JPH06295903A

JPH06295903A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH06295903A
Application number: JP733694A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Yamanaka; 光浩山中
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】コリメータを用いるスパッタリング装置にお
いて、コリメータ孔に堆積する膜が剥がれることによる
パーティクルの発生と、コリメート孔に膜が堆積するこ
とにより実効的なコリメータ孔の幅が狭まることによる
基板への堆積速度の低下および堆積形状の変化とを抑
え、コリメータ孔のアスペクト比を簡単に大きくしてな
おかつメンテナンス性を向上させる。【構成】コリメータ孔２１のターゲット１寄りの箇所
に、ターゲット１側ほど広がるテーパ部２２を設け、こ
のテーパ部２２につづいて垂直直線部２４を設けること
により、コリメータ孔２１における垂直直線部２４の上
端２４ａなどの部分でのスパッタ原子の堆積確率を減少
させ、オーバハング形状で膜が堆積することを緩和す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の配線
などを形成するスパッタリング装置に関し、特にスパッ
タリング装置のコリメータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパッタリング装置を図１０によ
り説明する。半導体集積回路などの製造に主に用いられ
ている直流（ＤＣ）マグネトロンスパッタ方式によるス
パッタリング装置において、ターゲット１と基板２の間
にコリメータ３が配置されている。

【０００３】なお、図１０に示すように、スパッタリン
グ装置には、ターゲット１、基板２およびコリメータ３
に加えて、基板２を保持する基板ホルダ４と、マグネッ
ト５と、電源６に接続された電極７と、これらが配設さ
れているチャンバ８と、このチャンバ８内にガスを供給
するためのガスボンベ９およびガス流量調整バルブ１０
と、チャンバ８内を真空にするための真空ポンプ１１お
よび真空調整バルブ１２とが設けられている。ここで、
１３，１４はアースである。

【０００４】コリメータ３はターゲット１側より見る
と、図１１に示すような平面形状をしており、コリメー
タ板３ａに多数のコリメータ孔３ｂが開けられて形成さ
れている。

【０００５】コリメータ孔３ｂはターゲット１側から平
面視してほぼ均一に全面にわたって形成されており、基
板２への堆積膜厚や堆積形状などを考慮して形成されて
いる。

【０００６】なお、図１１ではコリメータ孔３ｂの形状
が平面視して円形であるコリメータ３を示したが、コリ
メータ孔３ｂの形状が六角形を組み合わせたハニカム構
造や四角形を組合わせたものも使用されている。

【０００７】また、従来、コリメータ孔３ｂは断面形状
が、図１２に示すように、コリメータ板３ａの表面およ
び裏面に対して垂直にかつ直線状に形成されている。ま
た、上側にターゲット１が、また下側に基板２が配設さ
れている場合にコリメータ３はターゲット１と基板２と
の間に配置される。

【０００８】また、同一のコリメータ板３ａを何度も使
用して複数回スパッタリングをすると、その使用頻度に
応じて表面にスパッタリング材料が多く膜状に堆積し、
ついには剥がれてパーティクルが発生したり、剥がれな
いまでもコリメータ孔３ｂの実質的な径が小さくなって
堆積速度が低下したりするため、たびたび堆積付着物を
取り除かなければならない。堆積付着物の除去方法とし
ては、具体的には、コリメータ板３ａの表面に直径２５
〜３０ｎｍ程度の炭化珪素の微粒子を吹き付けて衝突さ
せることによって、堆積物を剥がすことで除去する。そ
の後、超音波洗浄などにより堆積膜や表面に付着した炭
化珪素の微粒子を除去する。

【０００９】また、加速した炭化珪素微粒子をコリメー
タ板３ａに衝突させることで、コリメータ板３ａの表面
に微細な凹凸を形成して堆積膜の付着表面積を広げ、コ
リメータ板３ａおよびコリメータ孔３ｂの表面に対する
堆積膜の密着性を向上させていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成のスパッタリング装置では、スパッタリングを何
回も行うにつれてコリメータ孔３ｂのまわりに多量の膜
が堆積するという問題があった。

【００１１】コリメータ孔３ｂのまわりの側壁にスパッ
タ原子が堆積する様子を図１３により説明する。コリメ
ータ孔３ｂのまわりの側壁における任意の点ａには、点
ａのターゲット１側の直上の最上部ｂ₁ を結ぶ延長線ｃ
₁ と、コリメータ孔３ｂの点ａと対向する面の最上部ｂ
₂ を結ぶ対角延長線ｃ₂ とで挟まれた角度θの範囲でタ
ーゲット１からのスパッタ原子が飛来して堆積する。図
１４は延長線ｃ₁ と対角延長線ｃ₂ との間の角度θと堆
積するスパッタ原子の堆積速度との関係を示したもの
で、縦軸は堆積速度、横軸は上記角度θであり、堆積速
度と角度θとが原点を通る比例関係となり、角度θが大
きくなるほど堆積速度が速くなる。上記角度θが角度θ
_a である点ａの堆積膜厚は、斜線部で示す三角形Ｓ_a の
面積により示される。つまり、従来のスパッタリング装
置では、スパッタ原子が飛来して堆積する角度θの範囲
が大きいため、より多くの膜が堆積する。そして、この
堆積膜が剥がれることによるパーティクルの発生があ
り、このパーティクルの発生を防ぐためにメンテナンス
を何回も行わなければならなかった。

