JPH10280139A

JPH10280139A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH10280139A
Application number: JP25958097A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Suemitsu; 敏行末光; Yoshiyuki Nakano; 喜之中野; Masahide Yokoyama; 政秀横山; Kenji Maruyama; 賢治丸山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】真空容器内にスパッタ用ターゲットを有する
カソード部と基板とを対向配置したスパッタリング装置
において、基板に均一で安定した成膜を行う。【解決手段】カソード部２におけるターゲット５のま
わりを囲っているアースシールド１２の内側に、プラズ
マを発生させるためのガスをターゲット５表面に沿って
吹き出すガス吹き出し通路１４を設け、ターゲット５表
面に沿って均一にプラズマを発生させるためのガス流れ
を形成し、基板３上に均一で安定した成膜を行えるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空容器内の真空
中でターゲット材料の薄膜を形成するスパッタリング装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング装置においては、ターゲ
ットと対向する基板にターゲット材料の薄膜を成膜する
のに、真空容器内でプラズマ発生用のガスをターゲット
と基板の間に導入し、ターゲットに高周波又は直流電圧
を印加してプラズマを発生させ、ターゲットから材料を
飛ばしている。

【０００３】従来例のスパッタリング装置の構成を図６
を参照して説明する。図６において、真空容器２１の側
壁に配置したガス導入ポート２２よりＡｒなどのプラズ
マ発生用ガスを真空容器２１内のターゲット２３と基板
２４の間に導入する。また、真空容器２１の排気ポート
２５から真空ポンプで所定の真空度になるように排気を
行っている。この状態でターゲット２３にＲＦ又はＤＣ
電源２６にて高周波または直流電圧を印加することでプ
ラズマを発生させ、ターゲット２３より材料を飛ばして
基板２４に付着させ、薄膜を形成している。２７は、タ
ーゲット２３のまわりを囲むように配設されたアースシ
ールドである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、真空容器２１の形状、ガス導入ポート２
２の位置、排気ポート２５の位置、また真空容器２１内
のユニットの配置構成などの影響でガス流れが安定せ
ず、装置特有の現象がでて、基板２３に均一に安定した
成膜できる条件を設定するのが困難であるという問題が
あった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、基板
に均一で安定した成膜を行う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している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、真空容器内に、スパッタ用ターゲットを有する
カソード部と基板とを対向配置したスパッタリング装置
において、カソード部におけるターゲットのまわりを囲
っているアースシールドの内側に、プラズマを発生させ
るためのガスをターゲット表面に沿って吹き出すガス吹
き出し通路を設けたものであり、ターゲット表面に沿っ
て均一にプラズマを発生させるためのガス流れが形成さ
れることにより基板上に均一で安定した成膜が行われ
る。

【０００７】また、アースシールドを分割型にし、プラ
ズマを発生させるためのガスの導入通路から導入された
ガスをガス吹き出し通路に分配する通路をその分割面に
形成すると、ガス導入通路からガス吹き出し通路に均等
にガスを分配することができるとともに、その分配通路
を容易に形成することができる。

【０００８】また、ガス導入通路からガス吹き出し通路
に連通する複数のガス吹き出し口を、均等に配設し又は
各種条件に応じて任意に配置することにより、基板に均
一に成膜することができる。

【０００９】また、真空容器内に隔壁を設けて二重構造
とするとともにその外側壁に排気ポートを配設し、真空
排気がターゲットと基板間の周囲に向けて均一に行われ
るようにすることにより、基板上に均一で安定した成膜
が行われる。

【００１０】また、基板表面に沿って反応性ガスを均等
に吹き出す手段を設けることにより、基板上に均一で安
定した反応性膜の成膜が行われる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のスパッタリング装
置の第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説
明する。

【００１２】図１において、真空容器１内でカソード部
２と基板３とが対向配置されている。カソード部２は、
カソード４の基板３との対向面にターゲット５を配置し
て構成され、かつカソード４がＲＦ又はＤＣ電源６に接
続されて高周波電圧又は直流電圧を印加するように構成
されている。また、ターゲット５はターゲット押え７に
て水冷プレート８を挟み込んだ状態でカソード４に取付
固定され、水冷プレート８を介して冷却水９にて水冷さ
れるように構成されている。真空容器１はアースされて
おり、カソード４との間には絶縁材１０が介装されてい
る。また、カソード４の基板３とは反対の背面側にマグ
ネット１１が配置されている。

