JPH10212575A

JPH10212575A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH10212575A
Application number: JP9015631A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ooshima; 宜浩大島; Koichi Kaneko; 晃一金子; Shinobu Mihashi; 忍三橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-08-11
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: JP3903509B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタガスが放出されるガス放出孔の孔面
積やピッチを変更せずに、幅の広い基体に均一な薄膜を
簡便に成膜することができるとともに、動作中であって
も、スパッタガスの供給量や濃度を微調整することがで
きるスパッタリング装置を提供する。【解決手段】第１及び第２のガス供給管１５，１６か
らなる少なくとも一組のガス供給管と、この一組のガス
供給管に導入されるガスの導入量をそれぞれ個別に調節
するガス導入量調節機構２２とを備え、第１のガス供給
管１５のガス放出孔１７による放出量が一端側から中央
部に向かって次第に小とされるとともに、中央部から他
端側に向かって次第に大とされ、第２のガス供給管１６
のガス放出孔１８によるガス放出量が一端側から中央部
にむかって次第に大とされるとともに、中央部から他端
側に向かって次第に小とされる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グロー放電ででき
たイオンをターゲットに衝突させ、ターゲット原子を基
体に付着させて薄膜を形成するスパッタリング装置に関
し、詳しくは基体の幅方向の膜特性を均一とすることが
可能なスパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基体に薄膜を形成する手法として、スパ
ッタリング等の真空薄膜形成手段が知られており、半導
体デバイスの製造プロセスをはじめ各種の材料加工プロ
セスにおいて実用化されている。このスパッタリングに
よって薄膜を形成する際は、先ず、真空槽内の電場や磁
場を利用してＡｒガスや複数組成の混合ガス等のスパッ
タガスの電離（プラズマ化）を行う。そして、電離され
たＡｒイオン等を加速してターゲットに衝突させること
により、ターゲット原子がＡｒイオン等と運動量を交換
して、ターゲットの表面から空間にはじき出される。そ
してこのはじき出されたターゲット原子が、ターゲット
と対向配置される基体上に付着し、堆積することによっ
て、目的とする薄膜が形成される。

【０００３】そして、幅の広いフィルム状の基体に、ス
パッタリングにより薄膜を形成するには、図１６及び図
１７に示すようなスパッタリング装置１００が用いられ
ていた。

【０００４】このスパッタリング装置１００は、真空槽
内に設置され、または真空槽内を走行する基体に対向配
置されるターゲット１０１と、ターゲット１０１を挟ん
で相対するようにターゲット１０１の長手方向と平行に
配置される一対のガス供給管１０２と、この一対のガス
供給管１０２の両端から導入されるスパッタガスの導入
量を調節するガス導入量調節機構１０３とを有して構成
される。そして、一対のガス供給管１０２には、図１８
に示すように、それぞれ長手方向にわたって、スパッタ
ガスを放出する複数のガス放出孔１０４が、孔面積を同
じくして等間隔で設けられている。

【０００５】このスパッタリング装置１００は、一対の
ガス供給管１０２に設けられたガス放出孔１０４からイ
オン源であるＡｒガス等のスパッタガスを放出するよう
にしている。したがって、このスパッタリング装置１０
０は、ターゲット１０１の長手方向の全域にわたって十
分な量のスパッタガスを供給することができ、幅の広い
基体に薄膜を成膜することが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、幅の広い基
体に薄膜を成膜する場合、スパッタ装置１００の特性
や、ターゲット１０１の消耗や組立誤差等の種々の要因
により、基体に成膜される薄膜の膜特性が不均一になり
易い。特に、基体の幅が広いため、基体の幅方向の両端
と中央部とにおいて膜厚の差が大きくなってしまうこと
がある。そして、薄膜の均一化を図るためには、ターゲ
ット１０１の長手方向の各位置における相対的なスパッ
タガスの供給量や濃度を調整することが必要とされる。

【０００７】ターゲット１０１の長手方向の各位置にお
けるスパッタガスの供給量や濃度は、スパッタガスが放
出されるガス放出孔１０４の孔面積やピッチによって決
定されるので、上述したスパッタ装置１００により均一
な薄膜を形成するには、最も適切なスパッタガスの供給
量及び濃度が得られるまで、ガス供給管１０２に設けら
れたガス放出孔１０４の孔面積やピッチを設定しなお
し、スパッタ装置１００の条件の追い込みを行う必要が
ある。

【０００８】このため、スパッタ装置１００は、均一な
薄膜を成膜するための条件設定に時間と労力を要し、ま
た、動作中にスパッタガスの供給量や濃度を微調整する
ことができなかった。