【００１２】また、コリメータ孔３ｂに膜が堆積するこ
とにより、実効的にコリメータ孔３ｂのアスペクト比に
変化が起こり、基板２への堆積速度の低下や基板２上で
の堆積形状の変化が生じるという問題もあった。つま
り、図１５（ａ），（ｂ）は、コリメータ孔３ｂに膜が
堆積する様子を示す断面図で、スパッタリングを行う
と、コリメータ孔３ｂの側壁のターゲット１側の最上部
ｂ₁ には、ターゲット１からスパッタ原子ｘがさまざま
な角度で飛来し、スパッタ膜が堆積する。そして、堆積
を続けると、図１５（ｂ）に示すように堆積膜ｅはオー
バハング形状になり、コリメータ孔３ｂのもっとも狭く
なっている箇所の孔径ｄ₁ が非常に狭くなって、上述し
た問題を発生していた。

【００１３】また、図１６に示すように、スパッタする
基板２の種類によって、その基板２に適したコリメータ
３におけるコリメータ孔３ｂとコリメータ高さ１５との
寸法比がほぼ決まっている。すなわち、コリメータ孔３
ｂの断面形状が図１６に示すようになっているとき、コ
リメータ孔３ｂのアスペクト比、つまりコリメータ孔高
さ１５とコリメータ孔幅１６との比が大きいときには、
堆積速度が低くなるが、基板２への堆積膜形状が良好と
なる。一方、コリメータ孔３ｂのアスペクト比が小さい
ときには、基板２への堆積膜形状が低下するかわりに堆
積速度が高くなる。同一のコリメータ板３ａを何度も使
用して複数回スパッタリングをすると、コリメータ孔３
ｂのアスペクト比が適した値ではなくなってしまうた
め、従来は、スパッタリング装置のチャンバ８を真空状
態から大気状態としてチャンバ８を開けた後に、コリメ
ータ３を交換しなければならず、スパッタリング装置の
稼働時間が低下していた。

【００１４】また、従来のスパッタリング装置のコリメ
ータ板３ａをメンテナンスする場合、コリメータ板３ａ
に数百個から数千個にも及ぶコリメータ孔３ｂの内壁面
すべてに対して、直径２５〜３０ｎｍ程度の炭化珪素の
微粒子を吹き付けて衝突させることによって堆積物を剥
がすので、コリメータ孔３ｂのアスペクト比が１．５を
越えると、堆積膜を十分に除去すること自体が困難であ
った。さらに、コリメータ孔３ｂの側面に凹凸を形成さ
せることにより、堆積膜の密着性を向上させているが、
実際にはコリメータ孔３ｂ内壁面の凹凸処理不足などが
生じ、堆積膜の剥がれによるパーティクルが発生した
り、一部のコリメータ孔３ｂが塞がって基板２へのスパ
ッタリングの均一性が低下したりして、デバイス不良が
発生するという問題があった。

【００１５】本発明は上記問題を解決するもので、コリ
メータ孔の堆積膜により孔径が非常に狭くなったり、コ
リメータ孔のまわりに多量の膜が堆積したりすることが
なく、また安定した堆積膜速度および堆積膜形状を得る
ことができるスパッタリング装置を提供することを目的
とするものである。

【００１６】さらに、いろいろな種類の基板に対しても
最適な堆積膜速度および堆積膜形状の選択ができ、ま
た、コリメータ板のコリメータ孔のアスペクト比を低く
して、メンテナンスを簡便にしてなおかつ安定性を確保
し、パーティクルの削減、堆積膜形状および堆積膜の均
一性を向上できるスパッタリング装置を提供することを
目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明のスパッタリング装置としての第１の手段は、
ターゲットと基板との間に、複数のコリメータ孔が形成
されたコリメータを配設し、コリメータ孔の前記ターゲ
ット寄りの箇所に、ターゲット側ほど広がるテーパ部を
設けたものである。

【００１８】また、本発明のスパッタリング装置として
の第２の手段は、ターゲットと基板との間に、複数のコ
リメータ孔が形成されたコリメータを配設し、前記コリ
メータ孔に、ターゲットと反対側ほど広がる逆テーパ部
を設けたものである。

【００１９】また、本発明のスパッタリング装置として
の第３の手段は、ターゲットと基板との間に、複数のコ
リメータ孔が形成されたコリメータを配設し、コリメー
タ孔の前記ターゲット寄りの箇所に、ターゲット側ほど
広がるテーパ部を設け、かつコリメータ孔における前記
テーパ部が設けられていない箇所に、ターゲットと反対
側ほど広がる逆テーパ部を設けたものである。

