JPH07305167A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大面積の基板上に均一な膜厚分布を持つ薄膜
を形成する。 【構成】 スパッタリング装置１では、真空チャンバ３
内のイオン源４にて発生させた高速イオンビームをター
ゲット５に入射し、ターゲット５よりスパッタアウトさ
れた粒子を基板６上に成膜させる。この発明では、イオ
ン源４を首振り機構８により周期的に揺動させて、イオ
ンビームのターゲット５に対する入射領域を拡大させる
か、又はターゲット５を首振り機構８により周期的に揺
動させて、スパッタアウトされる粒子の出射方向を変化
させる。首振り機構８のアーム８ｂの遊端の揺動は、上
下又は左右方向へ揺動する平面的な場合と、円周に沿っ
て揺動する立体的な場合とが存在する。前者は基板の縦
又は横の一方が長い場合、後者は縦及び横の双方が長い
場合に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はスパッタリング装置に
関し、特に大面積の基板上に均一な膜厚分布をもつ薄膜
を形成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング装置１は、図３に示すよ
うに真空排気系２で減圧可能なチャンバ３内にイオン源
４が所定の位置に固定され、イオン源４に対向してその
前方に所定の間隔をもってターゲット（成膜させようと
する材料物質より成る）５が斜めに配される。ターゲッ
ト５に対向し、所定の間隔をもって基板６が設置され
る。なお、ターゲット５はターゲットホルダ７に支持さ
れている。

【０００３】真空に近い減圧状態でイオン源４より高速
イオンビームがターゲット５に入射され、これによりタ
ーゲット５の表面からターゲットの材料物質粒子がたた
き出されて（スパッタアウトと言う）、対向する基板６
の表面に堆積し、薄膜が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スパッタリング装置１
内のイオン源４は固定されているため、イオン源４で発
生させたイオンビームの広がりは一定で、常にターゲッ
ト５の特定の範囲をスパッタアウトする。よって、スパ
ッタアウトされた粒子も特定の範囲にのみ飛翔し、基板
表面に堆積する。従って基板が大きい場合、堆積は一様
ではなく、その膜厚は例えば中央部が厚く、周辺部が薄
くなり、膜厚分布にばらつきを生じてしまう問題があっ
た。

【０００５】この発明は、従来の問題を解決して、大面
積の基板上に均一な膜厚分布をもつ膜を形成することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１の発明では、前記イオン源を首振り機構
により周期的に揺動させて、前記イオンビームの前記タ
ーゲットに対する入射領域を拡大させる。 （２）請求項２の発明では、前記ターゲットを首振り機
構により周期的に揺動させて、前記スパッタアウトされ
る粒子の出射方向を変化させる。 （３）請求項３の発明では、前記（１）又は（２）項記
載のスパッタリング装置において、前記イオン源又はタ
ーゲットの任意の点の揺動軌跡が、対応する一つの平面
上に配される。 （４）請求項４の発明では、前記（１）又は（２）項記
載のスパッタリング装置において、前記イオン源又はタ
ーゲットの任意の点の揺動軌跡が、対応する一つの平面
上に画かれた円周上に配される。

【０００７】

【作用】

（１）請求項１の発明では、成膜の際にイオン源を周期
的に揺動させることにより、発生させたイオンビームが
より広い範囲で一様にターゲットの表面をスパッタアウ
トするため、スパッタアウトされた粒子がより広い範囲
に均一に飛翔して、基板に堆積する。このため大面積の
基板上に均一な膜厚分布をもつ膜を形成できる。

【０００８】（２）請求項２の発明では、成膜の際にタ
ーゲットを周期的に揺動させることにより、ターゲット
からスパッタアウトされた粒子の出射方向が広範囲に変
化し、基板に対する入射領域が拡大される。このため大
面積の基板上に均一な膜厚分布をもつ膜を形成できる。

【０００９】

【実施例】この発明の実施例を図１に、図２と対応する
部分に同じ符号を付けて示し、重複説明を省略する。こ
の発明では大形基板の膜厚の変動幅を小さくするため
に、図１Ａの例では、スパッタリング装置１のチャンバ
３の外壁に首振り機構８が取付けられ、その揺動軸８ａ
にアーム８ｂが嵌合、固定される。アーム８ｂはチャン
バ３の透孔３ａに揺動自在に係合されて、内外に延長さ
れている。アーム８ｂの遊端にイオン源４が取付けられ
る。成膜時に首振り機構８を動作させると、アーム８ｂ
及びイオン源４は揺動軸８ａを中心として周期的に揺動
される。その結果、イオンビームはターゲット２の従来
より広い範囲に入射され、従って、ターゲット２からス
パッタアウトされた粒子の基板６に対する入射範囲が拡
大されると共に、膜厚が均一化される。

