WO2006070623A1

WO2006070623A1 - 対向ターゲット式スパッタ装置

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Publication number: WO2006070623A1
Application number: PCT/JP2005/023218
Authority: WO
Inventors: Sadao Kadokura; Hisanao Anpuku
Original assignee: Fts Corporation
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2006-07-06
Also published as: EP1835047A1; JPWO2006070623A1; TWI322190B; EP1835047A4; TW200628622A; CN100540728C; CN1957107A; US20070187234A1; JP4379744B2

Abstract

長大なターゲットを使用することなく、実効的に長大なターゲットを実現し、大面積の基板への成膜を可能ならしめるために、直方体状の枠体71の6側面71a～71fのうちの一つ71fを開口した開口側面とし、ターゲットとその周囲に設けられたターゲット面に垂直方向の対向モードの磁界とターゲット面に平行な方向のマダネトロンモードの磁界を形成する永久磁石からなる磁界発生手段とを備えた一対のターゲットユニット100a、100bをその開口側面に隣接する両側の対向する側面に取着し、その他の側面71c～71eを遮蔽板72c～72e(71c、72cは手前側で図示なし)にて遮蔽した箱型対向式スパッタ部70をその開口側面において真空容器10に取り付け、真空容器内に開口側面の開口部に対面するよう対向ターゲット式スパッタ装置において、各ターゲットユニット100a、100bにそれぞれ複数枚のターゲット110a1、110a2;110b1、110b2(図示なし)を配置する。

Description

明細書対向ターゲット式スパッタ装置技術分野

本発明は、所定の対向空間を隔てて対向させた一対のターゲットとその周囲に設けられたターゲット面に垂直な対向方向の対向モードの磁界を形成する永久磁石とからなる対向式スパッタ部を備え、その対向空間の側面に対面するように配した基板に膜形成するようにした対向ターゲット式スパッタ装置に関し、更に詳しくは該ターゲットの周囲に該永久磁石を設けた対向ターゲットュニットを直方体状の枠体の対向する側面に取着して、残る 4面のうち開口となる開口側面を除いたその他の側面を遮蔽した箱型対向式スパッタ部に好適な改良、具体的にはインライン方式で幅の広い基板に膜形成できる、また静止状態で大面積の基板に膜形成できるようにする対向ターゲット式スパッタ装置の技術に関する。 - 背景技術

上述の箱型対向式スパッタ部を備えた対向ターゲット式スパッタ装置は、特開平 1 0 - 3 3 0 9 3 6号公報（米国特許第 6, 156， 172号明細書）により本発明者が提案したもので、第 1 8図に示す構成となっている。

箱型対向式スパッタ部 70は、第 1 8図に示すように、直方体状枠体 71の開口部となる開口側面 71fを除いた 5側面 71a〜71eのうち、開口側面 71f に連なる 4側面 71a〜71dのなかの対向する 2側面 71a、 71bにターゲット 110a、 110b (図示なし）とその周囲に設けられた永久磁石からなる磁界発生手段を備えたターゲットュニット 100a, 100bを取着し、残りの 3側面を遮蔽板 72c〜72eで遮蔽した構成であり、外形が立方体を含む直方体状で、全体として箱型となっている。そして、箱型対向ターゲット式スパッタ装置は、この箱型対向式スパッタ部をその開口側面 71f において後述の第 1図に示すように真空槽に結合して、その開口部に対面するように真空槽内に配置した基板上に薄膜を形成するようにした構成となっている。

尚、本明細書においては、以下、対向した一対のターゲットによって形成される対向空間を囲むように形成される磁界の方向換言すれば対向方向を X方向とし、対向空間から成膜の行われる基板を見る方向換言すれば基板表面に垂直な方向を z方向とし、 Xおよび Z方向と直交する方向換言すればタ一ゲット表面及び基板表面に平行な方向を Y方向と呼ぶこととし、そしてそれぞれの方向の座標軸を X軸、 Y軸および Z軸と呼ぶこととする。