【００１３】カソード４及びターゲット５の周囲には適
当な間隙をあけて囲むようにアースシールド１２が配設
され、このアースシールド１２とカソード４及びターゲ
ット５との間に、Ａｒなどのプラズマ発生用ガスをター
ゲット５の表面に沿って吹き出させるガス吹き出し通路
１４が形成されている。また、アースシールド１２は中
間位置でシールド主部１２ａとシールド基部１２ｂに分
割され、図２、図３に示すように、そのシールド基部１
２ｂの分割面に環状溝状のガス分配通路１５が形成され
るとともに、その周方向に等間隔置きにガス吹き出し通
路１４に向けて開口するように複数のガス吹き出し口１
６が形成されている。そして、真空容器１の側面に配設
されたガス導入ポート１３からガス分配通路１５にプラ
ズマ発生用ガスを導入するガス導入通路１７が設けられ
ている。

【００１４】また、真空容器１の側壁に形成された排気
ポート１８から真空ポンプで排気が行われて真空容器１
内を所定の真空度に保てるように構成されている。

【００１５】以上の構成において、真空容器１の側壁に
配置したガス導入ポート１３よりＡｒなどのプラズマ発
生用ガスを真空容器１内のターゲット５と基板３の間に
導入する際に、ガス導入ポート１３から真空容器１内に
向けて供給されたプラズマ発生用ガスは、ガス導入通路
１７を通ってガス分配通路１５に導入され、アースシー
ルド１２の全周にわたって均等に分配されて、均等に配
設されたガス吹き出し口１６からアースシールド１２と
カソード４及びターゲット５との間のガス吹き出し通路
１４を通ってターゲット５の表面に沿って均等に吹き出
される。

【００１６】こうしてターゲット５の表面に沿って均等
にプラズマ発生用ガスを吹き出させた状態で、真空ポン
プで真空容器１内を排気して所定の真空度にし、カソー
ド４に高周波または直流電圧を印加してプラズマを発生
させることで、ターゲット５より材料が均等に飛ばされ
て、基板３に均等に薄膜が形成され、基板３に均一で安
定した成膜が行われる。

【００１７】次に、本発明の第２の実施形態を図４を参
照して説明する。本実施形態においては、真空容器１内
のカソード部２と基板３の間の空間の周囲を取り囲むよ
うに隔壁１９を設けて真空容器１の周壁を二重構造に
し、その外側壁の適所に排気ポート１８を配設してい
る。これによって、排気ポート１８の位置に左右される
ことなく、真空排気がターゲット５と基板３間で周囲に
向けて均一に行われる。かくして、真空排気が基板全面
で均一に行われるので、成膜中の条件を安定させること
ができ、基板３上に均一で安定した成膜が行われる。

【００１８】次に、本発明の第３の実施形態を図５を参
照して説明する。本実施形態においては、真空容器１内
に、基板３の周囲を取り囲みかつ先端部が基板３表面の
周縁部の外側を適当な間隔をあけて覆うガス吹き出し用
隔壁１９ａを設け、基板３の裏面側に反応性ガス導入ポ
ート２０を配設している。これによって、反応性ガス導
入ポート２０から導入した反応性ガスを基板３の表面に
沿って均等に吹き出させることができ、ターゲット５か
ら飛んできた材料を基板３上に反応性膜として均一にま
た安定した特性で成膜することができる。

【００１９】なお、上記実施形態の説明では、ガス吹き
出し口１６を周方向に均等に複数個配置した例を示した
が、真空容器１内の各ユニットの配置構成に応じてガス
吹き出し口１６を任意に配置することにより基板３に対
して均一に成膜するようにすることもできる。

