JPH0820867A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波伝送線路間の電磁気的結合を減少させ
ることができるスパッタリング装置を提供する。 【構成】 高周波電源を含む複数個の電源１と、真空チ
ャンバ６内において電源１から高周波電力の供給を受け
ることにより基板７上に薄膜を形成する複数個のターゲ
ット電極５とを備えたスパッタリング装置において、電
源１とターゲット電極５とを接続する複数の高周波伝送
線路４を、接地電位の筐体３内であって該筐体３の内側
面に近接させて配線するものであり、その高周波伝送線
路４と筐体３の内側面との間隔を少なくとも耐電圧ギャ
ップ以上とする構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、グロー放電を利用して
基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置に関し、特
に、ターゲット電極に高周波電力を供給する高周波伝送
線路に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング装置において、高周波電
源からプラズマ成膜装置等における成膜手段であるプラ
ズマ発生装置に高周波電力を供給する場合、高周波電源
とプラズマ発生装置との間に整合回路を設けてインピー
ダンスの整合を行っており、この整合回路とターゲット
電極間は高周波伝送線路により接続している。そして、
この高周波伝送線路は、スパッタリング装置の一部を構
成する筐体内に配線されている。図４は、従来のスパッ
タリング装置の概略ブロック図である。図４において、
スパッタリング装置は、内部にターゲット電極５と基板
ホルダ電極８とを備えた真空チャンバ６と、内部に高周
波伝送線路４を配した筐体３とにより外形を形成してい
る。そして、真空チャンバ６内において、基板ホルダ電
極８に設置された基板７に対して、ターゲット電極５と
基板ホルダ電極８との間で形成されるプラズマ１０によ
り成膜処理を行う。また、このターゲット電極５への高
周波電源１からの高周波電力の供給は、一端が整合回路
２に接続された筐体３に配線された高周波伝送線路４に
よって行われる。図に示すスパッタリング装置は、共通
の真空チャンバ６内において複数のターゲット電極を備
えるものであり、これによって基板上に複数のターゲッ
ト成分による化合物膜を形成するものである。そして、
各ターゲット成分の組成比を個々に制御するために、各
ターゲット電極５−１，５−２には独立に高周波電源１
−１，１−２から高周波電力を供給している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スパッタリング装置では、筐体３内において、各ターゲ
ット電極５−１，５−２と高周波電源１−１，１−２及
び整合回路２−１，２−２とを高周波伝送線路４−１，
４−２によって接続しているが、該高周波伝送線路４−
１と４−２は電磁気的結合が生じるという問題点があ
る。図６は、従来のスパッタリング装置の筐体３内にお
ける電磁界の状態を説明する図である。従来のスパッタ
リング装置の高周波伝送線路４は筐体３において、ター
ゲット電極５と整合回路２とを直線的に結んで配線され
ており、筐体３の内周面から離れて設置されている。そ
のため、高周波伝送線路４に高周波電力が供給される
と、高周波伝送線路４の周囲には電磁界が発生し、該電
磁界内に隣接する高周波伝送線路４が含まれることにな
り、隣接する高周波伝送線路４は電磁的に結合されるこ
とになる。この高周波伝送線路４−１と４−２との間に
電磁気的結合が生じると、各高周波電源１−１，１−２
の電圧や電流が相互に影響して、ターゲット成分の組成
比の制御に影響を与え、組成比の正確な制御が困難とな
る。また、各高周波電源の同一の発振周波数とする場合
において、高周波電源の発振部を別個の独立した回路に
より構成するとき、発振周波数のわずかな周波数差が前
記した電磁気的結合によって、各ターゲット上に発生す
るプラズマ強度が変動し、ターゲット成分の組成比にう
なりを生じるおそれがある。