この構成によるスパッタプラズマを生成 ·拘束する磁場形成は例えば特開平 1 0— 8 2 4 6号公報に開示されているように、磁界発生手段を備えたターゲットュニットの対向するターゲット間の対向空間には従来の対向ターゲット式スパッタ装置と同様にターゲットに垂直方向の対向モードの磁界がターゲット全域に形成され、これに加えてそのターゲット面近傍にはターゲット面に平行方向のマグネトロンモードの磁界がターゲット外縁周囲に形成される結果、高密度プラズマがターグットの全面に渡って形成される。

従って、開口側面を除いた 5側面を遮蔽した箱型対向式スパッタ部を備えた箱型対向ターゲット式スパッタ装置ではスパッタされた粒子は、開口部を介して高真空に排気される基板が配置された真空槽に飛来し、基板上に堆積し、薄膜を形成する。前述した従来の箱型対向ターゲット式スパッタ装置は、コンパクトな構成で、低温で高品質の薄膜が形成できる特長を有し、各種の膜形成への応用が進められている。その一つに最近注目を集め、その商品化開発が盛んである有機 E Lデバイスの電極形成への応用があり、種々検討されている。また、半導体デバイスの分野への適甩も検討されている。そして、これらの中には、実用化に近いものもある。

ところで、これらデバイスの量産に際しては、ディスプレイ分野においても、またメモリー等のデバイス分野においても生産性面、コスト面等から周知のように使用される基板の大面積化が必須である。

これに対して従来の対向ターゲット式スパッタ装置では、以下の問題がある。大面積の基板をカバーするためにその対向間隔を広げるとプラズマ拘束用の対向方向の磁界が低下して対向スパッタが機能しなくなるので、本質的に対向方向にその間隔を広げる事は出来ない問題がある。そして、現状では磁界発生手段に永久磁石を用いる場合その間隔は高々 2 0 c m程度に限定されるので、基板を静止した状態で成膜する場合はこれ以下の大きさの基板に限定される問題がある。また、基板を移動しながら成膜するインライン方式であれば、 X方向具体的には対向方向に移送し、これと直角の Y 方向のターゲット長を広げることで大面積基板に対応できる力この場合はターゲットが非常に細長い形状となり、ターゲットが高価となる外、ターゲットの均一な冷却が困難となり、生産性が制約される問題、ターゲットが材料によっては途中で折れ易く、取扱レ、性が悪い等の問題がある。発明の開示

本発明はかかる問題の解決を目的としたもので、力かる問題がなく大面積基板を処理できる対向ターゲット式スパッタ装置を«することを目的とするもので、具体的にはインライン方式で上述の問題なく使用できる対向ターゲット式スパッタ装置を、さらには基板が静止した状態でも大面積の基板が処理できる対向ターゲット式スパッタ装置をすることを目的とするものである。

上述の目的を達成するため、本発明の第 1の態様によれば、冷却手段を備えたバッキング部の前面に矩形状のターゲットを取着したターゲットモジュールと、前面にターゲットモジュールが取着されるモジュール取着部を備え、該モジュール取着部の周囲に永久磁石を対向方向の磁界を発生するように収納する磁石収納部を有するュニット支持体と、前記磁石収納部に収納された前記永久磁石と、を有する対向ターゲットュニットの対を、ターゲットが所定の対向空間を隔てて対向するように配置した対向式スパッタ部を備え、対向式スパッタ部の対向空間の側面に対面するようにその側方に配置された基板上に成膜するようにした対向ターゲット式スパッタ装置において、前記ュニット支持体の前記モジュール取着部を、ターゲット面および基板面に平行な横方向においてターゲットモジュールを個々にシールして取着できるようにした複数の取着区画に分割すると共に、各取着区画にこれに応じた所定長のタ一ゲットモジュ, 一ルを取着して、前記横方向に並べて設けられた複数のターゲットモジュールからなる合成ターゲットにより前 tat方向の基板の膜形成領域をカバーするようにしたことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置が、 Siヰされる。