【０００９】そこで、本発明は、スパッタガスが放出さ
れるガス放出孔の孔面積やピッチを変更せずに、幅の広
い基体に均一な薄膜を簡便に成膜することができるとと
もに、動作中であっても、スパッタガスの供給量や濃度
を微調整す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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスパッタリ
ング装置は、上述した目的を達成すべく、真空槽内に設
置され、または真空槽内を走行する基体に対向配置され
るターゲットと、両端から導入されるスパッタガスを放
出するガス放出孔が長手方向にわたって複数設けられ、
上記ターゲットの長手方向に沿って互いに平行に配置さ
れる第１及び第２のガス供給管からなる少なくとも一組
のガス供給管と、第１のガス供給管の両端及び第２のガ
ス供給管の両端から導入されるスパッタガスの導入量を
それぞれ個別に調節するガス導入量調節機構とを備えて
構成される。そして、このスパッタリング装置は、一組
のガス供給管のうち、第１のガス供給管のガス放出孔に
よる放出量が一端側から長手方向の中央部に向かって次
第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側
に向かって次第に大とされ、一組のガス供給管のうち、
第２のガス供給管のガス放出孔によるガス放出量が一端
側から長手方向の中央部にむかって次第に大とされると
ともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に
小とされることを特徴としている。

【００１１】このスパッタリング装置は、一組のガス供
給管を構成する第１のガス供給管と第２のガス供給管と
が、ターゲットの長手方向の各位置において、それぞれ
相反する量のスパッタガスを放出するとともに、第１の
ガス供給管の両端及び第２のガス供給管の両端から導入
されるスパッタガスの導入量が、ガス導入量調節機構に
よりそれぞれ個別に調節されるので、ターゲットの長手
方向の各位置において、装置の特性やターゲットの消
耗、組立誤差等の諸条件に対応した供給量のスパッタガ
スが供給され、幅の広い基体に均一な薄膜が成膜され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をマグネトロンスパ
ッタリング装置に適用した具体的な実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】このスパッタリング装置１は、図１及び図
２に示すように、内部が所定の真空度に保たれた真空槽
２を備える。そして、この真空槽２内には、幅広とされ
るフィルム状の基体３を走行させる走行系４が設けられ
ている。

【００１４】走行系４は、図１中時計回り方向に低速回
転する、基体３の幅と略同じ長さの供給ロール５と、図
１中時計回り方向に低速回転する、基体３の幅と略同じ
長さの巻取りロール６とを有し、この供給ロール５から
巻取りロール６にかけて基体３が順次走行するようにな
されている。

【００１５】そして、供給ロール５と巻取りロール６間
の基体３が走行する中途部には、基体３の幅と略同じ長
さを有し、供給ロール５及び巻取りロール６の径よりも
大径とされるとともに、供給ロール５及び巻取りロール
６に同期して図１中時計回りに低速回転する冷却キャン
７が配設されている。そして、基体３は、この冷却キャ
ン７の外周面に沿って走行する際に薄膜が形成される。
この冷却キャン７には、内部に図示しない冷却機構が設
けられ、スパッタリングの際の基体３の温度上昇を抑制
し、基体３の熱による変形を防止するようになされてい
る。また、この冷却キャン７は、電源に接続され、アノ
ード電極としての機能を果たす。

【００１６】また、供給ロール５と冷却キャン７間及び
冷却キャン７と巻取りロール６間には、それぞれガイド
ロール８，９が配設され、このガイドロール８，９によ
り基体３に所定のテンションを与えて、基体３の走行を
円滑にするようになされている。

【００１７】また、真空槽２内には、走行する基体３に
対向して、この基体３に形成される薄膜の素材となるタ
ーゲット１０が配置されている。

【００１８】ターゲット１０は、目的とする薄膜に合わ
せて選択された金属材料や無機物材料等が、基体３の幅
に対応した長さを有する平板状に成形されてなる。そし
て、このターゲット１０は、カソード電極を構成するバ
ッキングプレート１１に支持されて、冷却キャン７の外
周面に沿って走行する基体３と所定の間隔を存して対向
するように、真空槽２内に配設されている。

【００１９】バッキングプレート１１は、熱伝導性に優
れた銅等の金属材料がターゲット１０よりも大面積を有
する平板状に成形されてなる。そして、このバッキング
プレート１１は電源に接続され、カソード電極としての
機能を果たす。また、このバッキングプレート１１に
は、図示しない冷却機構が取り付けられ、バッキングプ
レート１１上に載置されるターゲット１０の温度上昇を
抑制するようになされている。

