JPH0734925Y2 - イオンビ−ムスパツタリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、ターゲットにイオンビームを照射してター
ゲットからスパッタされる粒子を基板上に堆積させて薄
膜を形成するイオンビームスパッタリング装置に関し、
特に純度の高い薄膜形状を可能にしたイオンビームスパ
ッタリング装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は、従来のイオンビームスパッタリング装置の一
例を示す概略図である。真空ポンプ４によって所定の真
空度に排気される真空容器２内に、ターゲット10と基板
14とが相対向するように設けられており、そしてイオン
源６からターゲット10に向けて例えばアルゴンイオン等
から成るイオンビーム８を照射するよう構成されてい
る。12、16はホルダである。ターゲット10は、ホルダ12
によって真空容器２の壁面から離して保持されている。
イオンビーム８は、ターゲット10にその中心よりも一方
側（即ちイオン源６から見て手前側）の斜め方向から照
射される。基板14は、その中心がターゲット10の中心よ
りも前記一方側とは反対の他方側（即ちイオン源６から
見て向こう側）にあってターゲット10に対向するように
配置されている。

イオンビーム８の大部分は、例えばイオンビーム8aで代
表するようにターゲット10に当たってそこからターゲッ
ト粒子を叩き出し、これが基板14上に堆積してそこに薄
膜が形成される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記のようなイオンビームスパッタリング装置におい
て、ターゲット10の表面全域にイオンビーム８を照射し
てターゲット10を有効に利用しようとすると、例えばイ
オンビーム8b〜8dのようにターゲット10に当たらないイ
オンビームが不可避的に生じることになり、これらが真
空容器２の内壁等に当たってそこから金属粒子や吸着ガ
スを放出させる。その結果、この金属粒子やガスが不純
物となって基板上14上の薄膜に混入され、薄膜の純度を
低下させるという問題がある。

そこでこの考案は、ターゲットに当たらないイオンビー
ムをうまく処理することによって、純度の高い薄膜形成
を可能にしたイオンビームスパッタリング装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案のイオンビームスパッタリング装置は、ターゲ
ットの前記他方側に位置する真空容器の壁面部に、ター
ゲットと基板との間を通過するイオンビームを受け止め
るものであって真空容器構成材料よりもガス放出の少な
い材料から成る第１の遮蔽板を設け、ターゲットの前記
一方側の端部が近接するように、ターゲットとその前記
一方側の真空容器との間を通過しようとするイオンビー
ムを受け止めるものであって真空容器構成材料よりもガ
ス放出の少ない材料から成る第２の遮蔽板を設け、ター
ゲットの前記他方側の端部に近接するように、かつ第１
の遮蔽板に対向するように、真空容器構成材料よりもガ
ス放出の少ない材料から成る第３の遮蔽板を設け、しか
も、ターゲットに入射するイオンビームの中心軸とター
ゲット表面との成す角度をθ_０、第１の遮蔽板のターゲ
ット表面に平行な面からの角度をθ_１、第２の遮蔽板の
ターゲット表面に平行な面からの角度をθ_２、第３の遮
蔽板のターゲット表面に平行な面からの角度をθ_３とし
た場合、第１の遮蔽板はその角度θ_１が 90°−θ_０＜θ_１＜180°−θ_０ なる関係を満たすように配置し、第２の遮蔽板はその角
度θ_２が 90°−θ_０＜θ_２＜180°−θ_０ なる関係を満たすように配置し、第３の遮蔽板はその角
度θ_３が 90°−θ_０＜θ_３＜180°−θ_０かつ θ_３＜θ_１ なる関係を満たすように配置していることを特徴とす
る。

〔作用〕

ターゲットに当たらないイオンビームの大部分は、その
周辺部に設けた第１および第２の遮蔽板で受け止められ
る。その際、当該遮蔽板から粒子がスパッタされるけれ
ども、このスパッタされた粒子は、両遮蔽板の角度を上
記のように設定しているため、また上記のような第３の
遮蔽板を設けているため、基板の方に直接向かうことは
なく、それゆえ基板上の薄膜に当該粒子が混入すること
はない。

従って、純度の高い薄膜を形成することができる。

〔実施例〕

第１図は、この考案の一実施例に係るイオンビームスパ
ッタリング装置を示す概略図である。第２図と同一また
は同等部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施例においては、ターゲット10の周辺部に第１な
いし第３の遮蔽板18〜20を設けている。これらの遮蔽板
18〜20の材質としては、例えばステンレスやモリブデン
等であって、イオンビーム８によるガス放出が真空容器
構成材料よりも少ないものを選定するのが好ましい。