また、上述の目的を達成するため、本発明の第 2の態様によれば、所定の対向空間を隔てて一対のターゲットを対向させると共に、該ターゲットの周囲に対向方向の磁界を発生するように永久磁石を配した対向式スパッタ部を備え、該対向式スパッタ部の対向空間の側面に対面するようにその側方に配置された基板上に膜形成するようにした対向ターゲット式スパッタ装置において、複数の該対向式スパッタ部を、該対向式スパッタ部の結合される側のターゲットを夫々の面に取着した板状の中間ュニット支持体の周囲に対向方向の磁界を発生するように永久磁石を配置した構成で、ターグットを含めた全体の厚さを両側の対向式スパッタ部の膜形成領域が合わさって中間ュニット支持体の基板側の側方において所定の膜厚の膜を形成できる厚さ以下とした中間ターゲットュニットにより結合することにより、複数の該対向式スパッタ部の膜形成領域が対向方向に合成されて一つの膜形成領域を形成するようにした合成対向式スノ、 °ッタ部を備えたことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置、が提供される。なお、上述した本発明の第 2の態様においては、前記合成対向式スパッタ部の両端の端部ターゲットュニットが、冷却手段を備えたバッキング部の前面に矩形状のターゲットを取着したターゲットモジュールと、前面にターゲットモジュールが取着されるモジュ一ノレ取着部を備え、該モジュール取着部の周囲に永久磁石を対向方向の磁界を発生するように収納する磁石収納部を有するュニット支持体と、前記収納部に収納された前記永久磁石とからなり、前記中間ターゲットュニットが冷却手段を備えた中間ュニット支持体の両面にタ一ゲットが取り付けられた中間ターゲットモジュールと、該ターゲットの外周に沿って対向方向の磁界を発生するように配置された永久磁石とカらなる構成が、端部及び中間のターゲットュニットが全体としてタ一ゲットに垂直方向の寸法換言すればュニット厚みが薄くなり、中間ターゲットユニットの側方での両側のスパッタ部の膜形成領域の重なり度合いを大きくできる点、スパッタ部をコンパクトな箱型構成できる点から好ましい。

また、前記所定の膜厚は、必要な膜厚分布等から決められる力均一性という面からは必要な膜形成領域の平均膜厚以上であることが好ましい。なお、この中間ターゲットュニットの側方での膜は、その両側のスパッタ部からの飛来粒子が重なり合って形成される。そして各スパッタ部の膜厚は、その中心部で厚く、これから遠ざかるにつれて次第に薄くなる。従って、平均膜厚を得るには、中間ターゲットユニットの側方で両側のスパッタ部の最大膜厚の 50%以上の膜厚になるように重なり合うようにすれば十分であると考えられる。

また、上述の目的を達成するため、本発明の第 3の態様によれば、上述の第 2の態様において、前記端部ターゲットユニットが、ユニット支持体の前記モジュール取着部を、ターゲット面および基板面に平行な横方向においてターゲットモジュールを個々にシールして取着できるようにした複数の取着区画に分割すると共に、各取着区画にこれに応じた所定長のターゲットモジュールを取着して、前記横方向に並べて設けられた複数のターゲットモジュールからなる合成ターゲットモジュールを前記ュニット支持体上に取着したュニットであり、前記中間ターゲットュニットが、冷却手段を備えた中間ュニット支持体の両面にターゲットが取着された所定長の複数個の中間ターゲットモジュールをそのターゲットが連接するように前 |¾¾方向に並べてその合成長が前記端部ターゲットュニットの横方向の合成長と同じ長さになるようにすると共に、その並設した中間ターゲットモジュールの外周に沿って対向方向の磁界を発生するように永久磁石を配置した合成中間ターゲットュニットである構成とした、前述の第 1の態様と組合せた対向ターゲット式スパッタ装置、が^される。