【００２０】また、本発明のスパッタリング装置として
の第４の手段は、ターゲットと基板との間に、複数のコ
リメータ孔が形成されたテープ状のコリメータを配置
し、前記テープ状のコリメータを前記配置位置に順次供
給しながら回収する供給回収手段を設けたものである。

【００２１】また、本発明のスパッタリング装置として
の第５の手段は、前記第４の手段において、テープ状の
コリメータは膜形成を行うときには位置固定される一
方、膜形成後に供給回収手段が駆動されて、テープ状の
コリメータにおけるターゲットに対向する面が新しいコ
リメータ面となるまでテープ状のコリメータが供給回収
されるものである。

【００２２】また、本発明のスパッタリング装置として
の第６の手段は、前記第４の手段において、供給回収手
段が膜形成時に駆動されて、テープ状のコリメータが供
給回収されながら膜が形成されるものである。

【００２３】また、本発明のスパッタリング装置として
の第７の手段は、前記第４の手段において、テープ状の
コリメータとターゲットもしくは基板との距離が一定と
なるようにテープ状のコリメータを支持するコリメータ
支持手段を設けたものである。

【００２４】また、本発明のスパッタリング装置として
の第８の手段は、ターゲットと基板との間に、複数のコ
リメータ孔が形成されたコリメータを配設し、前記コリ
メータをターゲットと基板との間に複数枚設けたもので
ある。

【００２５】また、本発明のスパッタリング装置として
の第９の手段は、前記第８の手段において、基板側のコ
リメータの位置を固定し、ターゲット側のコリメータを
テープ状に形成し、このテープ状のコリメータを供給回
収手段により順次供給して回収するものである。

【００２６】また、本発明のスパッタリング装置として
の第１０の手段は、前記第８の手段において、複数枚の
コリメータ同士の間に間隙を設けてコリメータを配置し
てなるものである。

【００２７】また、本発明のスパッタリング装置として
の第１１の手段は、前記第１０の手段において、２枚以
上のコリメータのうちいずれかまたは全てをターゲット
方向または基板方向に平行移動することなどによりコリ
メータ同士の間の間隙距離を可変に構成したものであ
る。

【００２８】

【作用】上記第１の手段においてコリメータ孔のターゲ
ット寄りの箇所にテーパ部を設けたことにより、テーパ
部の傾斜角度以上に傾斜した入射角度のスパッタ原子が
テーパ部に堆積するため、従来生じていたオーバハング
の膜成長が極めて起こりにくくなり、コリメータ孔のも
っとも幅の狭い部分の幅変化が少なくなって、基板への
堆積速度の低下、堆積形状の変化が少なくなる。

【００２９】また、上記第２の手段においてコリメータ
孔に逆テーパ部を設けたことによって、コリメータ孔の
まわりの側壁への膜堆積が少なくなり、堆積する膜が剥
がれることによるパーティクル発生が少なくなる。

【００３０】また、上記第３の手段においてテーパ部お
よび逆テーパ部を組み合わせたことによって、上記第１
および第２の手段の両方の作用効果を得ることができ
る。また、上記第４の手段においてテープ状のコリメー
タをターゲットと基板との間の配置位置に順次供給しな
がら回収することによって、コリメータ上の堆積する膜
が常時一定膜厚以下に制御することが容易にできるよう
になるとともに、堆積する膜が剥がれることによるパー
ティクル発生が少なくなり、また基板への堆積速度の低
下、堆積形状の変化が少なくなる。

【００３１】また、上記第５の手段において、コリメー
タ孔のまわりに多量の膜が堆積して孔径が狭くなった
り、膜が剥がれたりする前に、供給回収手段を駆動し
て、テープ状のコリメータにおけるターゲットに対向す
る面が新しいコリメータ面となるまでテープ状のコリメ
ータを供給回収することによって、コリメータ上に堆積
する膜が無い状態とすることができ、堆積する膜が剥が
れることによるパーティクル発生がなくなり、また基板
への堆積速度、堆積形状が一定となる。

【００３２】また、上記第６の手段において供給回収手
段が膜形成時に駆動されて、テープ状のコリメータが供
給回収されながら膜が形成されることにより、コリメー
タ上での堆積膜厚が一定となり、堆積する膜が剥がれる
ことによるパーティクル発生がなくなり、また基板への
堆積速度の低下、堆積形状の変化が少なくなる。

【００３３】また、上記第７の手段においてテープ状の
コリメータとターゲットもしくは基板との距離が一定と
なるようにコリメータ支持手段でテープ状のコリメータ
を支持することにより、コリメータの位置を一定にする
ことができ、基板への堆積速度、堆積形状が安定する。

【００３４】また、上記第８の手段においてコリメータ
をターゲットと基板との間に複数枚設けたことにより、
それぞれのコリメータを別々にメンテナンスすることが
できる。このため、同じコリメータ孔のアスペクト比に
した場合、１枚のコリメータと比較して、２枚以上のコ
リメータを用いる場合、コリメータ１枚についての、コ
リメータ孔のアスペクト比が小さくでき、数百個から数
千個にも及ぶコリメータ孔の内壁面すべてに対して、容
易に２５〜３０ｎｍ程度の炭化珪素の微粒子を吹き付け
て衝突させることができる。これによって堆積物を剥が
し、なおかつコリメータ孔の側面に凹凸を形成させるこ
とができ、堆積膜の密着性を向上させることができる。
さらにメンテナンスの簡便化、安定性を得ることができ
る。

