上述のような異常放電が発生すると、
ターゲット材１２の表面電位状態が大きく変化し、これ
によってターゲット材１２から比較的大きな粒径をもっ
た粒子が放出され、これが成膜用基板１６上のスパッタ
膜に混入されてスパッタ膜に異常粒径成長を起こさせた
り、スパッタ膜にピンホールを発生させたりするという
欠点も有していた。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、ターゲット材と環状アースシールドの
間で発生する異常放電を有効に防止し、かつ成膜用基板
上に所望する組成のスパッタ膜を正確に成膜することが
可能なスパッタリング装置を提供することにある。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本発明のスパッタリン
グ装置は、反応室内に、ターゲット材が載置されたカソ
ード電極と、該カソード電極を囲繞する環状アースシー
ルドと、成膜用基板が載置されるアノード電極とを配し
て成るスパッタリング装置において、前記環状アースシ
ールドに電気絶縁部材を、該環状の電気絶縁部材の内周
部がカソード電極に載置させたターゲット材に接触する
ようにして取着させたことを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を添付した図面に基づいて説明
する。

【００１０】図１は本発明のスパッタリング装置の一実
施例を示す概略図であり、反応室１内には、ターゲット
材２が載置されたカソード電極３と、該カソード電極３
を囲繞する環状アースシールド４と、該環状アースシー
ルド４に、内周部がターゲット材２に接触するようにし
て取着された電気絶縁部材５と、成膜用基板６が載置さ
れるアノード電極７とがそれぞれ配設されている。

【００１１】前記スパッタリング装置は反応室１内にア
ルゴン等の不活性ガスを導入しつつ反応室１内を吸気し
て所定圧力に設定し、カソード電極３とアノード電極７
の間に高周波電力を印加してプラズマを発生させるとと
もに、アルゴンイオンをターゲット材２に衝突させ、タ
ーゲット材２より放出される粒子を成膜用基板６上に被
着堆積させることによって成膜用基板６上にスパッタ膜
が成膜される。

【００１２】前記スパッタリング装置の反応室１内に配
されるカソード電極３はＳＵＳ材等から成るとともに高
周波電源に接続されており、反応室１内にプラズマを発
生させるための高周波電力が印加される一方の電極とし
て機能する。

【００１３】また前記カソード電極３上には、例えば窒
化珪素等から成るターゲット材２が載置されており、該
ターゲット材２は、後述する成膜用基板６上にスパッタ
膜を成膜させる際、スパッタ膜となる粒子を放出する。

【００１４】前記ターゲット材２は、銅等から成るバッ
キングプレートに固定されており、該バッキングプレー
トをボルト等を用いてカソード電極３に取着することに
よってカソード電極３上に載置される。

【００１５】また前記ターゲット材２が載置されたカソ
ード電極３の近傍周辺には、該カソード電極３を囲繞す
るように環状アースシールド４が配設されており、該環
状アースシールド４はＳＵＳ材等の金属材料により形成
されている。

【００１６】前記ＳＵＳ材等から成る環状アースシール
ド４はアース電位に電気的に接続されており、これによ
ってカソード電極３と反応室１の壁面とは静電遮蔽さ
れ、カソード電極３とアノード電極７との間でプラズマ
が効率的に発生することとなる。

【００１７】前記環状アースシールド４にはまた、環状
の電気絶縁部材５が、その内周部をカソード電極３に載
置させたターゲット材２と接触するようにして取着され
ている。

【００１８】前記電気絶縁部材５はアルミナセラミック
ス等から成り、環状アースシールド４とカソード電極３
上に載置されたターゲット材２との間に形成される空間
を塞ぐ作用を為し、これによってカソード電極３とアノ
ード電極７の間に高周波電力を印加し、ターゲット材２
にアルゴンイオンを衝突させることによって成膜用基板
６上にスパッタ膜を成膜させる際、アルゴンイオンがカ
ソード電極３等に衝突してその一部を成膜用基板６上の
スパッタ膜に混入させることは一切無く、成膜用基板６
上に所望する組成のスパッタ膜を正確に成膜させること
ができる。