第１の遮蔽板18は、ターゲット10のイオン源６とは反対
側に位置する真空容器２の壁面部に設けられていて、タ
ーゲット10と基板14との間を通過するターゲット8bで代
表されるようなイオンビームを受け止めるものであり、
しかもそのターゲット10の表面に平行な面からの角度θ
_１が、 90°−θ_０＜θ_１＜180°−θ_０ …（１） を満たすようにしている。θ_０は、ターゲット10に入射
するイオンビーム８の中心部のイオンビーム8a（換言す
ればイオンビーム８の中心軸）とターゲット表面との成
す角度である（以下も同じ）。これは、角度θ_１が上記
範囲より小さいと、ターゲット8bによって遮蔽板18から
スパッタされた粒子9bが基板14の方へ向かって飛び出す
からであり、逆に角度θ_１が上記範囲より大きいとイオ
ンビーム8bは遮蔽板18に当たらなくなるからである。つ
まり角度θ_１を（１）式を満たすようにすると、イオン
ビーム8bは遮蔽板18で受け止められ、しかもそれからス
パッタされた粒子9bは基板14と反対側に飛び出すように
なる。

第２の遮蔽板19は、ターゲット10のイオン源６側の端部
に端部が近接するように設けられていて、ターゲット10
とその手前側の真空容器２との間を通過するイオンビー
ム8cで代表されるようなイオンビームを受け止めるもの
であり、しかもそのターゲット10の表面に平行な面から
の角度θ_２が、 90°−θ_０＜θ_２＜180°−θ_０ …（２） を満たすようにしている。これは、角度θ_２が上記範囲
より小さいと、イオンビーム8cによって遮蔽板19からス
パッタされた粒子9cがイオン源６や基板14の方へ向かっ
て飛び出すからであり、逆に角度θ_２が上記範囲より大
きいとイオンビーム8cは遮蔽板19に当たらなくなるから
である。つまり角度θ_２を（２）式を満たすようにする
と、イオンビーム8cは遮蔽板19で受け止められ、しかも
それからスパッタされた粒子9cは真空容器２の側面や底
面方向に飛び出すようになるる。

従って上記のような遮蔽板18、19によれば、イオンビー
ム8b、8cで代表されるような、ターゲット10に当たらな
いイオンビーム８の大部分を受け止めることができるの
で、そのようなイオンビームが真空容器２の内壁やその
他構成部品に直接当たってそれらをスパッタしたりそれ
から吸着ガスを放出させたりすることを防止することが
できる。しかも、遮蔽板18、19の角度を上記のように設
定して遮蔽板18、19からスパッタされた粒子9b、9cが基
板14の方に直接向かわないようにしているため、基板14
上の薄膜にこのスパッタされた粒子9b、9cが混入するこ
とはない。それゆえ、基板14上に純度の高い薄膜を形成
することができる。

また、この例のように遮蔽板19によって、イオンビーム
8cが真空ポンプ４につながる排気用配管３内に直接当た
らないようにすることもでき、そのようにすれば、イオ
ンビーム8cが配管３の内壁、パッキン、更には真空ポン
プ４等をスパッタしてガスを放出させることによる真空
ポンプ４の排気能力低下を防止することもできる。ちな
みに、真空ポンプ４には通常クライオポンプが使用され
るが、クライオポンプは上記のようなガスが入ると著し
く排気能力が低下する。

またこの例のように第３の遮蔽板20を、ターゲット10の
イオン源６とは反対側の端部に端部が近接するように、
かつ遮蔽板18に対向するように、しかもそのターゲット
10の表面に平行な面からの角度θ_３が、 90°−θ_０＜θ_３＜180°−θ_０かつ θ_３＜θ_１ …（３） を満たすように設置しておくのが好ましく、そのように
すれば、遮蔽板18と20との間は真空容器２の底に向かっ
て末広がりとなるため、イオンビーム8bによってスパッ
タされた粒子9bはより確実に真空容器２の底面方向に導
かれるようになる。