【００２０】バッキングプレート１１の裏側には、磁場
を形成するマグネット１２が配設されている。マグネッ
ト１２は、断面略Ｅ字状を呈し、所定の長さを有するセ
ンターポール１２ａと、このセンターポール１２ａの周
囲を取り囲む矩形環状のマグネットリング１２ｂとから
構成されている。そして、このマグネット１２は、セン
ターポール１２ａとマグネットリング１２ｂとが互いに
異なった極性を有し、例えば、センターポール１２ａが
Ｓ極、マグネットリング１２ｂがＮ極とされている。こ
のマグネット１２は、マグネットケース１３に収納され
て、バッキングプレート１１の裏側、即ちバッキングプ
レート１１のターゲット１０が載置される側と反対側に
配置されている。

【００２１】このマグネット１２がターゲット１０の近
傍に磁場を形成することにより、このスパッタリング装
置１は、Ａｒイオン等が磁場が形成されているターゲッ
ト近傍に集中され、効率よくスパッタリングが行える。

【００２２】また、真空槽２内には、ターゲット１０の
長手方向に沿って、イオン源となるスパッタガスを供給
するガス供給機構１４が配設されている。

【００２３】このガス供給機構１４は、ターゲット１０
の長手方向に沿って互いに平行に配置される第１のガス
供給管１５と第２のガス供給管１６とが２本で一組とさ
れ、この２本一組のガス供給管が、ターゲット１０を挟
んで相対する位置にそれぞれ配置されてなる。即ち、図
１中、ターゲット１０の左上の位置と、右上の位置に、
それぞれ第１のガス供給管１５と第２のガス供給管１６
とが一組となって配置され、ガス供給機構１４を構成し
ている。なお、このガス供給機構１４は、１組の第１及
び第２のガス供給管１５，１６から構成されるようにし
てもよいし、また、３組以上の第１及び第２のガス供給
管１５，１６から構成されるようにしてもよい。そし
て、このガス供給機構１４は、第１のガス供給管１５の
両端及び第２のガス供給管１６の両端から、それぞれス
パッタガスが導入される。

【００２４】第１のガス供給管１５と第２のガス供給管
１６とには、それぞれ、長手方向にわたって、管の両端
から導入されるスパッタガスを放出する複数のガス放出
孔１７，１８が形成されている。そして、ガス供給機構
１４は、第１及び第２のガス供給管１５，１６のガス放
出孔１７，１８の孔面積またはピッチを所定の値に設定
することにより、第１のガス供給管１５のガス放出孔１
７による放出量が、第１のガス供給管１５の一端側から
長手方向の中央部に向かって次第に小となるようにする
とともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第
に大となるようにし、また、第２のガス供給管１６のガ
ス放出孔１８によるガス放出量を、第２のガス供給管１
６の一端側から長手方向の中央部にむかって次第に大と
なるようにするとともに、長手方向の中央部から他端側
に向かって次第に小となるようにする。

【００２５】本例においては、図３に示すように、第１
のガス供給管１５に形成されるガス放出孔１７を、その
孔面積が、第１のガス供給管１５の一端側から長手方向
の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方
向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるよう
にする。そして、第２のガス供給管１６に形成されるガ
ス放出孔１８を、その孔面積が、第２のガス供給管１６
の一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とさ
れるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって
次第に小とされるようにする。

【００２６】以上のように、第１の及び第２のガス供給
管１５，１６のガス放出孔１７，１８の孔面積を設定す
ることにより、第１のガス供給管１５のガス放出孔１７
による放出量は、第１のガス供給管１５の一端側から長
手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、
長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とさ
れ、また、第２のガス供給管１６のガス放出孔１８によ
るガス放出量は、第２のガス供給管１６の一端側から長
手方向の中央部にむかって次第に大とされるとともに、
長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされ
る。

【００２７】また、図４に示すように、第１及び第２の
ガス供給管１５，１６のガス放出孔１７，１８のピッチ
を設定することにより、上述したようなガス放出量が得
られるようにしてもよい。即ち、第１のガス供給管１５
に形成されるガス放出孔１７を、隣接するガス放出孔１
７間の間隔が、第１のガス供給管１５の一端側から長手
方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長
手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされる
ようにする。そして、第２のガス供給管１６に形成され
るガス放出孔１８は、隣接するガス放出孔１８間の間隔
が、第２のガス供給管１６の一端側から長手方向の中央
部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中
央部から他端側に向かって次第に大とされるようにす
る。