【０００４】この筐体３内における高周波伝送線路の電
磁気的結合を解消する手段とし、例えば、図５に示すよ
うに高周波伝送線路４−１，４−２間にシールド板１１
を配設することも考えられる。しかしながら、このシー
ルド板による高周波伝送線路間の電磁気的結合の解決で
は、狭い筐体３内をシールド板により区切るため、高周
波伝送線路４の配線作業や、ターゲット電極５を冷却す
る冷却水配管１２の配管作業が難しくなるという別の問
題点が発生する。そのため、従来のスパッタリング装置
では、ターゲット成分の組成比に生じるうなりを解決す
るために、同一の発振回路から分配した信号を増幅する
同時励起型の高周波電源を用いている。しかしながら、
この場合には、ターゲット成分の組成比に生じるうなり
は解決されるものの、各高周波伝送線路間の電磁気的結
合は依然として存在するため、ターゲット成分の組成比
の制御性についての問題は解決されていない。また、同
時励起型高周波電源は、独立電源より高価であり、複数
の増幅器の内の１台でも故障した場合には、スパッタリ
ング装置全体を再調節する必要があり、独立電源と比較
して融通性に問題がある。そこで、本発明は前記した従
来のスパッタリング装置の問題点を解決し、高周波伝送
線路間の電磁気的結合を減少させ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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、高周波電源を
含む複数個の電源と、真空チャンバ内において前記電源
から電力の供給を受けて基板上に薄膜を形成する複数個
のターゲット電極とを備えたスパッタリング装置におい
て、電源とターゲット電極とを接続する複数の高周波伝
送線路を、接地電位の筐体内であって該筐体の内側面に
近接させて配線するものであり、その高周波伝送線路と
筐体内側面との間隔は少なくとも耐電圧ギャップ以上と
することによって、前記目的を達成する。本発明におけ
る高周波伝送線路は、高周波電源を含む複数個の電源か
らの電力をターゲット電極に供給する伝送線路であり、
供給される電力としては高周波電力あるいは直流電力と
することができる。本発明の第１の実施態様は、本発明
のスパッタリング装置において、高周波伝送線路と筐体
との間に誘電体を挟持させるものであり、これによっ
て、高周波伝送線路と筐体との間における電磁界の集中
の度合いを高め、高周波伝送線路間の電磁気的結合をよ
り減少させることができる。

【０００６】

【作用】前記した構成により、本発明のスパッタリング
装置は、複数個の高周波電源から高周波伝送線路を通し
て高周波電力を複数個のターゲット電極に供給し、該タ
ーゲット電極に設けられたターゲットを成分とする膜を
基板上に堆積させて、薄膜を形成する。このとき、高周
波伝送線路を接地電位の筐体内であって該筐体の内側面
に近接させて配線することによって、高周波伝送線路に
流れる高周波電流により生じる電磁界は、そのほとんど
が筐体とのギャップに集中して形成され、筐体内の配線
される他の高周波伝送線路との間で形成される電磁界は
減少する。

【０００７】この高周波伝送線路間で形成される電磁界
を減少させることにより、相互の電磁的結合を減少させ
る。なお、この高周波伝送線路と筐体との接近間隔は、
少なくとも耐電圧ギャップ以上とすることにより高周波
伝送線路と筐体の間で発生する放電を防止し、ターゲッ
ト電極への高周波電力の供給量の減少を防止することが
できる。また、高周波伝送線路と筐体との間に誘電体を
挟持させることによって、エアギャップの場合より高周
波伝送線路と筐体との間における電磁界の集中の度合い
を高め、高周波伝送線路間の電磁気的結合をより減少さ
せる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。 （本発明のスパッタリング装置の実施例の構成）図１は
本発明のスパッタリング装置の実施例の斜視図であり、
図２はそのブロック図である。なお、図１は一部を切断
して内部を示した図である。図１及び図２において、本
発明のスパッタリング装置は、真空チャンバ６と筐体３
の２つの箱体を有している。基板への成膜処理は真空チ
ャンバ６内において行われる。この真空チャンバ６内に
はターゲットを持つターゲット電極５と基板ホルダ電極
８と基板７が設けられ、基板ホルダ電極８は真空チャン
バ６の外部に設けられた基板ホルダ電極回転駆動系９に
よって回転駆動される。そして、基板７上には、ターゲ
ット電極５と基板ホルダ電極８の間で形成されるプラズ
マによって、ターゲットの成分が堆積して薄膜が形成さ
れる。真空チャンバ６内には複数個のターゲット電極５
が設けられており、基板ホルダ電極８を回転することに
よって、該基板ホルダ電極８上に設置された基板７が対
向するターゲット電極５を変更することができる。共通
の真空チャンバ６内に設けられる複数のターゲット電極
によって、基板上に複数のターゲット成分による化合物
膜を形成することができる。そして、各ターゲット成分
の組成比を個々に制御するために、各ターゲット電極５
−１，５−２に対して、外部に設けられた高周波電源１
中の独立電源１−１，１−２から高周波電力を供給し、
基板７に形成する薄膜の成膜条件に応じた電力制御が行
われる。

