JPS62211372A - スパツタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子、サーマルヘ
ッド、表示用パネル等の電気、電子機器、部品あるいは
保護用、装飾用のコーティング等、薄膜形成を必要とす
る技術分野において使用しうるスパッタリング装置に関
する。

従来の技術 薄膜の形成方法としては、真空蒸着をはじめ、近年はス
パッター、ＣＶＤ、電子ビーム蒸着など様々な技術が開
発されている。スパッター法は広く普及している製膜方
法の１つであり、装置自体も実験室レベルでの小型なも
のから工場におけるｉｌ雇設備としての大型のものまで
その種類は多岐にわたっている。また、磁場を利用した
マグネトロンスパッタ一方式では、スパッタリング効率
、したがって製膜速度を大きくすることができ、今日で
はスパッタリング装置の大半で利用されている。スパッ
ター法が幅広く用いられている理由として、その主たる
ものは、（ａ）比較的低温でのプロセスであること、（
ｂ）金属のみならず、化合物、絶縁物などの膜も形成し
うること、などがあげられる。

スパッタリング装置の多くは平行平板型であり、通常タ
ーゲットを陰極とし、対向電極側に基板などその表面に
被膜を形成させたい被処理物を配置し、不活性ガス（多
くの場合Ａｒを使用）を導入する。この系に高電圧をか
けることによりイオン化したガス原子がターゲットを衝
撃し、その際に飛散したターゲット物質が被処理物の表
面に付着することにより被膜の形成がなされる。

また、ドラム型のスパッタリング装置も使用されており
、これは第５図に示すごとく、真空槽１内の中心部のド
ラム２上に被処理物３を装着し、外周部に１個あるいは
複数個のターゲット４を設置したものであり、スパッタ
ー中にはドラム２を回転させて被膜の均一性を得ようと
するものである。

発明が解決しようとする問題点 上記のようなスパッタリング装置を使用する場合、形成
される被膜の性質はその製膜条件たとえば放電ガス圧力
、投入電力、膜形成速度、温度など、またターゲット物
質の性質たとえば原子量、金属であるか非金属であるか
、などにより影響される。

形成された被膜を電気的に利用する場合にはそのシート
抵抗が、また光学的に利用する場合には反射率あるいは
透過率が、あるいは保護膜として利用する場合には化学
的安定性、機械的強度などが重要なポイントになる。こ
れら被膜の性質は上述のような膜形成条件によりある程
度コントロールすることができるが、それにも限界があ
る。たとえばスパッタリングのための放電を安定に維持
するためにはおよそ１ｏ’　Ｔｏｒｒ以上の圧力が必要
であるし、また製膜中の被処理物の可能な最高温度はそ
の物質に依存しており、たとえばガラスであれば数１０
０℃が限界である。

ドラム型のスパッタリング装置においては、平行平板型
に比して被膜の均一性の良いものは得やすくなっている
が、その被膜の性質、たとえば硬度、内部応力といった
ようなものは両者ともに大差はなく、膜質の大幅な改良
、変更は期待できない。

したがって、可能な製膜条件の範囲内において必要な性
質が得られない場合には、他の製膜方法を用いるか、物
質を変更するかの選択が可能でない限り被膜形成が不可
能となってしまう。

本発明は従来の平行平板型、ドラム型といったスパッタ
リング装置では改善しにくい被膜の特性を容易に変え得
るような方法として電極構成の改良を計ったスパッタリ
ング装置を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するもので、ターゲットとし
て非平板型のものを用い、この複数個を真空槽内の中央
部分に環状に配置し、その外周に同軸状に対向電極を設
け、これに被処理物を装着するように構成したものであ
る。

作用 上記構成により、被膜の応力を非常に弱い引張応力にと
どめることができ、平行平板型スパッタリング装置ある
いはドラム型スパッタリング装置における従来の製膜条
件では得られない特性を持った被膜を形成することが可
能になる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。非平
板型ターゲットの形状としては、第４図に示すようにＡ
−８断面が球面状、放物面状双曲面状のものなどがあり
、またこれらが外周の対向電極に向かって凹あるいは凸
といった構成が可能であるが、例として凸球面のものを
とりあげる。