【００１９】また環状アースシールド４とターゲット材
２との間に形成される空間は電気絶縁部材５により塞が
れていることから、ターゲット材２と環状アースシール
ド４との間を異常放電を有効に防止し得る広いものとな
すことができ、その結果、ターゲット材２と環状アース
シールド４の間における異常放電を皆無として成膜用基
板６上に所望する組成で異常粒径成長やピンホールの発
生が極めて少ないスパッタ膜を効率良く成膜させること
が可能となる。

【００２０】尚、前記アルミナセラミックス等から成る
電気絶縁部材５は電気絶縁性であるため、その内周部を
カソード電極３に載置させたターゲット材２と接触させ
た状態で環状アースシールド４に取着してもカソード電
極３と環状アースシールド４とは電気的に短絡すること
が無く、その結果、カソード電極３と反応室１の壁面と
の静電遮蔽を維持することができる。

【００２１】また前記電気絶縁部材５はその外表面の表
面粗度を０．２μｍ以上の粗いものと成しておけば、カ
ソード電極３とアノード電極７の間に高周波電力を印加
してプラズマを発生させ、ターゲット材２にアルゴンイ
オンを衝突させて粒子を放出させた際、電気絶縁部材５
の外表面にターゲット材２の一部が堆積したとしても、
該堆積物は電気絶縁部材５に対する接着面積が広く、電
気絶縁部材５に強固に付着するため、電気絶縁部材５に
堆積した堆積物が剥離し成膜用基板６上のスパッタ膜に
混入してスパッタ膜にピンホール等の成膜欠陥を発生さ
せることが無くなる。従って、電気絶縁部材５はその外
表面の表面粗度を０．２μｍ以上の粗いものと成してお
くことが好ましい。

【００２２】更に前記反応室１内のターゲット材２が載
置されるカソード電極３と対向する位置にアノード電極
７が配設されており、該アノード電極７はＳＵＳ材等か
ら成るとともに接地されており、反応室１内にプラズマ
を発生させるための高周波電力が印加される他方の電極
として機能する。

【００２３】また前記アノード電極７上には成膜用基板
６が載置されており、該成膜用基板６の上面にはターゲ
ット材２より放出される粒子が被着堆積し、所望する組
成、所望する厚みのスパッタ膜が成膜される。

【００２４】前記成膜用基板６としては、アルミナセラ
ミックス、ガラス等の無機物、ポリイミド樹脂等の有機
物、或いはＦｅ合金等の金属など、種々の材料が使用可
能である。

【００２５】かくして上述のスパッタリング装置は、反
応室１内にアルゴン等の不活性ガスを導入しつつ、反応
室１内を真空ポンプ等で吸気して所定の圧力、例えば５
×１０^-3ｔｏｒｒに設定するとともに、前記カソード電
極３とアノード電極７との間に１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を印加し、反応室１内にプラズマを発生させてア
ルゴンイオンをターゲット材２に衝突させ、該アルゴン
イオンの衝突に伴って放出されるターゲット材２の粒子
を成膜用基板６上に被着堆積させることによってスパッ
タリング装置として機能する。

【００２６】（実験例）次に、本発明の作用効果を以下
の実験例に基づいて説明する。

【００２７】先ず、図１に示す本発明のスパッタリング
装置において、アノード電極上に縦寸法が２７０ｍｍ、
横寸法が１０ｍｍのガラス基板を、カソード電極上に窒
化珪素から成るターゲット材を各々載置させるととも
に、反応室内にアルゴンガスを導入させながら真空ポン
プで吸気して５×１０^-3ｔｏｒｒの圧力に設定し、しか
る後、前記アノード電極とカソード電極の間に２ｋＷ、
１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加してガラス基板上
に厚み６μｍのスパッタ膜を成膜させる。尚、環状アー
スシールドとターゲット材との間隔は１０ｍｍに設定
し、かつ両者間の空間をアルミナセラミックスから成る
電気絶縁部材で塞いだ。