本発明の第 1の態様による対向ターゲット式スパッタ装置は、ュニット支持体の Y 方向具体的には横方向の長さを、基板の Y方向の長さ以上の長さとし、ュニット支持体のモジュール取着部を適当な長さの複数の取着区分に分け、各取着区画にターゲットモジュールを取着して複数のターゲットモジュールが連なった合成ターゲットを搭載してなる対向ターゲットユニットを対向酉己置したものである。この構成によれば、長大な長さのターゲットを用いることなく、複数の適当な所定長のターゲットモジユールを連ねた合成ターゲットにより実効的にターゲットの長さを長くすることができる。従って、本第 1の態様によれば、ターゲットを長大化したことによる作業性の劣化、コスト上昇、冷却の不均一の問題を回避しつつ、基板の大面積ィヒに対応した対向ターゲット式スパッタ装置をできる。更に、長さで規格ィ匕したターゲットモジュールとすることにより、限られた規格長さのターゲットとバッキング部を用意すればよく、それらの製作費、保全管理、予備品等の面で大きな効果が得られる。

本発明の第 2の態様による対向ターゲット式スパッタ装置は、複数の対向式スパッタ部を、両面にそれぞれのスパッタ部の一方のターゲットが取着された中間ターゲットユニットにより結合して一つの膜形成領域を形成するようにした合成対向式スパッタ部を配置せしめたものである。この構成によれば、限られた対向間隔の対向式スパッタ部し力形成できない永久磁石を用いて実効的に対向方向の長さに制限のない膜形成領域を有する合成対向式スパッタ部を実現することができ、静止した状態の X方向具体的には対向方向に長ヽ大面積の基板に対して均一な厚さの成膜を行うことのできる対向ターゲット式スパッタ装置を提供できる。

本発明の第 3の態様は、上述の第 2の態様と第 1の態様を組み合わせたもので、横方向（Y方向）の長さにも対向方向（X方向）の長さにも本質的な制限がなく、静止した状態で大面積の基板に成膜できる対向ターゲット式スパッタ装置を提供するものである。

以上、本発明は、プラズマによる下層のダメージが少ないことで注目されている対向ターゲット式スパッタ装置で実現が困難とされていた大型ィヒを可能とするものであり、半導体デバイスの製造、液晶ディスプレイ、有機 E Lディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの製造、更にはプラスチックフィルムに I T O膜等の高機能性膜を形成した機能性フィルムの製造等に広く適用できるものである。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の第 1の実施の形態の一部を断面図にて示す斜視図である。第 2図は、本発明の第 1の実施の形態のターゲットュニットの概略斜視図である。第 3図は、第 2図の A— A線での断面図である。

第 4図は、本発明の第 1の実施の形態に用いる補助電極の斜視図である。

第 5図は、本発明の第 1の実施の形態に用いたュニット支持体の平面図である。第 6図は、本発明の第 2の実施の形態の一部を断面図にて示す斜視図である。第 7図は、本発明の第 2の実施の形態に用いられる中間ターゲットュニットの概略斜視図である。

第 8図は、第 7図の B _ B線での断面図である。

第 9図は、本発明の第 3の実施の形態の斜視図。

第 1 0図は、本発明の第 3の実施の形態に用いられる中間ターゲットュニットの概略斜視図である。

第 1 1図は、第 1 0図の C— C線での断面図である。

第 1 2図は、第 1 0図の D— D線での断面図である。

第 1 3図は、本発明の実施の形態の変更例を示す断面図である。第 1 4図は、本発明の実施の形態の変更例を示す断面図である。

第 1 5図は、本発明の実施の形態の変更例を示す断面図である。

第 1 6図は、本発明の成膜実施例 1の膜厚分布のグラフである。

第 1 7図は、本発明の成膜実施例 2の膜厚分布のグラフである。

第 1 8図は、従来の箱型対向式スパッタ部の斜視図である。発明を実施するための最良の形態

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

[第 1の実施の形態] '