【００２０】また、上記実施形態ではターゲット５の形
状が円形の場合を例示したが、角形やその他の形状にし
ても実施可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明のスパッタリング装置によれば、
以上の説明から明らかなように、カソード部におけるタ
ーゲットのまわりを囲っているアースシールドの内側
に、プラズマを発生させるためのガスをターゲット表面
に沿って吹き出すガス吹き出し通路を設けたので、真空
容器の形状、排気ポートやガス導入ポートの位置、真空
容器内のユニットの配置などの影響を受けることなく、
プラズマを発生させるためのガスをターゲット表面に沿
って均一に流すことができ、基板に均一で安定した成膜
を行うことができる。

【００２２】また、アースシールドを分割型にし、プラ
ズマを発生させるためのガスの導入通路から導入された
ガスをガス吹き出し通路に分配する通路をその分割面に
形成すると、ガス導入通路からガス吹き出し通路に均等
にガスを分配することができるとともに、その分配通路
を安価にかつ容易に製作することができる。

【００２３】また、ガス導入通路からガス吹き出し通路
に連通する複数のガス吹き出し口を、均等に配設し又は
各種条件に応じて任意に配置することにより、ガスの流
れを微調整することができ、基板に均一に成膜でき、基
板上における膜厚分布を向上できる。

【００２４】また、真空容器内に隔壁を設けて二重構造
とするとともにその外側壁に排気ポートを配設し、真空
排気がターゲットと基板間の周囲に向けて均一に行われ
るようにすることにより、基板上に均一で安定した成膜
を行うことができる。

【００２５】また、基板表面に沿って反応性ガスを均等
に吹き出す手段を設けることにより、真空容器の形状、
排気ポートの位置、真空容器内のユニットの配置などの
影響を受けずに、基板上の反応性膜の成膜を均一に安定
して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態におけるスパッタリン
グ装置の概略構成を示す縦断正面図である。

【図２】同実施形態の要部の拡大断面図である。

【図３】同実施形態におけるアースシールドのガス分配
通路及びガス吹き出し口部分の横断平面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態におけるスパッタリン
グ装置の概略構成を示す縦断正面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態におけるスパッタリン
グ装置の概略構成を示す縦断正面図である。

【図６】従来例のスパッタリング装置の概略構成を示す
縦断正面図である。

【符号の説明】

１真空容器２カソード部３基板５ターゲット１２アースシールド１２ａシールド主部１２ｂシールド基部１３ガス導入ポート１４ガス吹き出し通路１５ガス分配通路１６ガス吹き出し口１７ガス導入通路１９隔壁１９ａガス吹き出し用隔壁２０反応性ガス導入ポート

フロントページの続き (72)発明者丸山賢治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に、スパッタ用ターゲットを
有するカソード部と基板とを対向配置したスパッタリン
グ装置において、カソード部におけるターゲットのまわ
りを囲っているアースシールドの内側に、プラズマを発
生させるためのガスをターゲット表面に沿って吹き出す
ガス吹き出し通路を設けたことを特徴とするスパッタリ
ング装置。
【請求項２】アースシールドを分割型にし、プラズマ
を発生させるためのガスの導入通路から導入されたガス
をガス吹き出し通路に分配する通路をその分割面に形成
した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】ガス導入通路からガス吹き出し通路に連
通する複数のガス吹き出し口を均等に配設したことを特
徴とする請求項１又は２記載のスパッタリング装置。
【請求項４】ガス導入通路からガス吹き出し通路に連
通する複数のガス吹き出し口を各種条件に応じて任意に
配置して基板に均一に成膜できるようにしたことを特徴
とする請求項１又は２記載のスパッタリング装置。
【請求項５】真空容器内に、スパッタ用ターゲットを
有するカソード部と基板とを対向配置したスパッタリン
グ装置において、真空容器内に隔壁を設けて二重構造と
するとともにその外側壁に排気ポートを配設し、真空排
気がターゲットと基板間の周囲に向けて均一に行われる
ようにしたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項６】真空容器内に、スパッタ用ターゲットを
有するカソード部と基板とを対向配置したスパッタリン
グ装置において、基板表面に沿って均等に反応性ガスを
吹き出す手段を設けたことを特徴とするスパッタリング
装置。