JPS6116346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は同軸バレルマグネトロンスパツタ装
置に関し、特に、ターゲツト自身およびターゲツ
トの保持態様の改良に関する。

第１図は従来の同軸バレルスパツタ装置の一般
的な構成を示す図解図である。このスパツタ装置
によるスパツタに適した雰囲気を形成するため
に、チヤンバ１が形成される。チヤンバ１には排
気ライン２が接続され、拡散ポンプ（またはクラ
イオポンプ）３およびロータリポンプ４によつて
真空排気される。ロータリポンプ４は予備的な真
空排気を行ない、より高度な真空を得るために拡
散ポンプ（またはクライオポンプ）３が用いられ
る。チヤンバ１内のガス圧を一定にするために、
ガス導入ライン５が接続される。ガス導入ライン
５からは、たとえばアルゴンガスが供給される。

チヤンバ１には、横方向に向く相互に平行な回
転軸をもつ２個のローラ６が設けられる。２個の
ローラ６上には、円筒状のバレル７が置かれる。
バレル７は、ローラ６からの回転駆動により矢印
８方向に回転される。このときのバレル７の回転
軸線９は、ローラ６の回転軸と同様、横方向に向
いている。バレル７の回転軸線９上には、ターゲ
ツト１０が固定的に配置される。ターゲツト１０
は断面長方形の棒状をなすものである。ターゲツ
ト１０の一方の広い面は斜め下方に向いた状態と
なつている。バレル７と同心的にシヤツタ１１が
配置される。シヤツタ１１は固定的に設けられる
ものである。このシヤツタ１１はターゲツト１０
を部分的にとり囲み、比較的下方からバレル７の
回転方向８と同方向側までの所定の角度範囲で開
口とされたものである。この角度範囲は90゜が典
型的である。

電源１２、この場合直流電源によつて、たとえ
ば、バレル７には陽極が接続され、ターゲツト１
０には陰極が接続される。なお、電源１２として
は高周波電源を用いることもある。また、ターゲ
ツト１０は、通常、金属であるが、絶縁物を用い
ることもある。

薄膜を形成すべき基板１３は、複数個積重なつ
た状態で、バレル７内に収納される。基板１３
は、バレル７が矢印８方向に回転する間、バレル
７内で転がり、各基板１３について平均的な薄膜
形成条件を受ける。

しかしながら、第１図に示す従来のスパツタ装
置には、以下に述べるような欠点があつた。回転
されるバレル７内において基板１３が転がつて動
く角度範囲は、約120゜であることが判つてい
る。また、薄膜形成速度を高めるために、第１図
に示すスパツタ装置をマグネトロンスパツタ方式
とした場合には、ターゲツト１０に関連して磁石
が配置される。これは、電場と磁場の直交するマ
グネトロン放電を利用したもので、高速度の薄膜
形成が可能となる。しかしながら、磁石による磁
界強度の片寄りは、飛び出すスパツタ原子の数に
影響を与え、ターゲツト１０の消耗に片寄りを生
じさせる。この場合、ターゲツト１０は不経済で
あると言える。また、マグネトロンスパツタだけ
に限らず、ターゲツト１０が消耗したときには、
これを交換するという保守作業が必要である。こ
の保守作業は比較的面倒なものである。

それゆえに、この発明の主たる目的は、上述し
た従来の欠点を除去し得る同軸バレルマグネトロ
ンスパツタ装置を提供することである。

この発明は、要約すれば、横方向に向く軸線の
まわりに回転されるバレルと、バレルの回転軸線
上に配置され、バレルの内周面と同じ中心軸をも
ち、軸線のまわりに回転可能に保持されている円
筒状のターゲツトと、ターゲツトの内部に配置さ
れた円筒または円柱状の磁石と、固定的に設けら
れかつバレルと同心的に配置され、ターゲツトを
部分的に取り囲み、比較的下方からバレルの回転
方向と同方向側までの所定の角度範囲で開口とさ
れたシヤツタと、ターゲツトとシヤツタとの間に
シヤツタと同心的に固定され、シヤツタの開口に
対向する位置が開口とされたシールドとを備え、
バレル内に収納された基板の表面に薄膜を形成す
る同軸バレルマグネトロンスパツタ装置である。