【００２８】さらにまた、第１及び第２のガス供給管１
５，１６のガス放出孔１７，１８の口径及びピッチをと
もに上述した設定としてもよい。即ち、第１のガス供給
管１５に形成されるガス放出孔１７を、第１のガス供給
管１５の一端側から長手方向の中央部に向かって、その
孔面積が次第に小とされるとともに、隣接するガス放出
孔１７間の間隔が次第に大とされるようにし、長手方向
の中央部から他端側に向かって、その孔面積が次第に大
とされるとともに、隣接するガス放出孔１７管の間隔が
次第に小とされるようにする。そして、第２のガス供給
管１６に形成されるガス放出孔１８を、第２のガス供給
管１６の一端側から長手方向の中央部に向かって、その
孔面積が次第に大とされるとともに、隣接するガス放出
孔１８間の間隔が次第に小とされるようにし、長手方向
の中央部から他端側に向かって、その孔面積が次第に小
とされるとともに、隣接するガス放出孔１８間の間隔が
次第に大とされるようにしてもよい。

【００２９】ガス供給機構１４は、第１及び第２のガス
供給管１５，１６から放出されるスパッタガスの放出量
が上述したように設定されるとともに、後述するガス導
入量調節機構部１９により第１のガス供給管１５の両端
及び上記第２のガス供給管１６の両端から導入されるス
パッタガスの導入量がそれぞれ個別に調節されることに
より、ターゲット１０の長手方向の各位置において、ス
パッタリング装置１の特性やターゲット１０の組立誤差
等の諸条件に対応した供給量のスパッタガスを供給する
ことができる。

【００３０】即ち、ターゲット１０の長手方向の各位置
におけるスパッタガスの供給量は、それぞれの位置にお
ける第１のガス供給管１５から放出されるガスの量と、
第２のガス供給管１６から放出されるガスの量との合計
である。そして、ターゲット１０の長手方向の各位置に
おける第１のガス供給管１５から放出されるガスの量の
分布と、ターゲット１０の長手方向の各位置における第
２のガス供給管１６から放出されるガスの量の分布と
は、相反するように設定されている。したがって、第１
のガス供給管１５の両端から導入されるガスの導入量
と、第２のガス供給管１６の両端から導入されるガスの
導入量をそれぞれ個別に調節することにより、ターゲッ
ト１０の長手方向の各位置におけるスパッタガスの供給
量を調節することができる。

【００３１】また、ガス供給機構１４は、図５に示すよ
うに、第１及び第２のガス供給管１５，１６が、これら
の管よりも大径とされるガス混合管１９内に配設される
ようにしてもよい。このガス混合管１９は、第１のガス
供給管１５のガス放出孔１７から放出されるガスと、第
２のガス供給管１６のガス放出孔１８から放出されるガ
スを混合し、この混合したガスをターゲット１０に向け
て供給するものである。

【００３２】このガス混合管１９には、図６に示すよう
に、ターゲット１０と対向する主面に、混合ガスを放出
するためのスリット２０が形成されている。そして、こ
のスリット２０から混合ガスをターゲット１０に向けて
放出する。

【００３３】このように、第１及び第２のガス供給管１
５，１６をガス混合管１９内に配設し、第１及び第２の
ガス供給管１５，１６から放出されるガスを混合した後
にガス混合管１９のスリット２０から放出することによ
り、第１及び第２のガス供給管１５，１６のガス放出孔
１７，１８から比較的速い流速でガスが放出された場合
であっても、これらのガスがターゲット１０に直進して
しまうことによるガス供給量の分布の乱れが防止でき
る。

【００３４】また、ガス混合管１９は、ターゲット１０
と対向する主面に、スリット２０のかわりに、図７に示
すように複数のガス放出孔２１を形成するようにしても
よい。

【００３５】ガス供給機構１４に導入されるガスの導入
量は、図８に示すように、ガス導入量調節機構２２によ
って調節される。

【００３６】このガス導入量調節機構部２２は、第１の
ガス供給管１５の一端側から導入されるガスの量を調節
する第１のガス導入量調節機構２３と、第１のガス供給
管１５の他端側から導入されるガスの量を調節する第２
のガス導入量調節機構２４と、第２のガス供給管１６の
一端側から導入されるガスの量を調節する第３のガス導
入量調節機構２５と、第２のガス供給管１６の他端側か
ら導入されるガスの量を調節する第４のガス導入量調節
機構２６とを備えて構成される。

【００３７】そして、第１のガス導入量調節機構２３
が、第１のガス供給管１５の一端側から導入されるガス
の量を調節し、第２のガス導入量調節機構２４が、第１
のガス供給管１５の他端側から導入されるガスの量を調
節することにより、第１のガス供給管１５に導入される
ガス全体の量が調節されるとともに、第１のガス供給管
１５内に導入されたガスの応力の中心を所定の位置に設
定することができ、ガス放出孔１７から放出されるガス
量の分布を調節することができる。