第 1図は、本発明の第 1の実施の形態に係る箱型対向ターゲット式スパッタ装置を示す、部分的に断面図を含む斜視概略図である。本実施の形態の箱型対向式スパッタ部（以下、箱型スパッタ部と略称する。 ) 70は、ターゲットユニット 100a、 100bを直方体状の枠体 71の図で左右の対向側面 71a、 71bに気密に取着し、基板 20に面する図で下側の開口側面 71f以外の側面 71c〜71e (図で手前側及び奥側の側面 71c、 71dは図示無し）を遮蔽板 72c〜72e (図で手前側の側面 71cの遮蔽板 72cは図示無し）で気密に遮蔽して、開口側面 71fのみが開口し、その他は密閉された内部が対向空間 120の箱型構成としたものである。

ターゲットユニット 100a、 100bの対向する面側には、 Y方向に並べられてそれぞれ 2 枚ずつターゲット 100aい 10032 : 1001^、 100b ₂ (100b₂は図示なし）が取り付けられている。また、ターゲットュニット 100a、 100bには主として X方向の磁界を形成するための永久磁石 130a、 130bと、マグネトロンモードの磁界を調整するための永久磁石 180a. 180bとが装着されている。永久磁石 130a、 130bと 180a、 180bとは、固定板 132a、 132b と 182a、 182bを用いてそれぞれ収納部内に固定されている。ターゲットュニット 100a、 100bの背面には、永久磁石 132a、 132bと永久磁石 182a、 182bとを磁気的に結合するためのポール板 191a、 191bが設置されている。ポール板 191a、 191bには、冷却水の供給管と排水管を通すための開口 193a (図示なし）、 193bが開設されている。

ターゲットュニット 100a、 100bの前方 (本明細書においては、前方とは対向するターゲットの対向空間 120の側を意味し、後方とはその反対側を意味する）には、後述の第 4図に示すそれぞれ電子を吸収するための銅管からなる "U" の字状の補助電極（第 1図では見易くするため本体部の図示省略）が設置されており、この補助電極の脚部 201bヽ 201c (201cは図示なし) は遮蔽板 72eから引き出されている。

本実施の形態の対向したターゲットュニット 100a、 100bは、枠体 71に一体的に取付' 取外し可能なユニット構成になっている。

第 2図は、本実施の形態に用いたターゲットュニットの斜視図であり、第 3図は第 2図での A— A線での断面図である。第 2図、第 3図は、ターゲットユニット 100aの図であるが、ターゲットユニット 100bは磁界発生手段の永久磁石 130aと磁界調整手段の永久磁石 180aの磁極 N、 Sの配置が逆になる点を除いてこのターゲットュニット 100a と同じ構成であり、その詳細図は省略する。

第 2図に示されるように、ターゲットユニット 100aは、ユニット支持体 150aのフランジ 155aにより枠体 71に着脱可能に取り付けられる構成となっている。そして、本実施の形態においては、ターゲットユニット 100aは、以下のように支持体モジュールと 2つのターゲットモジュールとのモジユーノレ構成になっており、支持体モジュールのュニット支持体 150aにはターゲットモジュール 200_{a i}、 200a₂が Y方向に連なるように取り付けられている。ターゲットモジュール 200aい 200a₂は、バッキング部 113aい 113a₂とその表面上に固着されたターゲット 110_{3 ι}、 110a₂とから構成される。バツキング部 113_{3 l}、 113a₂は図のようにタ一ゲット 110aい 110a₂と同じ形状の取着面を備え、その内部には図に点線で示すように冷却溝 161aい 161a₂を形成する隔壁 162aい 162a ₂が設けられており、ここに冷却ジャケット 160aい 160a₂が構成されている。冷却溝 161a_{l N} 161a₂は、その両端部が冷却水の供給 ·排水の行われる接続口 163_{3 l}、 163a₂に接続されている。また、冷却溝 161aい 161a₂は、可能な限り広くターゲット 110aい 110a₂の裏面をカバーできるように形成されている。