【０００９】また、筐体３は前記真空チャンバ６と隣接
して設けられ、ターゲット電極５に高周波電力を供給す
る高周波電源１及び整合回路２との間の機械的接続を行
っている。なお、整合回路２は、ターゲット電極５と高
周波電源１との間の電気的なインピーダンスの整合を行
うための回路である。筐体３は接地により接地電圧に保
持されている。筐体３内において、ターゲット電極５と
整合回路２とは高周波伝送線路４によって接続されてい
る。この高周波伝送線路４は、複数個のターゲット電極
５及びそのターゲット電極５に接続される独立電源に対
応した複数個の伝送線路により形成され、筐体３内に配
線される。高周波伝送線路４の筐体３内における配線
は、高周波伝送線路４を筐体３の内周面に近接して行
い、図１及び図２に示すように、筐体３の内周面に沿っ
て間隔ｄを保って行われる。この間隔ｄは、少なくとも
筐体３と高周波伝送線路４との間で放電が生じない最低
の距離である耐電圧ギャップより大きな距離とし、ター
ゲット電極５による成膜中に筐体３と高周波伝送線路４
と間で放電が生じないよう設定している。この耐電圧ギ
ャップは、高周波伝送線路４や筐体３の寸法や、供給す
る高周波電力の電圧値や電流値に応じて、あらかじめ求
めておくことができる。

【００１０】また、筐体３と高周波伝送線路４との間に
は、テフロン等の誘電体からなるスペース材を挟むこと
ができ、これによって、筐体３と高周波伝送線路４との
間の間隔ｄの保持を行うとともに、筐体３と高周波伝送
線路４との間の比誘電率を高めて電磁界の集中の度合い
を高めることができる。本発明のスパッタリング装置
は、複数個の電源の全てが高周波電源である場合だけで
なく、複数個の電源に直流電源が含まれる構成の場合に
も同様に適用することができる。 （本発明のスパッタリング装置の実施例の作用）前記構
成の実施例において、高周波電源１からの高周波電力
は、筐体３内で高周波伝送線路４を通り、真空チャンバ
６内のターゲット電極５に供給される。この高周波伝送
線路４を通る高周波電力は、筐体３において電磁界を発
生する。

【００１１】図３は、本発明の実施例において高周波伝
送線路４により発生する電磁界の状態を説明する図であ
る。図３において、高周波伝送線路４は接地電圧にある
筐体３の内周面と近接して配線されているため、高周波
伝送線路４により発生する電磁界は筐体３との隙間部分
に集中して分布し、隣接する高周波伝送線路４側への電
磁界の分布密度は低下する。したがって、高周波伝送線
路４により発生する電磁界による高周波伝送線路の相互
間の電磁的結合は、従来の高周波伝送線路の配線と比較
して減少する。