なお、遮蔽板18、19更には20からスパッタされた粒子が
真空容器２の内壁に付着しても、遮蔽板18〜20は真空容
器構成材料よりもガス放出の少ない材料から成り、その
ようなガス放出の少ない材料の粒子から成る膜で真空容
器内壁をコーティングすることになるので、そのコーテ
ィング膜がイオンビーム照射を受ける場合および受けな
い場合のいずれの場合においても、真空容器内壁からの
ガス放出を少なくするという効果が得られることはある
にしても、基板14に対して問題を生じさせることはな
い。

また、上記のような遮蔽板18〜20では、ターゲット10に
当たらないイオンビーム８を必ずしも全て受け止めるこ
とはできないにしても、遮蔽板18および19は、ターゲッ
ト10に斜め方向から照射されることによって平面的に見
て前後方向に長く広がる（例えば当該前後方向に長いだ
円状に広がる）イオンビーム８を、その広がった前後方
向において受け止めるので、ターゲット10に当たらない
イオンビーム８の大部分を受け止めることができる。従
って、少なくともこのような遮蔽板18、19と上記のよう
な遮蔽板20とを設けることによって、基板14上の薄膜に
不純物が混入するのを防止して純度の高い薄膜形成を可
能にするという本考案の目的効果を達成するができる。

更に、この例のように各遮蔽板18〜20の裏面に冷却手
段、例えば冷却パイプ22をそれぞれ設けても良く、その
ようにすれば、イオンビームやスパッタされた粒子によ
る遮蔽板18〜20の発熱を抑制してそれからの放出ガス量
を少なくともすることができ、一層純度の高い薄膜を基
板14上に形成することができるようになる。

更に、図示しないけれども、第１図のターゲット10の紙
面に対する表裏方向側にも、上記遮蔽板19とほぼ同様の
遮蔽板をそれぞれ設けても良く、そのようにすれば遮蔽
板19と同様の作用によって基板14上の薄膜に対する不純
物混入を一層防止することができる。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、ターゲットに当たらな
いイオンビームの大部分を遮蔽板で受け止め、しかも当
該遮蔽板からスパッタされた粒子が基板の方に直接向か
わないようにしているので、基板上の薄膜に不純物が混
入するのが防止され、その結果純度の高い薄膜を形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例に係るイオンビームスパ
ッタリング装置を示す概略図である。第２図は、従来の
イオンビームスパッタリング装置の一例を示す概略図で
ある。 ２…真空容器、６…イオン源、8,8a〜8d…イオンビー
ム、10…ターゲット、14…基板、18〜20…遮蔽板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内においてその壁面から離して保
   持されたターゲットに、その中心よりも一方側の斜め方
   向からイオンビームを照射して、ターゲットからスパッ
   タされる粒子を、中心がターゲットの中心よりも前記一
   方側とは反対の他方側にあってターゲットに対向するよ
   うに配置された基板上に堆積させるよう構成されたイオ
   ンビームスパッタリング装置において、ターゲットの前
   記他方側に位置する真空容器の壁面部に、ターゲットと
   基板との間を通過するイオンビームを受け止めるもので
   あって真空容器構成材料よりもガス放出の少ない材料か
   ら成る第１の遮蔽板を設け、ターゲットの前記一方側の
   端部に端部が近接するように、ターゲットとその前記一
   方側の真空容器との間を通過しようとするイオンビーム
   を受け止めるものであって真空容器構成材料よりもガス
   放出の少ない材料から成る第２の遮蔽板を設け、ターゲ
   ットの前記他方側の端部に端部が近接するように、かつ
   第１の遮蔽板に対向するように、真空容器構成材料より
   もガス放出の少ない材料から成る第３の遮蔽板を設け、
   しかも、ターゲットに入射するイオンビームの中心軸と
   ターゲット表面との成す角度をθ_０、第１の遮蔽板のタ
   ーゲット表面に平行な面からの角度をθ_１、第２の遮蔽
   板のターゲット表面に平行な面からの角度をθ_２、第３
   の遮蔽板のターゲット表面に平行な面からの角度をθ_３
   とした場合、第１の遮蔽板はその角度θ_１が 90°−θ_０＜θ_１＜180°−θ_０ なる関係を満たすように配置し、第２の遮蔽板はその角
   度θ_２が 90°−θ_０＜θ_２＜180°−θ_０ なる関係を満たすように配置し、第３の遮蔽板はその角
   度θ_３が 90°−θ_０＜θ_３＜180°−θ_０かつ θ_３＜θ_１ なる関係を満たすように配置していることを特徴とする
   イオンビームスパッタリング装置。