【００３８】また、第３のガス導入量調節機構２５が、
第２のガス供給管１６の一端側から導入されるガスの量
を調節し、第４のガス導入量調節機構２６が第２のガス
供給管１６の他端側から導入されるガスの量を調節する
ことにより、第２のガス供給管１６に導入されるガス全
体の量が調節されるとともに、第２のガス供給管１６内
に導入されたガスの応力の中心を所定の位置に設定する
ことができ、ガス放出孔１８から放出されるガス量の分
布を調節することができる。

【００３９】ところで、スパッタガスとしては、Ａｒガ
スや複数組成の混合ガスが使用される。そして、混合ガ
スを使用する場合は、ガス混合機構部２７によりスパッ
タガスを所定の混合比（濃度）に混合する。そして、こ
のガス混合機構部２７により混合されたスパッタガス
が、ガス導入量調節機構部２２を介して、第１及び第２
のガス供給管１５，１６内に導入される。

【００４０】このガス混合機構部２７は、図９に示すよ
うに、第１のガス供給管１５に導入されるガスを混合す
る第１のガス混合機構２８と、第２のガス供給管１６に
導入されるガスを混合する第２のガス混合機構２９とを
備え、第１及び第２のガス供給管１５，１６に導入され
るガスを個別に混合するようにしてもよい。このよう
に、ガス混合機構部２７が、第１及び第２のガス供給管
１５，１６に導入されるガスの濃度を個別に設定するよ
うにした場合は、ターゲット１０の長手方向の各位置に
供給されるガスの供給量だけでなく、その濃度分布も調
節することができる。

【００４１】また、このガス混合機構部２７は、図１０
に示すように、第１及び第２のガス供給管１５，１６の
それぞれの両端から導入されるガスを個別に設定するよ
うにしてもよい。このように、ガス混合機構部２７が、
第１及び第２のガス供給管１５，１６のそれぞれの両端
から導入されるガスを個別に設定するようにした場合
は、ターゲット１０の長手方向にわたって、多用な濃度
分布のスパッタガスを供給することができる。

【００４２】また、このガス混合機構部２７は、予めガ
ス導入量調節機構部２２により導入量が調節されたガス
を混合するようにしてもよい。この場合、ターゲット１
０の長手方向の両端部にそれぞれ測定子３０，３１を配
設し、この測定子３０，３１により測定されたスパッタ
ガスの濃度値を、ガス混合機構部２７により混合される
一方のガス導入量を調節する機構にフィードバックする
ことにより、常に適切な濃度のスパッタガスを供給する
ことができる。

【００４３】以上のように構成されるスパッタリング装
置１により、幅広のフィルム状の基体３に薄膜を成膜す
る際は、先ず、基体３が供給ロール５側にセッティング
される。そして、基体３の一端が冷却キャン７及びガイ
ドロール８，９を介して巻取りロール６に取り付けられ
る。一方、ガス供給機構１４から、ガス導入量調節機構
部２２及びガス混合機構部２７により導入量及び濃度が
調節されたスパッタガスが供給される。

【００４４】そして、供給ロール５及び巻取りロール６
を駆動させ、低速回転させるとともに、アノード電極を
構成する冷却キャン７とカソード電極を構成するバッキ
ングプレート１１間に、数ｋＶの電圧が印加される。

【００４５】この電圧の印加により、冷却キャン７とバ
ッキングプレート１１間にグロー放電が発生する。そし
て、このグロー放電により、放電空間に供給されるスパ
ッタガスがプラズマ化する。この際、電離されたＡｒイ
オン等が、バッキングプレート１１上に載置されたター
ゲット１０に衝突する。このＡｒイオン等の衝突によ
り、ターゲット原子がＡｒイオン等と運動量を交換し
て、ターゲット１０の表面から空間にはじき出される。
そして、この空間にはじき出されたターゲット原子が、
冷却キャン７の外周を低速で走行する基体３上に付着
し、堆積することによって、基体３上に目的とする薄膜
が成膜される。

【００４６】ここで、基体３は、幅広のフィルム状とさ
れており、ターゲット１０も基体３の幅に合わせた長さ
に成形されているので、基体３上に成膜される薄膜は、
ターゲット１０の消耗等の種々の原因により基体３の幅
方向の膜特性が不均一となりやすい。しかしながら、本
例のスパッタリング装置は、上述したように、ターゲッ
ト１０の長手方向、即ち基体３の幅方向の各位置におけ
るスパッタガスの供給量及び濃度を自在に調節できるの
で、幅広な基体３に対しても、均一な薄膜を成膜するこ
とができる。

