JPS63121659A - 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、真空中で薄膜を形成するスパッタリング装置
に関し、特に薄膜形成室が常に真空保持されるロードロ
ックタイプの連続型スパッタリング装置に使用して効果
の著しいものである。

（従来の技術） スパッタリング装置では、ターゲットから飛来するスパ
ッタ原子が薄膜形成室内部の壁や治具に付着し、それが
剥がれ落ちて、ターゲット上で異常放電を生じ、あるい
は基板上に異物を付着するという不具合を発生する。

基板の交換の都度、薄膜形成室を大気に開放するバッチ
型のスパッタ装置であれば、開放の都度、内部の壁面や
治具への膜の付着状況や膜の剥がれ具合いを点検し、膜
片の除去等の必要な措置をとることが出来るため、ター
ゲット上の異常放電あるいは基板への異物の付着を未然
に防止することが出来る。

しかしロードロックタイプの連続型装置では、薄膜形成
室が常に真空保持されているため、内部の点検や付着物
の除去といった作業が出来ない。

この為、長期間装置を稼働した場合には、薄膜形成室の
内部で膜が付着し続け、やがて剥がれを生じ、ターゲッ
ト上の異常放電、基板上への異物の付着を起こし、やが
てそれはターゲットとアース間のショー、ト、放電停止
といった事態にも発展する。

連続装置における上記の事故を防止するために、サイド
スパッタリングという手法が用いられている。これはタ
ーゲットと基板を垂直に保持し、薄膜形成室内の壁面や
治具から膜が剥がれ落ちても、ターゲットや基板の表面
に接触せずに落下するようにし、不具合の発生を防止す
るものである。

この手法によれば上述の事故は相当防ぐことが出来るが
、これだけでは壁面や治具から膜片が剥がれるのを防止
することは出来ない。アルミニウムのように、付着力が
強く比較的剥がれ難い材料のスパッタリングを行なう場
合にはこの手法は有効であるが、モリブデンやタングス
テンなどの膜のように、膜内内部応力が大きくて反り易
く、壁面や治具に付着したときに非常に剥がれを起こし
易い材料では、この手法だけでは対応は不十分てあって
、異常放電、放電停止の事故を起こし易い。

これらの膜片が剥がれ落ちて真空室内に散乱した際の破
片、塵埃を除去する手間はかなり大きく、それらが○リ
ング等のシール面に付着してリークを発生するなど、さ
まざまな問題を生じている。

第２図は、この問題を解決しようとして工夫された、従
来（例えば、特開昭６０−２６６５９号「スパッタリン
グ装置」）の薄膜形成室の概略の構成図である。

ヒーター巻線１８を巻回した防着板５は、ターゲット４
及びカソード３を取り囲むように設けられていて、薄膜
は、防着板５の内面と、窓９の開口を通して基板７とそ
の周辺の比較的狭い領域だけに形成されるようになって
いる。スパッタリング中はヒーター１日に通電して防着
板５を加熱し、防着板に薄膜が強力に付着して剥がれが
生じ難くなるよう配慮されている。スパッタリング終了
時は加熱しない。

ざらにターゲット４の極く近傍には、仕切り板１０を取
り付けてあり、この仕切り板で仕切られた溜め用のふと
ころ部分１１を防着板内に設けて、防着板５の内面から
剥がれた破片を、ここに溜めるようにしている。

上記の対策の結果、膜片の剥がれは少なくなり、破片が
ターゲットに触れて異常放電を起こし放電停止に至ると
いった事態が減少し、また真空室内の破片の散乱も少な
くなっている。

この従来の防着板５は、ターゲットと同じ材質の金属も
しくはステンレス鋼で作られている。

しかしこの従来の構成でも、スパッタ中と非スパツタ中
とでは防着板の温度変化が大きく且つその繰り返しが多
いために、付着膜中に潜む内部応力の上に温度変化に基
ずく応力が加わって、膜片の剥がれを生じ易くなるとい
う欠点が残されている。モして防着板５の溜め用のふと
ころ部分１１に破片が大量に溜ると、ターゲットとショ
ートを生じやすくなり、そのための異常放電や放電停止
という事故の発生がある。

（発明の目的） 本発明は、上記問題を解決し、付着した膜の剥がれ落ち
が殆どないようにしたスパッタリング装置の提供を目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明では上記の目的を達成するために、スパッタリン
グで薄膜の付着する各面、少なくとも防着板内面、を加
熱出来るようにしたヒーターを備え、このヒーターによ
ってそれらの面の温度を、非スパッタリング時とスパッ
タリング時とで大差のないよう高温に保つものである。

さらに充分には、それらの面の材質をアルミニウムまた
はアルミニウム合金にし、その表面をサンドブラスト処
理して荒しておく。

（作用） スパッタリング中は薄膜の付着する各面は自ずから高温
になるが、非スパッタリング中は温度が低下する。この
非スパッタリング中の温度低下を防止するため、その面
を加熱すべく設けられた前記のヒーターをＯＮにし、付
着面の温度をなるべく高温のま＼の一定に深つ。スパッ
タ中と非スパツタ中の面の温度変化を無くすることによ
って、付着膜中に温度変化による応力が発生するのを防
ぎ、膜片の反りによる剥がれを防止するのである。