【００２８】次に上記方法によって得たスパッタ膜が成
膜されている１０５枚のガラス基板の表面を顕微鏡にて
観察し、スパッタ膜の表面に径が３０μｍ以上のピンホ
ールが発生しているガラス基板の数を調べ、不良率を算
出した。

【００２９】その結果、径が３０μｍ以上のピンホール
が発生しているガラス基板は２６枚であり、不良率は２
４．８％であった。

【００３０】（比較例）図２に示す従来のスパッタリン
グ装置において、アノード電極及びカソード電極に上述
の実験例で用いたものと同様のガラス基板及びターゲッ
ト材を各々載置させるとともに、反応室内にアルゴンガ
スを導入させながら真空ポンプ等で吸気して５×１０^-3
ｔｏｒｒの圧力に設定し、しかる後、前記アノード電極
とカソード電極の間に所定の高周波電力を印加してガラ
ス基板上に厚み６μｍのスパッタ膜を成膜させた。尚、
環状アースシールドとターゲット材の間隔は１ｍｍに設
定した。

【００３１】次に上記方法によって得たスパッタ膜が成
膜されている１０５枚のガラス基板の表面を顕微鏡にて
観察し、スパッタ膜の表面に径が３０μｍ以上のピンホ
ールが発生しているガラス基板の数を調べ、不良率を算
出した。

【００３２】その結果、径が３０μｍ以上のピンホール
が発生しているガラス基板は６４枚であり、不良率は６
１．０％であった。

【００３３】上述した実験例からも明らかな通り、従来
のスパッタリング装置を使用することによってガラス基
板上にスパッタ膜を成膜した場合、大きな粒径をもった
粒子がガラス基板上のスパッタ膜に混入し、これに起因
して径の大きなピンホールが数多く発生するのに対し、
本発明のスパッタリング装置を使用すれば、ガラス基板
上に成膜させたスパッタ膜に径の大きなピンホールが形
成されることは極めて少ない。

【００３４】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明のスパッタリング装置によれば、
環状アースシールドに環状の電気絶縁部材を、その内周
部がカソード電極に載置させたターゲット材と接触する
ようにして取着させたことから、カソード電極とアノー
ド電極の間に高周波電力を印加し、ターゲット材にアル
ゴンイオンを衝突させることによって成膜用基板上にス
パッタ膜を成膜させる際、アルゴンイオンがカソード電
極等に衝突してその一部を成膜用基板上のスパッタ膜に
混入させることは一切無く、成膜用基板上に所望する組
成のスパッタ膜を正確に成膜させることができる。

【００３６】また本発明のスパッタリング装置によれ
ば、環状アースシールドとターゲット材との間に形成さ
れる空間は電気絶縁部材により塞がれていることから、
ターゲット材と環状アースシールドとの間を異常放電を
有効に防止し得る広いものとなすことができ、その結
果、ターゲット材と環状アースシールドの間における異
常放電を皆無として成膜用基板上に所望する組成で異常
粒径成長やピンホールの発生が極めて少ないスパッタ膜
を効率良く成膜させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタリング装置の一実施例を示す
概略図である。

【図２】従来のスパッタリング装置を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１・・・反応室 ２・・・ターゲット材 ３・・・カソード電極 ４・・・環状アースシールド ５・・・電気絶縁部材 ６・・・成膜用基板 ７・・・アノード電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応室内に、ターゲット材が載置されたカ
   ソード電極と、該カソード電極を囲繞する環状アースシ
   ールドと、成膜用基板が載置されるアノード電極とを配
   して成るスパッタリング装置において、 前記環状アースシールドに環状の電気絶縁部材を、該環
   状の電気絶縁部材の内周部がカソード電極に載置させた
   ターゲット材と接触するようにして取着させたことを特
   徴とするスパッタリング装置。