この発明のその他の目的と特徴は以下に図面を
参照して行なう詳細な説明から一層明らかとなろ
う。

第２図はこの発明の一実施例の要部を示す。第
２図には、バレル内に配置されるターゲツトおよ
びこれをとり囲むシヤツタの部分が示されてい
る。

第２図を参照して、ターゲツト１４は円筒形状
に形成され、その軸線はバレルの回転軸９と一致
するように配置される。ターゲツト１４をとり囲
むようにシヤツタ１５が固定的に配置される。シ
ヤツタ１５はバレルと同心である。シヤツタ１５
に形成される開口の角度範囲は、90゜より大きい
たとえば120゜に選ばれる。シヤツタ１５とター
ゲツト１４との間には、シヤツタ１５と同心的に
シールド１６が固定的に設けられる。シールド１
６も、シヤツタ１５の開口に対向する位置が開口
とされ、この例では、この開口もたとえば120゜
の角度範囲を有している。シヤツタ１５およびシ
ールド１６はアースされる。ターゲツト１４とバ
レルとの間には直流電源または高周波電源が供給
される。ターゲツト１４の内部には、円筒または
円柱状の磁石１７が配置される。この磁石１７は
その軸方向の両端部に磁極を有するように着磁さ
れたものである。

上述したターゲツト１４は、特に図示しないが
その軸線のまわりに回転可能に保持されている。
したがつて、この保持態様を利用して、このター
ゲツト１４を次のように動作させることができ
る。第１に、このターゲツト１４をたとえば矢印
１８で示す方向に断続的に回転させることであ
る。この断続的な回転は、常に、ターゲツト１４
の新しい面がシヤツタ１５の開口部に向くような
回転角度に選ばれ、スパツタ動作中またはスパツ
タ完了後のいずれにおいて行なつてもよい。第２
に、ターゲツト１４を連続的に回転させることで
ある。このような断続的または連続的回転によれ
ば、ターゲツト１４の消耗を周方向において平均
化することができ、ターゲツト１４を経済的に使
用することができる。

また、この実施例において設けられたシールド
１６の存在は、スパツタされる部分をその開口部
に集中させる効果をもつ。たとえば、シールド１
６によつてとり囲まれた部分におけるスパツタ速
度は、開口部におけるスパツタ速度に対して、
10^-3〜10^-4Torrにおいて、1/50〜1/10より小さく
なる。

以上のように、この発明によれば、ターゲツト
が回転可能に保持されているので、ターゲツトの
保守作業が簡単に行なわれ、かつターゲツトの経
済的な使用が可能となる。また、ターゲツトが円
筒形状であるので、シヤツタの開口部の角度範囲
を従来のものに比べて、拡げることができる。そ
のため、スパツタ原子が効率よく基板に到達し、
薄膜形成速度が向上される。また、ターゲツトの
外周面は常に基板と実質的に同じ距離にあるの
で、基板に形成される薄膜の膜厚のばらつきが少
なくなる。その一例について述べると、従来のも
のでの膜厚のばらつきが±15％であつたものが、
±８％にまで低減される。また、シールドを設け
ることによつて、スパツタされる部分をシヤツタ
の開口部に対応するターゲツトの部分に集中させ
ることができる。つまり、シールドを設けること
によつて、放電が起こりにくくなり、その結果、
シールドに対応したターゲツト部分が開口部に比
べてスパツタされる回数が少なくなり、基板に対
して集中的にスパツタ膜の形成を可能とすること
ができる。したがつて、この発明では、シヤツタ
を設けているため、スパツタの不要な箇所にスパ
ツタ粒子が飛来するのを防止するとともに、シー
ルドによつてシヤツタの開口部に対応するターゲ
ツトの領域にスパツタ粒子を集中させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同軸バレルスパツタ装置の一般
的な構成を示す図解図である。第２図はこの発明
の一実施例の要部を示す。 図において、７はバレル、９はバレルの回転軸
線、１３は基板、１４はターゲツト、１５はシヤ
ツタ、１６はシールド、１７は磁石である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 横方向に向く軸線まわりに回転されるバレル
   と、バレルの回転軸線上に配置され、バレルの内
   周面と同じ中心軸をもち、軸線のまわりに回転可
   能に保持されている円筒状のターゲツトと、 ターゲツトの内部に配置された円筒または円柱
   状の磁石と、 固定的に設けられかつバレルと同心的に配置さ
   れ、ターゲツトを部分的にとり囲み、比較的下方
   からバレルの回転方向と同方向側までの所定の角
   度範囲で開口とされたシヤツタと、 ターゲツトとシヤツタとの間にシヤツタと同心
   的に固定され、シヤツタに開口に対向する位置が
   開口とされたシールドとを備え、 バレル内に収納された基板の表面に薄膜を形成
   する同軸バレルマグネトロンスパツタ装置。