【００３５】また、上記第９の手段においてターゲット
側のコリメータをテープ状に形成し、このテープ状のコ
リメータを供給回収手段により順次供給して回収するこ
とにより、基板側の固定コリメータの交換頻度を少なく
することができる。

【００３６】また、上記第１０の手段において複数枚の
コリメータ同士の間に間隙を設けたことにより、実効的
なコリメータのアスペクト比を容易に大きくすることが
できる。またコリメータ孔側壁からの堆積する膜が剥が
れることによるパーティクル発生が少なくなる。

【００３７】また、上記第１１の手段において２枚以上
のコリメータのうちいずれかまたは全てをターゲット方
向または基板方向に平行移動してコリメータ同士の間の
間隙距離を可変に構成したことにより、コリメータの間
の距離が変わり、実質的なコリメータ孔のアスペクト比
を任意の値に設定することができ、適した堆積速度およ
び基板への堆積膜形状を設定することができる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、いずれの実施例においても、スパッタリン
グ装置におけるコリメータの構造だけが異なるため、他
の部分についての説明は省略し、同機能のものには同符
号を付す。

【００３９】図１は本発明の第１の実施例にかかるスパ
ッタリング装置を示すもので、上側にターゲット１を配
置したコリメータおよびこの近傍箇所の断面形状を示し
たものである。コリメータ２０のコリメータ孔２１に
は、ターゲット１寄りの箇所に、ターゲット１側ほど広
がるテーパ部２２が設けられている。なお、コリメータ
孔２１におけるテーパ部２２の下方部分は従来と同様に
コリメータ板２３の裏面に対して垂直かつ直線状な垂直
直線部２４とされている。

【００４０】図２（ａ）に示すように、スパッタリング
を行うと、コリメータ孔２１のまわりの側壁部分には、
ターゲット１よりスパッタ原子ｘがさまざまな角度で飛
来する。この際、テーパ部２２の傾斜角度以上に傾斜し
た入射角度のスパッタ原子ｘがテーパ部２２に堆積す
る。このため、コリメータ孔２１においてはオーバハン
グの膜成長が極めて起こりにくくなり、コリメータ孔２
１の側壁における垂直直線部上端２４ａへの堆積量が、
単なる垂直直線状のコリメータ孔と比較して少なくな
る。

【００４１】図２（ｂ）は、従来と同様な条件のコリメ
ーションに対してスパッタリングしたときのコリメータ
孔への膜の堆積状態を示すものである。図２（ｂ）に示
すように、コリメータ孔２１の側壁における垂直直線部
上端２４ａの堆積膜ｙのオーバハング形状が緩和され、
最小箇所の孔径ｄ₂ は、図１５（ｂ）に示した従来例の
場合の最小孔径ｄ₁ と比較して広くなっている。

【００４２】ここで、平面視して円形のコリメータ孔２
１に、テーパ角度θ_T が６０度であるテーパ部２２を、
垂直直線部２４の箇所のコリメータ孔２１の幅（直径）
ｄ₃とコリメータ孔２１の高さｈとの比が１となるよう
に形成したものと、テーパ部２２が設けられていない従
来のコリメータを有するものとを、市販されている直流
マグネトロンスパッタ装置で処理する。このとき、基板
２としてＳｉウエハを用い、ターゲット１としてＴｉタ
ーゲットを用いた。基板２上にＴｉ膜を膜厚が２０ｎｍ
となるように１０００枚の処理を行った。この結果、テ
ーパ部２２が設けられているコリメータ２０を用いた場
合に、基板２での堆積速度を、単なる垂直直線状のコリ
メータ孔のコリメータの堆積速度と比較して１／３に抑
えることができた。

【００４３】次に、本発明の第２の実施例を図３および
図４を参照しながら説明する。図３に示すように、コリ
メータ３０のコリメータ孔３１は、ターゲット１と反対
側ほど広がる逆テーパ部３２により構成されている。

【００４４】上記構成において、コリメータ孔３１を形
成する逆テーパ部３２の任意の点ｆには、この点ｆの上
方の逆テーパ部３２の上端３２ａを通る延長線ｇ₁ と、
逆テーパ部３２における点ｆと対向する面の上端３２ｂ
を通る対角延長線ｇ₂ とで挟まれた角度θ_a の範囲内で
ターゲット１よりスパッタ原子ｘが飛来して堆積する。