【００１２】また、筐体３と高周波伝送線路４との間に
誘電体を挟む場合には、この誘電体の厚みをｄとするこ
とによって、筐体３と高周波伝送線路４との間の間隔を
ｄに保持するとともに、誘電体の空気より高い比誘電率
によって筐体３と高周波伝送線路４との間の比誘電率を
高め、高周波伝送線路４が発生する電磁界をこの誘電体
部分に集中させ、隣接する高周波伝送線路４側への電磁
界の分布密度を誘電体を挿入しない場合と比較してさら
に低下させ、高周波伝送線路４により発生する電磁界に
よる高周波伝送線路の相互間の電磁的結合の減少効果を
高める。なお、この筐体３と高周波伝送線路４との間に
誘電体を挟んだ場合には、この誘電体によって筐体３と
高周波伝送線路４との間で容量結合の度合いが上昇す
る。この容量結合の増大は、高周波電源１からターゲッ
ト電極５への供給電力を減少させることになるが、実際
には、ターゲット電極の接地電位に対するコンデンサ容
量は１００ｐＦ程度であるのに対して、高周波伝送線路
と筐体間のコンデンサ容量は１０ｐＦ程度であって小さ
く、成膜速度を低下させるほどの影響はなく、無視でき
る程度である。

【００１３】（本発明の実施例の寸法例）本発明の実施
例の寸法例としては、例えば、縦，横が３００ｍｍで、
高さが１５０ｍｍの筐体内に、幅２０ｍｍ，厚さ２ｍｍ
の銅製の板状の高周波伝送線路を配線する場合には、高
周波伝送線路と筐体の内周面との間隔を５ｍｍとするこ
とができる。この場合には、高周波伝送線路と筐体の内
周面との間のコンデンサ容量は１０ｐＦ程度となる。そ
して、同様の寸法の筐体に対して高周波伝送線路を２０
０ｍｍの間隔を開けて配線する従来のスパッタリング装
置において、一方の高周波電源から５００Ｗ程度の電力
を投入し、他方の高周波電源の出力を０Ｗとする場合に
は、電力を供給しないターゲット電極にもグロー放電が
生じるのに対して、本発明のスパッタリング装置では、
電力を供給しないターゲット電極にはグロー放電は生じ
ない。

【００１４】なお、前記数値は一例であって、本発明の
スパッタリング装置はこの数値に限定されるものではな
い。

【００１５】（実施例の効果）本発明の実施例において
は、高周波伝送線路を筐体に近接して配線することによ
り、筐体の内部のスペースを広くとることができ、高周
波伝送線路の配線作業及びターゲット電極を冷却する冷
却水配管の配設作業を容易に行うことができるという効
果がある。また、高周波伝送線路間の相互の電磁的結合
を小さくすることができるため、各ターゲット電極へ投
入する高周波電力を、高価な同時励起型高周波電源を用
いることなく、各高周波電源によって独立して制御する
ことができ、プラズマ強度のうなりを発生させることな
く、基板上に形成する膜の組成比の精度良い制御を行う
ことができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高周波伝送線路間の電磁気的結合を減少させることがで
きるスパッタリング装置を提供ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタリング装置の実施例の斜視図
である。

【図２】本発明のスパッタリング装置の実施例のブロッ
ク図である。

【図３】本発明の実施例の高周波伝送線路により発生す
る電磁界の状態を説明する図である。

【図４】従来のスパッタリング装置の概略ブロック図で
ある。

【図５】スパッタリング装置中の電磁気的結合を解消す
る一手段を説明する図である。

【図６】従来のスパッタリング装置の筐体内の電磁界の
状態を説明する図である。

【符号の説明】

１…高周波電源、２…整合回路、３…筐体、４…高周波
伝送線路、５…ターゲット電極、６…真空チャンバ、７
…基板、８…基板ホルダ電極、９…基板ホルダ電極回転
駆動系、１０…プラズマ、１３…スペース材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電源を含む複数個の電源と、真空
   チャンバ内において前記電源から電力の供給を受けて基
   板上に薄膜を形成する複数個のターゲット電極とを備え
   たスパッタリング装置において、電源とターゲット電極
   とを接続する複数の高周波伝送線路を、接地電位の筐体
   内であって該筐体の内側面に近接させて配線するもので
   あり、該高周波伝送線路と筐体内側面との間隔は少なく
   とも耐電圧ギャップ以上であることを特徴とするスパッ
   タリング装置。