【００１０】アーム８ｂの揺動は、図１Ａの例では紙面
にほぼ平行な平面上に限られ、その揺動軸８ａは紙面に
ほぼ直角とされている。従って、基板６に対する粒子の
入射領域は図の左右方向に拡大される。しかし、首振り
機構８の姿勢を９０°回転させて、揺動軸８ａを上下方
向に設定すれば、アーム８ｂは紙面と直角な平面上、つ
まり水平面上を揺動し、基板６の入射領域を紙面と直角
な方向に拡大できる。これら２つの場合はイオン源４の
任意の点の揺動軌跡は対応する一つの平面、つまり図の
例では垂直面又は水平面上に存在する。これらいずれの
場合も、基板６の縦、横の一方が長い場合に用いられ
る。

【００１１】基板の縦、横が共に長い場合には、アーム
８ｂの一端を保持し（例えば一端を球面軸受け８ａに係
合し）、図３に示すようにアーム８ｂを揺動中心Ｏを頂
点とする円錐の側面に沿わせ、他端（遊端）Ｐを円錐底
面の外周ｃに沿って、周期的な円運動を行わせる。この
ようにすると、基板６に対する入射領域を全ての方向に
拡大することができる。この場合にはイオン源４の任意
の点の揺動軌跡はそれぞれ対応する一つの平面上に画か
れた円周上に存在する。

【００１２】図１Ｂの例は、イオン源４の代りにターゲ
ット５を周期的に揺動させた場合でほぼ同様の効果が得
られる。即ち、このようにすると、ターゲット５よりス
パッタアウトされる粒子の出射方向が周期的に広範囲に
変化され、基板６への入射領域が拡大されると共に膜厚
が均一化される。図１Ｂでは、首振り機構８のアームと
してターゲットホルダ７を兼用させている。この場合
も、ターゲットホルダ７を前述と同様に図において左右
方向又は紙面と直角方向に揺動させる場合には、ターゲ
ット５の任意の点の揺動軌跡は、対応する一つの平面上
（図の例では垂直面上又は水平面上）にある。

【００１３】ターゲット５を揺動させる場合に、図１Ａ
の場合と同様に、ホルダ７の一端を保持し（例えば球面
軸受け８ａに係合させて）、他端Ｐを円錐底面の外周ｃ
に沿って、周期的な円運動を行わせることができる。こ
の場合にも、ターゲット５の任意の点の軌跡はそれぞれ
対応する一つの平面上に画かれた円周上にある。首振り
機構８による円運動の方向は、一つの方向のみでなく、
中間で方向を反転させるようにしてもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では首振り機
構８を設けて、イオン源４又はターゲット５を周期的に
揺動させるようにしたので、ターゲット５よりスパッタ
アウトされた粒子の基板６への入射領域を拡大すること
ができ、大面積の基板上に均一な膜厚分布をもつ膜を形
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す原理的な縦断面図。

【図２】図１におけるアーム８ｂ又はターゲットホルダ
７の他端Ｐの軌跡が揺動中心Ｏを頂点とする円錐底面の
外周に沿った円運動である場合の説明図。

【図３】従来のスパッタリング装置の原理的な縦断面
図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空チャンバ内のイオン源にて発生させ
   た高速イオンビームをターゲットに入射し、そのターゲ
   ットよりスパッタアウトされた粒子を基板上に成膜させ
   るスパッタリング装置において、前記イオン源を首振り
   機構により周期的に揺動させて、前記イオンビームの前
   記ターゲットに対する入射領域を拡大させることを特徴
   とするスパッタリング装置。
2. 【請求項２】 真空チャンバ内のイオン源にて発生させ
   た高速イオンビームをターゲットに入射し、そのターゲ
   ットよりスパッタアウトされた粒子を基板上に成膜させ
   るスパッタリング装置において、前記ターゲットを首振
   り機構により周期的に揺動させて、前記スパッタアウト
   される粒子の出射方向を変化させることを特徴とするス
   パッタリング装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のスパッタリング装
   置において、前記イオン源又はターゲットの任意の点の
   揺動軌跡が、対応する一つの平面上に配されることを特
   徴とする。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載のスパッタリング装
   置において、前記イオン源又はターゲットの任意の点の
   揺動軌跡が、対応する一つの平面上に画かれた円周上に
   配されることを特徴とする。