【００４７】なお、以上は、マグネトロンスパッタリン
グ装置に本発明を適用した実施の形態について説明した
が、本発明は、マグネトロンスパッタリング装置に限定
されるものではなく、高周波スパッタリング装置やイオ
ンビームスパッタリング装置等の、スパッタガスを使用
するあらゆるスパッタリング装置に適用することができ
る。本発明を高周波スパッタリング装置に適用する際
は、電極に電圧を印加する電源を直流電源から高周波電
源に変更すればよい。また、本発明をイオンビームスパ
ッタリング装置に適用する際は、イオン発生室を設け、
このイオン発生室で生成されたイオンをターゲット１０
に衝突させるようにすればよい。

【００４８】

【実施例】本発明の効果を確認すべく以下のような実験
を行った。即ち、ガス供給機構を構成する第１のガス供
給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の
中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向
の中央部から他端側に向かって次第に大とされるように
形成した。また、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔
面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に
大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向
かって次第に小とされるように形成した。そして、第１
及び第２のガス供給管の両端から導入されるガスの導入
量及び濃度をそれぞれ変更して、長手方向の各位置に放
出されるガスの放出量及び濃度の分布を調査した。

【００４９】（実施例１）第１及び第２のガス供給管に
それぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放
出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス
放出孔の孔面積を直線的に変化させて、図１１（Ａ）及
び表１に示すように設定した。

【００５０】

【表１】

【００５１】第１のガス供給管と第２のガス供給管とを
並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から流量及
び濃度の等しいガスを導入した。そして、第１及び第２
のガス供給管に形成されたガス放出孔から放出されるガ
スの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を図１１
（Ｂ）及び表１にあわせて示す。

【００５２】図１１及び表１に示すように、第１のガス
供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向
の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方
向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるよう
に形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積
が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大と
されるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かっ
て次第に小とされるように形成し、それぞれのガス供給
管に流量及び濃度の等しいガスを導入した場合、長手方
向の各位置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度の
分布は、均一になることが判った。

【００５３】（実施例２）第１及び第２のガス供給管に
それぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放
出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス
放出孔の孔面積を直線的に変化させて、図１２（Ａ）及
び表２に示すように設定した。

【００５４】

【表２】

【００５５】第１のガス供給管と第２のガス供給管とを
並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から濃度が
等しく流量の異なるガスを導入した。即ち、第１のガス
供給管に導入されるガスは、その流量を２０％、濃度を
５０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、そ
の流量を８０％、濃度を５０％とした。そして、２本の
ガス供給管に形成されたそれぞれのガス放出孔から放出
されるガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を
図１２（Ｂ）及び表２にあわせて示す。

【００５６】図１２及び表２に示すように、第１のガス
供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向
の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方
向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるよう
に形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積
が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大と
されるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かっ
て次第に小とされるように形成し、第１のガス供給管に
導入されるガスは、その流量を２０％、濃度を５０％と
し、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を
８０％、濃度を５０％とした場合、長手方向の各位置に
放出されるガスの合成濃度の分布は均一となるが、合成
流量は、両端から中央部に向かうにしたがって次第に大
となることが判った。

【００５７】（実施例３）第１及び第２のガス供給管に
それぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放
出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス
放出孔の孔面積を直線的に変化させて、図１３（Ａ）及
び表３に示すように設定した。

【００５８】

【表３】

【００５９】第１のガス供給管と第２のガス供給管とを
並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から流量が
等しく濃度の異なるガスを導入した。即ち、第１のガス
供給管に導入されるガスは、その濃度を２０％、流量を
５０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、そ
の濃度を８０％、流量を５０％とした。そして、２本の
ガス供給管に形成されたそれぞれのガス放出孔から放出
されるガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を
図１３（Ｂ）及び表３にあわせて示す。

【００６０】図１３及び表３に示すように、第１のガス
供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向
の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方
向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるよう
に形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積
が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大と
されるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かっ
て次第に小とされるように形成し、第１のガス供給管に
導入されるガスは、その濃度を２０％、流量を５０％と
し、第２のガス供給管に導入されるガスは、その濃度を
８０％、流量を５０％とした場合、長手方向の各位置に
放出されるガスの合成流量の分布は均一となるが、合成
濃度は、両端から中央部に向かうにしたがって次第に大
となることが判った。

【００６１】（実施例４）第１及び第２のガス供給管に
それぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放
出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス
放出孔の孔面積を直線的に変化させて、図１４（Ａ）及
び表４に示すように設定した。