【００４５】図４は、任意の点ｆの図３における角度θ
_a の範囲内の堆積速度と、角度θ_bの範囲内の堆積速度
とを示したものである。延長線ｇ₁ と対角延長線ｇ₂ と
で挟まれた角度θ_a の範囲内のスパッタ膜堆積膜厚は、
原点と角度θ_a とこの角度θ _a に対応する堆積速度値と
に囲まれた三角形Ｓ₂ の面積により示され、角度θ_bの
範囲内のスパッタ膜堆積膜厚は、原点と角度θ_b とこの
角度θ_b に対応する堆積速度値とに囲まれた三角形Ｓ₃
の面積により示される。

【００４６】つまり、コリメータ孔３１を逆テーパ部３
２に形成することにより、単なる垂直形状のコリメータ
孔と比較して、角度θ_a と角度θ_b とそれぞれの堆積速
度とで囲まれた四角形Ｓ₄ の部分だけスパッタ膜堆積が
少なくなる。これにより、コリメータ孔３１の側壁に堆
積する堆積膜の膜厚が少なくなり、コリメータ孔３１よ
り発生するパーティクルが低減する。

【００４７】ここで、平面視して円形のコリメータ孔３
１に、図４における逆テーパ角度（角度θ_a と角度θ_b
との差）が３０度で、コリメータ孔３１のターゲット側
上端の幅（直径）ｄ₄ とコリメータ孔３１の高さｈの比
が１となるように形成したものと、従来の垂直直線形状
のコリメータ孔のコリメータを有するものとを、市販さ
れている直流マグネトロンスパッタ装置で処理した。こ
のとき、基板２としてＳｉウエハを用い、ターゲット１
としてＴｉターゲットを用いた。基板２上にＴｉ膜を膜
厚が２０ｎｍとなるように１０００枚堆積させた。この
結果、垂直直線形状のコリメータと比較して基板２に付
着する粒径３００ｎｍ以上のパーティクルは、１／２に
抑えられた。

【００４８】また、第３の実施例として、コリメータ孔
のターゲット側にテーパ部２２を形成し、かつこのテー
パ部２２が形成されていない箇所に逆テーパ部３２を形
成してもよく、この場合にはテーパ部２２および逆テー
パ部３２の各々が上記した両方の効果を合せもつことが
期待できる。

【００４９】なお、この場合に、テーパ部２２以外の箇
所を全て逆テーパ部３２としてもよく、また、これらの
間や反ターゲット側に垂直直線形状部を設けてもよい。
次に、本発明の第４の実施例を図５を参照しながら説明
する。

【００５０】図５に示すように、ターゲット１と基板２
の間にテープ状コリメータ４０が配置されている。テー
プ状コリメータ４０は、厚み１００μｍのアルミニウム
箔に平面視して直径１００μｍの円形コリメータ孔が形
成され、磁気シールなどの真空中で回転機構を有する巻
き取りロール４２により巻き取りができるようになって
おり、この巻き取りロール４２によって使用済みのテー
プ状コリメータ４０を回収している。なお新規のテープ
状コリメータ４０は、供給ロール４１から供給され、こ
れらの供給ロール４１と巻き取りロール４２とにより供
給回収手段が構成されている。

【００５１】ここで、テープ状コリメータ４０は、コリ
メータ支持手段としてのテープ状コリメータ抑え４３に
よりターゲット１および基板２から常時一定の距離を保
っている。また、テープ状コリメータ４０が滑らかに走
行できるように、テープ状コリメータ抑え４３における
テープ状コリメータ４０と接触する部分の角部が丸く形
成されている。

【００５２】なお、本実施例においては、テープ状コリ
メータ４０として、厚み１００μｍ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、テープ状コリメータ４０としてアルミニウム箔を用
いたが、他の金属膜、絶縁膜を用いてもよい。

【００５３】上記構成におけるテープ状コリメータ４０
の使用方法としては以下の２通りの方法がある。一方の
方法としては、膜の堆積中にはテープ状コリメータ４０
を固定した状態で使用する。そして、コリメータ孔のま
わりに多量の膜が堆積して孔径が狭くなったり、膜が剥
がたりすることのない膜厚を予め設定し、この厚みに膜
が堆積した際には、基板２に対向する面が新しいコリメ
ータ面になるまでテープ状コリメータ４０を巻き取りロ
ール４２により巻き取って供給し、その後に膜形成を行
う。この方法によれば、コリメータ孔のまわりに多量の
膜が堆積する前に、コリメータ上に堆積膜が無い状態と
することができ、テープ状コリメータ４０の特定部分だ
けに堆積膜が付着することがなく、堆積膜剥がれによる
パーティクルの発生が減少し、基板２への堆積膜速度お
よび堆積膜形状が安定する。

【００５４】また、他の方法としては、膜の堆積中にテ
ープ状コリメータ４０を、たとえば約２ｃｍ／分の速度
で移動させながらスパッタリングを行う。この方法によ
れば、上記方法よりもテープ状コリメータ４０の堆積膜
の付着量をさらに減少させることができて、テープ状コ
リメータ４０の特定部分だけに堆積膜が付着することが
なくなり、テープ状コリメータ４０上の堆積膜剥がれに
よるパーティクルの発生を一層防止できるとともに、基
板２への堆積膜速度および堆積膜形状が安定する。