ターゲットの数は２個以上いくつでもよいが、４個の場
合について説明する。

第１図はスパッタリング装置の基本構成を示す。

真空槽１１は排気システム（たとえばロータリーポンプ
とディフュージョンポンプ）１２によっておよそ１０（
Ｔｏｒｒ台まで排気され、また、ガス導入装置１３によ
りＡｒ、０２　、Ｎ２　、Ｈ２など被膜形成に必要な処
理ガスが導入される。被処理物（たとえば基板）１４は
電極を形成しているホルダー１５に装着され、このホル
ダー１５を駆動装置１６に連結されており、これにより
製膜中にホルダー１４は回転し、均一性のよい膜が得ら
れるように工夫されている。

１７はターゲット１．１８はターゲット１７の冷却水系
、１９はターゲット１７とホルダー１５の内に電圧を印
加する電源装置である。

第２図は第１図の装置における中央のターゲラ・ト部分
を上方より見たときの概略図を示す。ターゲット１７は
バッキングプレート２０に固着されてあり、バッキング
プレート２０は銅などの熱伝導性のよい金属でできてい
て、冷却水系１８によるターゲット１７の冷却効果をあ
げるようになっている。ターゲット表側部分にはマグネ
ット２１が設置され、これによる磁界が電子とガス原子
との衝突頻度を上げ、プラズマを封じ込める働きをし、
スパッタリングの効率をよくしている。上記ターゲット
１７は４個が環状をなすように配置されている。

電源装置１９によりターゲット１７ならびに外周の被処
理物１４を装着した電極間に高電圧を印加すると、この
両極間で放電が起こり、イオンによりターゲット１７が
衝撃され、飛散したターゲット物質が被処理物１４の表
面に付着し被膜が形成される。

この方法により形成された被膜の性質の例を第３図に示
す。これは膜の内部応力をその製膜時のガス圧力との関
係においてみたものであり、３１゜３２は従来の平行平
板型スパッタリング装置により形成したＣｒおよびＴａ
膜を、また３３．３４は第１図に示す装置にて形成した
ＯｒおよびＴａ膜をそれぞれ示している。製膜時の温度
はいずれも常温であり、膜厚は同一（たとえば１５００
人）である。

Ｃｒの場合には通常の平行平板型スパッタリング装置で
の放電可能なガス圧力の範囲においては圧縮応力を示す
被膜を形成することが困難であり、強い引張応力を示す
傾向があるために表面き裂などを起こしやすい。これを
第１図の装置により形成した場合にはその応力を非常に
弱い引張応力にとどめること、あるいは低圧力にて放電
を行なうならば圧縮応力を示す膜を形成することが可能
であり、応力割れなどの問題を回避できる。また、Ｔａ
においてはその差はＣｒの場合はど顕著ではないが、通
常用いられる放電ガス圧力の範囲内においてその内部応
力をかえることが可能である。

発明の効果 以上本発明によれば、非平板型ターゲットを環状に配置
した内側電極を用いるので、スパッタリング装置におい
て、通常可能な製膜条件の範囲内においで従来の平行平
板型あるいはドラム型などのスパッタリング装置では困
難な膜特性の改善、たとえば内部応力の問題を回避する
ことなどが容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示すスパッタリング装置の
基本構成図、第２図は本発明の電極構成を例示する説明
図、第３図は第１図に示す装置により形成した被膜の応
力を例示する図、第４図は本発明に用いるターゲット形
状の一例を示す図、第５図は従来のドラム型スパッタリ
ング装置の概略構成図である。 １１・・・真空槽、１４・・・被処理物、１５・・・ホ
ルダー、１６・・・ホルダー駆動装置、１７・・・ター
ゲット、１９・・・電源装置、２０・・・バッキングプ
レート、２１・・・マグネット代理人　　　森　　本　
　義　　弘 第１医 ／／−・真空槽 ４−液良裡物 ｌダー・取ルタ”− １７−−−ダーデ°ット １２−鬼埋喀１ 第２図 ２θ００．！マツ六／７゛フ′ムード ２１−　７７”キット 第８図 １０’　　　　　　／θ−２ り゛ス瓜ｈ　（Ｔａｒｒ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に設置された内側電極および外側円筒状
   電極とを備え、前記内側電極を環状に配置された複数個
   の非平板型ターゲットで構成したスパッタリング装置。 ２、凸なる表面形状を有する非平板型ターゲットを使用
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパ
   ッタリング装置。 ３、ターゲット材料として金属を用いたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のスパッタリ
   ング装置。