【００６２】

【表４】

【００６３】第１のガス供給管と第２のガス供給管とを
並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から流量及
び濃度の異なるガスを導入した。即ち、第１のガス供給
管に導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を２０
％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流
量を２０％、濃度を８０％とした。そして、２本のガス
供給管に形成されたそれぞれのガス放出孔から放出され
るガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を図１
４（Ｂ）及び表４にあわせて示す。

【００６４】図１４及び表４に示すように、第１のガス
供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向
の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方
向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるよう
に形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積
が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大と
されるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かっ
て次第に小とされるように形成し、第１のガス供給管に
導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を２０％と
し、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を
２０％、濃度を８０％とした場合、長手方向の各位置に
放出されるガスの合成流量は、両端から中央部に向かう
にしたがって次第に小とされ、合成濃度は、両端から中
央部に向かうにしたがって次第に大となることが判っ
た。

【００６５】（実施例５）第１及び第２のガス供給管に
それぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放
出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス
放出孔の孔面積を非線形的に変化させて、図１５（Ａ）
及び表５に示すように設定した。

【００６６】

【表５】

【００６７】第１のガス供給管と第２のガス供給管とを
並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から流量及
び濃度の異なるガスを導入した。即ち、第１のガス供給
管に導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を２０
％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流
量を２０％、濃度を８０％とした。そして、２本のガス
供給管に形成されたそれぞれのガス放出孔から放出され
るガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を図１
５（Ｂ）及び表５にあわせて示す。

【００６８】図１５及び表５に示すように、第１のガス
供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向
の中央部に向かって、非線形的に次第に小とされるとと
もに、長手方向の中央部から他端側に向かって、非線形
的に次第に大とされるように形成し、第２のガス供給管
を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央
部に向かって、非線形的に次第に大とされるとともに、
長手方向の中央部から他端側に向かって、非線形的に次
第に小とされるように形成し、第１のガス供給管に導入
されるガスは、その流量を８０％、濃度を２０％とし、
第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を２０
％、濃度を８０％とした場合、長手方向の各位置に放出
されるガスの合成流量及び合成濃度は非線形的に変化
し、合成流量は、両端から中央部に向かうにしたがって
次第に小とされ、合成濃度は、両端から中央部に向かう
にしたがって次第に大となることが判った。

【００６９】なお、以上の実施例においては、第１及び
第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を変化させて合
成流量及び合成濃度を調節するようにしているが、第１
及び第２のガス供給管のガス放出孔のピッチを変化させ
るようにしても、同様の結果となることが確認されてい
る。

【００７０】また、以上の実施例においては、第１及び
第２のガス供給管の一端から導入されるガスの導入量及
び濃度と、他端から導入されるガスの導入量及び濃度を
同じ値に設定しているが、第１及び第２のガス供給管の
一端から導入されるガスの導入量及び濃度と、他端から
導入されるガスの導入量及び濃度を異なった値に設定す
れば、長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量及
び合成濃度の分布を一端側または他端側にずらすことが
できることが確認されている。

【００７１】以上の結果から、第１のガス供給管のガス
放出孔による放出量が、一端側から長手方向の中央部に
向かって次第に小となるようにするとともに、長手方向
の中央部から他端側に向かって次第に大となるように
し、また、第２のガス供給管のガス放出孔によるガス放
出量を、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に
大となるようにするとともに、長手方向の中央部から他
端側に向かって次第に小となるようにし、第１及び第２
のガス供給管に導入するガスの導入量及び濃度を調節す
ることにより、長手方向の各位置に放出されるガスの合
成流量及び合成濃度の分布を薄膜を成膜する際の種々の
条件に合わせて適宜設定できることが判った。

【００７２】

【発明の効果】本発明に係るスパッタリング装置は、イ
オン源となるスパッタガスを供給するガス供給管が２本
一組のガス管からなり、一方のガス供給管のガス放出孔
による放出量が一端側から長手方向の中央部に向かって
次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端
側に向かって次第に大とされ、他方のガス供給管のガス
放出孔によるガス放出量が一端側から長手方向の中央部
にむかって次第に大とされるとともに、長手方向の中央
部から他端側に向かって次第に小とされ、更にこれらガ
ス供給管に導入されるガスの導入量を個別に調節するガ
ス導入量調節機構を備えているので、ガス放出孔の口径
やピッチを変更することなく、基体に薄膜を成膜する際
の種々の条件に合わせて、ターゲットの長手方向の各位
置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度の分布を適
宜設定できることができ、幅広の基体に対しても均一な
膜特性の薄膜を成膜することができる。