【００５５】また、上記構成において、テープ状コリメ
ータ４０はテープ状コリメータ抑え４３によりターゲッ
ト１および基板２から常時一定の距離が保たれているた
め、基板２への堆積速度、堆積形状が安定する。また、
テープ状コリメータ抑え４３のテープ状コリメータ４０
と接触する部分の角部を丸く形成したため、テープ状コ
リメータ４０が滑らかに走行でき、テープ状コリメータ
の損傷および巻き取り時の堆積膜の剥がれが少なくな
り、角部が角型形状である場合と比べてテープ状コリメ
ータ４０を巻き取る際に発生するパーティクルを１／３
に低減できた。

【００５６】次に、本発明の第５の実施例を図６を参照
しながら説明する。図６に示すように、この実施例にお
いては、ターゲット１と基板２との間に設置されている
コリメータ５０がターゲット側コリメータ５１と基板側
コリメータ５２との２枚で構成されている。ターゲット
側コリメータ５１と基板側コリメータ５２との各周辺部
にはコリメータ孔５３の位置合わせ用として凸部５１ａ
と凹部５２ａとが設けられている。なお、位置合わせ用
として凸部５１ａや凹部５２ａを設けることなく、透過
型センサーやレーザ光などを用いてコリメータ孔５３の
位置合わせを行ってもよい。なお、本実施例のコリメー
タ孔５３のアスペクト比は、ターゲット側コリメータ５
１と基板側コリメータ５２とがそれぞれ１であるのもの
を用いた。

【００５７】ところで、堆積膜の大半は、図１５（ｂ）
に示すように、コリメータ３のターゲット側に多く付着
し、その堆積膜が剥がれることより、パーティクルが発
生しており、それを防ぐために、コリメータの交換作業
が従来より行われている。このため、従来のような１枚
のコリメータ３で上記と同様にアスペクト比が２となる
コリメータ３を用いると堆積膜を十分に除去すること自
体が困難となる。

【００５８】しかし、本実施例では、２枚のコリメータ
５１，５２を用いているため、各コリメータ５１，５２
における各コリメータ孔５１ｂ，５２ｂのアスペクト比
を１と小さくすることができる。したがって、メンテナ
ンスの際には各コリメータ５１，５２を分割することに
より、容易に炭化珪素の微粒子を吹き付けて衝突させる
ことができる。この結果、付着した堆積物を容易に剥が
すことができ、かつコリメータ孔５３の側面に凹凸を容
易に形成させることができ、堆積膜の密着性を向上させ
ることができる。さらにメンテナンスの簡便化、安定性
が得ることもできる。

【００５９】また、他の実施例（第６の実施例）とし
て、図６に示すターゲット側コリメータ５１の部分をテ
ープ状コリメータに置き替えてもよい。このテープ状コ
リメータは、図５に示すものと同様に、例えば、ターゲ
ット側のコリメータを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ものを用いる。ここでは、厚みが
約１００μｍのアルミニウム箔に、平面視して直径１０
０μｍの円形コリメータ孔が形成されているものを用い
た。なお、基板側コリメータ５２としては、例えば、コ
リメータ孔５２ｂのアスペクト比が２のものを位置固定
して使用した。

【００６０】このように、ターゲット側のコリメータを
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
ものを用いたときには、同様のコリメータ孔のアスペク
ト比を持った１枚のコリメータと比較して、スパッタリ
ング装置のチャンバを真空状態から大気状態として、チ
ャンバを開けるメンテナンスの実施までに処理できる基
板２の枚数を、従来の１０倍以上に増加させることがで
きた。

【００６１】次に、本発明の第７の実施例を図７および
図８を参照しながら説明する。図７に示すように、本実
施例においては、ターゲット１と基板２との間に２枚の
コリメータ６１，６２が設けられ、かつ２枚のコリメー
タ６１，６２間に間隙６３が設けられている。この実施
例では、ターゲット側コリメータ６１と基板側コリメー
タ６２とのそれぞれ単独のコリメータ孔６１ｂ，６２ｂ
のアスペクト比は０．５とされ、間隙６３の部分を含ん
だコリメータ孔６６の直径６４とコリメータ高さ６５と
の比、つまり空間アスペクト比が２に設定されている。

【００６２】なお、図８は、１枚のコリメータ７０によ
りコリメータ孔７１のアスペクト比が２である場合を参
考として示す断面図である。このように、１枚のコリメ
ータ７０でコリメータ孔７１のアスペクト比が２である
ものと比較して、２枚のコリメータ６１，６２間に間隙
６３を設けて配設したコリメータ６０では、図７に示す
ように、ターゲット１より飛来する角度θが角度θ₁ か
ら角度θ₂ の間、つまりｔａｎθが２／３から３／４で
ある角度θを有したスパッタ原子が、１枚のコリメータ
７０でコリメータ孔７１のアスペクト比が２であるもの
より多く基板２に飛来する。したがって、実効的なコリ
メータ６０のアスペクト比を容易に大きくすることがで
きるとともに、図７に示す場合と比べて、基板２への堆
積速度を向上させることができるので、コリメータ孔側
壁から堆積膜が剥がれることによるパーティクル発生が
少なくなる。なお、その他のコリメータ特性は、図８に
示す１枚のコリメータ７０を用いたアスペクト比が２で
あるものと同様である。

