JPS62211373A - 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、装飾用のコーディング等、ｎ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量産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、
したか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。

発明が解決しようとする問題点 上記のような平行平板型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−３Ｔｏｒｒ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。したがって可能な製膜条ｊＩｔの範
囲内において必要な性質、特性が得られない場合には、
他の製膜方法を用いるが、物質を変更ブるかの選択が可
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スパッタリング装置では得に
くい被膜の特性を容易に改善しつるような方法として電
極形状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
て従来の平板型のものにかわり、非平板のもの、たとえ
ば球面、放物面、双曲面状などを用いたものである。

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
板形ターゲットの表面形状としては、球面、放物面、双
曲面などがあり、またこれらが対向電極に向かって凹に
なっているかあるいは凸になっているか、などの構成が
可能である。

まず第１の例として凸球面状ターゲットを用いた場合を
第１図に示す。１は真空槽であり、排気システムまたと
えばロータリーポンプとディフュージョンポンプによっ
ておよそ１Ｏ−１ｉ　Ｔｏｒｒ台まで排気され、ガス導
入装ｒｔ１３によりＡｒ、０２　、Ｎ２　。

Ｈ２など被膜形成に必要な処理ガスが真空容器１内に導
入される。被処理物（たとえば基板）４は電極を形成し
ているホルダー５に装着され、このホルダー５は駆動装
置６に連結されており、これにより製膜中にホルダー４
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。ターゲット７はバッキングプレート８に固着され
ており、バッキングプレート８は銅などの熱伝導性のよ
い金属でできていて、冷却水系９によるターゲット７の
冷却効果をあげるようになっている。ターゲット下部に
はマグネット１０が配置され、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。電源装
置１１によりターゲット７ならびに対向電極である被処
理物４を＠着したホルダー５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が
衝撃され、飛散したターゲット物質が被処理物の表面に
付着し被膜が形成される。

この方法により形成した被膜の性質の一例を第２図に示
す。これは膿の内部応力をその＠脱時のガス圧力との関
係においてみたものであり、２０ａおよび２１ａ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２０ｂおよび２１ｂは第１図に示す
装置にて形成したＱｒおよびＴａＷＡ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２０００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欣ｖＮ　Ｂｌ能なガ
ス圧力の範囲においては圧縮応力を示ず被膜を形成する
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。これを本発明の方法
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
にとどめること可能であり、応力ｖ１れなどの問題を回
避できる。また、Ｔａにおいてはその差はＯｒ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。

このように、従来の装置で可能な製膜条件の範囲内では
得ることのできない性質を有する被膜を形成することが
可能となり、特にＯｒなどのように原子蚤の比較的小さ
な物質の内部応力などにおいてその効果は大きい。

第３図は凹球面状ターゲットの例を示す。スパッタリン
グ装置の電源、ガス導入系等は第１図と同様なので省略
しである。７′はターゲット、８′はバッキングプレー
トである。

このような形状のターゲットを用いて形成した透明導電
性膜の内部応力のガス圧力依存性を示したのが第４図で
ある。２２ａおよび２３ａは平板ターゲットを用いた場
合を、また２２ｂおよび２３ｂは凹状ターゲットを用い
た場合を示している。また、２２ａ、２２ｂはターゲッ
トとしてＩＴＯを、また２３ａ。

２３ｂはターゲットとしてｉｎ、９ｎの合金を用いた反
応性スパッタリング法によって形成したものであり、い
ずれもガス基板上で１５００への膜厚である。

平板型ターゲットの場合には、ターゲットがＩＴＯであ
るか１ｎＳｎの合金であるかにかかわらず、形成された
Ｉ　Ｔｏ膜は強い圧縮応力を示すのに対し、凹状ターゲ
ットを用いた場合には圧縮応力を示しながらもその程度
は小さくなっている。

発明の効果 以上本発明によれば、非平板型ターゲットを用いること
により、スパッタリング装置において通常可能な製膜条
件の範囲内において従来の平行平板型スパッタリング装
置では困難な膜特性の改善、たとえは内部応力の問題を
回避するなどの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凸球面状ターゲットを
用いた場合のスパッタリング装置の概略構成図、第２図
は第１図の装置により形成した被膜の特性を例示する図
、第３図は凹球面状ターゲラを用いた場合のスパッタリ
ング装置の要部構°成図、第４図は第３図の装置により
形成した被膜の特性を例示する図である。 １・・・真空容器、４・・・被処理物、５・・・ホルダ
ー（対向電極）、６・・・ホルダー駆動装置、７，７′
・・・ターゲット、８，８′・・・バッキングプレート
、１０・・・マグネット、１１・・・電源装置代理人　
　　森　　本　　義　　仏 画１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に設置されたターゲットおよびこれと対
   向する極とを備え、前記ターゲットを非平板ターゲット
   で構成したスパッタリング装置。 ２、非平板型ターゲットを凸形状に構成したことを特徴
   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、非平板ターゲットを凹形状に構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。