【００７３】また、このスパッタリング装置は、ガス放
出孔の口径やピッチを変更することなく、基体に薄膜を
成膜する際の種々の条件に合わせて、ターゲットの長手
方向の各位置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度
の分布を適宜設定できるので、動作中であっても、スパ
ッタガスの供給量や濃度を微調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスパッタリング装置の概略を示す
模式図である。

【図２】第１及び第２のガス供給管の配置状態を説明す
る斜視図である。

【図３】ガス放出孔が形成された第１及び第２のガス供
給管の平面図である。

【図４】ガス放出孔が形成された第１及び第２のガス供
給管の他例を示す平面図である。

【図５】第１及び第２のガス供給管がガス混合管内に配
設された状態を示す断面図である。

【図６】スリットが形成されたガス混合管の平面図であ
る。

【図７】ガス放出孔が形成されたガス混合管の平面図で
ある。

【図８】本発明に係るスパッタリング装置の一例を示す
構成図である。

【図９】本発明に係るスパッタリング装置の他例を示す
構成図である。

【図１０】本発明に係るスパッタリング装置の更に他例
を示す構成図である。

【図１１】実施例１に係る第１及び第２のガス供給管の
ガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び
合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び
第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）
は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。

【図１２】実施例２に係る第１及び第２のガス供給管の
ガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び
合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び
第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）
は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。

【図１３】実施例３に係る第１及び第２のガス供給管の
ガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び
合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び
第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）
は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。

【図１４】実施例４に係る第１及び第２のガス供給管の
ガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び
合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び
第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）
は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。

【図１５】実施例５に係る第１及び第２のガス供給管の
ガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び
合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び
第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）
は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。

【図１６】従来のスパッタリング装置の構成図である。

【図１７】従来のスパッタリング装置のガス供給管の配
置状態を説明する斜視図である。

【図１８】ガス放出孔が形成された従来のスパッタリン
グ装置のガス供給管の平面図である。

【符号の説明】

１スパッタリング装置、３基体、１０ターゲッ
ト、１４ガス供給機構、１５第１のガス供給管、１
６第２のガス供給管、１７，１８ガス放出孔、１９
ガス混合管、２２ガス導入量調節機構部、２７ガス
混合機構部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空槽内に設置され、または真空槽内を
走行する基体に対向配置されるターゲットと、両端から導入されるスパッタガスを放出するガス放出孔
が長手方向にわたって複数設けられ、上記ターゲットに
沿って基体の幅方向にわたり互いに平行に配置される少
なくとも一組の第１及び第２のガス供給管からなるガス
供給機構と、上記ガス供給機構の上記第１のガス供給管の両端及び上
記第２のガス供給管の両端から導入されるスパッタガス
の導入量をそれぞれ個別に調節するガス導入量調節機構
とを備え、上記ガス供給機構は、第１のガス供給管のガス放出孔に
よる放出量が一端側から長手方向の中央部に向かって次
第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側
に向かって次第に大とされ、第２のガス供給管のガス放
出孔によるガス放出量が一端側から長手方向の中央部に
むかって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部
から他端側に向かって次第に小とされることを特徴とす
るスパッタリング装置。
【請求項２】上記ガス供給機構は、上記第１のガス供
給管のガス放出孔の孔面積が一端側から長手方向の中央
部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中
央部から他端側に向かって次第に大とされ、上記第２の
ガス供給管のガス放出孔の孔面積が一端側から長手方向
の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方
向の中央部から他端側に向かって次第に小とされること
を特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】上記ガス供給機構は、上記第１のガス供
給管の隣接するガス放出孔間の間隔が一端側から長手方
向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手
方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされ、上
記第２のガス供給管の隣接するガス放出孔間の間隔が一
端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされる
とともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第
に大とされることを特徴とする請求項１記載のスパッタ
リング装置。
【請求項４】上記ガス供給機構の上記第１のガス供給
管の両端及び上記第２のガス供給管の両端から導入され
るスパッタガスの濃度をそれぞれ個別に調節するガス濃
度調節機構を備えることを特徴とする請求項１記載のス
パッタリング装置。
【請求項５】上記ターゲットの長手方向に沿って平行
に配置され、上記ガス供給機構の上記第１及び第２のガ
ス供給管から放出されるスパッタガスを混合するガス混
合管を備え、上記第１及び第２のガス供給管は、上記ガ
ス混合管内に配設されることを特徴とする請求項１記載
のスパッタリング装置。
【請求項６】上記ガス供給機構は、上記ターゲットを
挟んで相対する位置にそれぞれ配置される２組の第１の
ガス供給管及び第２のガス供給管からなることを特徴と
する請求項１記載のスパッタリング装置。