【００６３】なお、本実施例では、コリメータを２枚の
例をもって説明したが、３枚以上のコリメータを用いて
も同様の効果を得ることができる。つまり、２枚以上の
コリメータを設け、なおかつ２枚以上のコリメータ間に
それぞれ間隙を設けた場合、容易に実効的なコリメータ
のアスペクト比を大きくすることができ、またコリメー
タ孔側壁から堆積膜が剥がれることによるパーティクル
発生が少なくなる。

【００６４】次に、本発明の第８の実施例を図９を参照
しながら説明する。図９に示すように、この実施例にお
いては、上記第７の実施例と同様に、ターゲット１と基
板２との間に２枚のコリメータ８１，８２が設けられ、
かつ２枚のコリメータ８１，８２間に間隙８３が設けら
れている。そして、基板側コリメータ８２は磁気シール
などの真空中で伸縮機構を有するコリメータ高さ調節棒
８４により高さが調整自在とされ、ターゲット側コリメ
ータ８１と基板側コリメータ８２との間の間隙８３の距
離を変えることで、コリメータ孔８５のアスペクト比を
任意の値に設定することができるようになっている。つ
まり、最適な空間アスペクト比を選択できるので、基板
への堆積速度および堆積膜形状を最適な状態に設定する
ことができる。

【００６５】なお、本実施例では、基板側コリメータ８
２を動かす例をもって説明したが、２枚以上のコリメー
タのいずれかまたは全てのコリメータを移動させても同
様の効果を得ることができる。

【００６６】さらに、上記第１から第８の実施例の構成
を互いに組み合わせることも可能であり、それぞれ組み
合わされた作用効果を得ることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、コリメー
タ孔のターゲット寄りの箇所にテーパ部を設けることに
より、従来生じていたオーバハングの膜成長が極めて起
こりにくくなり、コリメータ孔のもっとも幅の狭い部分
の幅変化が少なくなって、基板への堆積速度の低下、堆
積形状の変化が少なくなる。また、コリメータ孔に逆テ
ーパ部を設けることによって、コリメータ孔のまわりの
側壁への膜堆積が少なくなり、堆積する膜が剥がれるこ
とによるパーティクル発生が少なくなる。さらに、テー
パ部および逆テーパ部を組み合わせることによって、こ
れら両方の作用効果を得ることができる。

【００６８】また、テープ状のコリメータをターゲット
と基板との間の配置位置に順次供給しながら回収するこ
とによって、コリメータ上の堆積する膜が常時一定膜厚
以下に制御することが容易にできるようになるととも
に、堆積する膜が剥がれることによるパーティクル発生
が少なくなり、また基板への堆積速度の低下、堆積形状
の変化を少なくできる。

【００６９】また、コリメータ孔のまわりに多量の膜が
堆積して孔径が狭くなったり、膜が剥がれたりする前
に、供給回収手段を駆動して、テープ状のコリメータに
おける基板に対向する面が新しいコリメータ面となるま
でテープ状のコリメータを供給回収することによって、
コリメータ上に堆積する膜が無い状態とすることがで
き、堆積する膜が剥がれることによるパーティクル発生
がなくなり、また基板への堆積速度、堆積形状が一定と
なる。

【００７０】また、供給回収手段が膜形成時に駆動され
て、テープ状のコリメータが供給回収されながら膜が形
成されることにより、コリメータ上での堆積膜厚が一定
となり、堆積する膜が剥がれることによるパーティクル
発生がなくなり、また基板への堆積速度の低下、堆積形
状の変化が少なくなる。

【００７１】また、テープ状のコリメータとターゲット
もしくは基板との距離が一定となるようにコリメータ支
持手段でテープ状のコリメータを支持することにより、
コリメータの位置を一定にすることができ、基板への堆
積速度、堆積形状を安定させることができる。

【００７２】また、コリメータをターゲットと基板との
間に複数枚設けることにより、メンテナンスの簡便化、
安定性を得ることができるとともに、堆積物を剥がし、
コリメータ孔の側面に凹凸を形成させることが容易にで
きて堆積膜の密着性を向上させることができる。

【００７３】また、ターゲット側のコリメータをテープ
状に形成し、このテープ状のコリメータを供給回収手段
により順次供給して回収することにより、基板側の固定
コリメータの交換頻度を少なくすることができる。

【００７４】また、複数枚のコリメータ同士の間に間隙
を設けたことにより、実効的なコリメータのアスペクト
比を容易に大きくすることができ、また、コリメータ孔
側壁からの堆積する膜が剥がれることによるパーティク
ル発生が少なくなる。