薄膜が付着する面の材質をアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金のように活性が強く付着力の大きいものにして
おくときは、温度変化で膜に多少の応力が発生しても、
剥がれが防止される。また、その表面がアルミナの細粒
なとでサンドブラスト処理されているときは、膜の付着
力が増して剥がれは一層抑止される。

（実施例） 次にこの発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例の薄膜形成室の概要構成図であ
る。排気系、ガス導入系、ロードロック室、搬送系の図
は省略しである。

図にて、１は薄膜形成室で、室内を真空に排気し、電源
２を用いてカソード３とアースの間に電圧を印加すると
、カソード上に取り付けられたターゲット４と、アース
電位の防着板５及び基板保持具６の囲む空間にプラズマ
が発生し、ターゲットが陽イオンで衝撃されてスパッタ
リングが行なわれ、対は配置された基板７上に薄膜が形
成される。この実施例では成膜中基板は静止している。

特徴は、スパッタリング中に薄膜が付着する各面、例え
ば障壁面１３．防着板５の内面等を加熱すべく設けられ
たヒーター１４，８にある。

この場合の防着板５はターゲットの側端から出て基板に
向かって開く截頭錐形状の形状をしており、アルミニウ
ムで作られていて、膜の付着する表面はアルミナの細粒
でサンドブラストされている。その面のすぐ内側にヒー
ター８が内蔵されている。

障壁面１３０表面もこれと同材質、同加工のものであり
、裏面にヒーター１４が密着している。

スパッタリング中はこれら障壁面１３や防着板５の表面
に膜が付着して高温になる。スパッタリングが終ると同
時に温度低下が始まるが、このときヒーター１３，８を
ＯＮにして、もしくはスパッタリング中以上の高電力を
印加して、温度低下を防止するのである（ヒーター電源
とスイッチは図示を略している）。即ち前述のように、
温度変化を抑えて付着膜内に応力が発生するのを防止し
剥離を防ぐのである。

各面がアルミニウム製であるため薄膜の付着力は強力で
、剥がれを生じ難い。またアルミナプラストされた表面
の鋭い凹凸によって薄膜の付着力が高められているので
、剥がれは格段に減少する。

万一付着膜が剥がれた場合のために、ターゲットの側端
から出て基板に向かって開く截頭錐形状の防着板５の表
面を滑り落ちた膜片が、従来のようにターゲット近傍の
防着板内にではなく、逼か離れた下方に堆積するよう、
溜め１２が設けられている。これで膜片がターゲットに
触れて不都合を起こすようなことはなくなる。

以上によって、モリブデン、タングステン、チタンタン
グステン等の剥がれ易い金属をスパッタする場合も、連
続スパッタリング装置は長時間連続して薄膜形成を行な
うことが可能となることが実験によって確認されている
。

なお、本発明は勿論第２図のそのままの構成でも実施で
きる。ただしこの場合ヒーター１８は、従来とは反対に
、非スパッタリング中にＯＮされ、もしくはスパッタリ
ング中以上の高電力が印加されて加熱が行なわれるもの
である。

なおまた、各表面の材質は、アルミニウムのほか、アル
ミニウム合金が好成績を示した。そしてサンドブラスト
に用いる砂粒は鋭い角を持つアルミナの細粒が好結果を
もたらした。

（発明の効果） 本発明は以上説明したような構成と作用を有しているの
で、剥がれを起こし易い金属のスパッタリングの場合も
、周囲の付着面から付着膜が剥がれることが殆どなく、
連続型スパッタリング装置に組み込んで長時間連続して
薄膜形成を行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の薄膜形成室の概略の構成図。 第２図は、従来の同様の図。 １・・・薄膜珍成室、２・・・電源、 ３・・・カソード、４・・・ターゲット、５・・・防着
板、６・・・基板保持具、７・・・基板、８，１４．１
８・・・ヒーター、９・・・窓、１０・・・仕切り板、 １１・・・溜め用のふところ部分、 １２・・・溜め、　１３・・・障壁面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空に排気された薄膜形成室内に基板とターゲッ
   トを配置し、該基板とターゲットが互いに対向した状態
   で薄膜形成を行なうスパッタリング装置において、 スパッタリングによって薄膜の付着する各面、少なくと
   も防着板内面を加熱する加熱装置を備え、この加熱装置
   によって、非スパッタリング中に該面を加熱することに
   より、スパッタリング中と非スパッタリング中との該面
   の温度変化を少ないものにしたことを特徴とするスパッ
   タリング装置。
2. （２）前記薄膜の付着する面の材質がアルミニウムまた
   はアルミニウム合金であり、その表面をサンドブラスト
   処理してあ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。