【００７５】また、２枚以上のコリメータのうちいずれ
かまたは全てをターゲット方向または基板方向に平行移
動してコリメータ同士の間の間隙距離を可変に構成する
ことにより、実質的なコリメータ孔のアスペクト比を任
意の値に設定することができて、基板への適した堆積速
度および基板への堆積膜形状を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にかかるスパッタリング
装置のコリメータおよびその近傍箇所の断面図

【図２】同スパッタリング装置のコリメータおよびその
近傍箇所の断面図

【図３】本発明の第２の実施例にかかるスパッタリング
装置のコリメータおよびその近傍箇所の断面図

【図４】同スパッタリング装置のコリメータ孔の側壁部
分への堆積膜厚を説明するための図

【図５】本発明の第４の実施例にかかるテープ状コリメ
ータおよびその近傍箇所の断面図

【図６】本発明の第５の実施例にかかるテープ状コリメ
ータおよびその近傍箇所の断面図

【図７】本発明の第７の実施例にかかるコリメータおよ
びその近傍箇所の断面図

【図８】図７のコリメータとの比較に用いるための従来
のコリメータおよびその近傍箇所の断面図

【図９】本発明の第８の実施例にかかるコリメータおよ
びその近傍箇所の断面図

【図１０】直流マグネトロンスパッタ装置の断面模式図

【図１１】コリメータの形状をターゲット側より見た平
面図

【図１２】従来のスパッタリング装置のコリメータ孔お
よびその近傍箇所の断面図

【図１３】従来のスパッタリング装置のコリメータ孔お
よびその近傍箇所の断面図

【図１４】同従来のスパッタリング装置のコリメータ孔
の側壁部分への堆積膜厚を説明するための図

【図１５】同従来のスパッタリング装置のコリメータ孔
およびその近傍箇所の断面図

【図１６】スパッタリング装置のコリメータ孔のアスペ
クト比を説明するためのコリメータおよびその近傍箇所
の断面図

【符号の説明】

１ターゲット２基板２０コリメータ２１コリメータ孔２２テーパ部２４垂直直線部３０コリメータ３１コリメータ孔３２逆テーパ部４０テープ状コリメータ４１供給ロール（供給回収手
段）４２巻き取りロール（供給回収
手段）４３テープ状コリメータ抑え
（コリメータ支持手段）５０コリメータ５１ターゲット側コリメータ５１ｂ，５２ｂ，５３コリメータ孔５２基板側コリメータ６０コリメータ６１ターゲット側コリメータ６１ｂ，６２ｂ，６６コリメータ孔６２基板側コリメータ６３間隙８１ターゲット側コリメータ８２基板側コリメータ８３間隙８４コリメータ高さ調節棒８５コリメータ孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターゲットと基板との間に、複数のコリ
メータ孔が形成されたコリメータを配設し、コリメータ
孔の前記ターゲット寄りの箇所に、ターゲット側ほど広
がるテーパ部を設けたスパッタリング装置。
【請求項２】ターゲットと基板との間に、複数のコリ
メータ孔が形成されたコリメータを配設し、前記コリメ
ータ孔に、ターゲットと反対側ほど広がる逆テーパ部を
設けたスパッタリング装置。
【請求項３】ターゲットと基板との間に、複数のコリ
メータ孔が形成されたコリメータを配設し、コリメータ
孔の前記ターゲット寄りの箇所に、ターゲット側ほど広
がるテーパ部を設け、かつコリメータ孔における前記テ
ーパ部が設けられていない箇所に、ターゲットと反対側
ほど広がる逆テーパ部を設けたスパッタリング装置。
【請求項４】ターゲットと基板との間に、複数のコリ
メータ孔が形成されたテープ状のコリメータを配置し、
前記テープ状のコリメータを前記配置位置に順次供給し
ながら回収する供給回収手段を設けたスパッタリング装
置。
【請求項５】テープ状のコリメータは膜形成を行うと
きには位置固定される一方、膜形成後に供給回収手段が
駆動されて、テープ状のコリメータにおけるターゲット
に対向する面が新しいコリメータ面となるまでテープ状
のコリメータが供給回収される請求項４記載のスパッタ
リング装置。
【請求項６】供給回収手段が膜形成時に駆動されて、
テープ状のコリメータが供給回収されながら膜が形成さ
れる請求項４記載のスパッタリング装置。
【請求項７】テープ状のコリメータとターゲットもし
くは基板との距離が一定となるようにテープ状のコリメ
ータを支持するコリメータ支持手段を設けた請求項４記
載のスパッタリング装置。
【請求項８】ターゲットと基板との間に、複数のコリ
メータ孔が形成されたコリメータを配設し、前記コリメ
ータをターゲットと基板との間に複数枚設けたスパッタ
リング装置。
【請求項９】基板側のコリメータの位置を固定し、タ
ーゲット側のコリメータをテープ状に形成し、このテー
プ状のコリメータを供給回収手段により順次供給しなが
ら回収する請求項８記載のスパッタリング装置。
【請求項１０】複数枚のコリメータ同士の間に間隙を
設けてなる請求項８記載のスパッタリング装置。
【請求項１１】コリメータ同士の間の間隙距離が可変
である請求項１０記載のスパッタリング装置。