第 3図に示すように、前面にターゲット 110_{a i}、 110a₂が固着されたバッキング部 113aい 113a₂は、支持体モジュールのユニット支持体 150aの前面に設けられたターゲットモジュールを取り付けるモジュール取着部の凹部 152aにその周辺部で一定間隔のボノレト 111aにより、 Oリング 116^、 116a₂を用いて気密に、交換可能に取り付けられている。

冷却ジャケット 160aい 160a₂は、バッキング部 113aい 113a₂の厚い板状体からなるバッキング本体 114aい 114a₂の後部に隔壁 162aい 162a₂を備えた段付凹部を形成し、この段部に接続口 163aい 163a₂を形成したバッキング蓋体 115aい 115a₂を溶接して段付凹部を密閉することにより形成されている。なお、バッキング部 1133ぃ 113a₂、隔壁 162^、 162a₂は熱良導材、具体的には本例では銅により形成されている。また、図示省略したが、接続口 163aい 163a₂にはユニット支持体 150aに設けた貫通孔 154aを通して接続具を介して合成樹脂のチューブを配管し、冷却ジャケット 160aい 160a₂に冷却水を通すことができるようにしてある。

そして、このバッキング部 113aい 113a₂の前面にターゲット 1103ぃ 110a₂を熱良導性の接着材（たとえばインジウム）で接着して、ターゲットモジュール 200aい 200a ₂ とする。このターゲットモジュール 2003ぃ 200a₂は、真空シーノレ用の Oリング 1163ぃ 116a₂により冷却ジャケット 160_{a i}、 160a₂が真空側 (対向空間 120側）から遮断されるようにして、下記に詳述する支持体モジュールのモジュール取着部の凹部 152aにボルト 111aによりこれとバッキング部 1133ぃ 113a₂の後面が直接接するように取着される。以上のように構成されたことにより、 2個のターゲットモジュール 200aい 200a₂のターゲット 110_{a i}、 110¾が連なって実効的に Y方向に長大な合成ターゲットの使用が可能になり、この方向の寸法の大きい基板への成膜を行うことが可能になる。従って、 X 方向に基板を搬送しながら成膜を行うインライン方式により、 Y方向の大きレ、具体的には横方向の広レ、長尺の連続フイルム、あるレ、は横方向の広レ、大面積の枚葉のウェハ、ガラス等の基板に対して成膜を行うことが可能になる。そして、ターゲットモジユール 2003ぃ 200a₂毎に独立した冷却ジャケット 160aい 160a₂が設けられており、ターゲット 110_{a i}、 110a₂毎に独立して冷却されるので、冷却むらなく効果的な冷却を行うことができる。従って、大きな電力を投入できるので、生産性を向上できる。なお、各冷却ジャケット 160aい 160a₂に独立して冷却水を供給することができる力投入電力が小さく、換言すれば膜形成速度が小さく、大きな冷却が必要ない場合等は状況に応じてターゲットモジュール 200aい 200a₂の 2個の冷却ジャケット 160aい 160a₂を配管で直列接続として、一方の冷却ジャケットの排水を他方の冷却ジャケットへ供給するようにして、配管系統を簡略化することもできる。

本実施の形態では、ターゲットの実効的な Y方向の寸法を大きくしたものであるが、必要な場合には後述する磁界調整手段の永久磁石 180aを用いることにより合成タ一ゲットの Y方向のエロージョンを調整可能で、この方向の膜厚分布を調整することができる。

支持体モジュールは、熱良^、本例ではアルミニウムのブロックから切肖 IJ加:!:により図示のように成形された一体物のユニット支持体 150aからなる。そして、その取付部のフランジ 155aにおいて電気絶縁材、本例では耐生樹脂からなるパッキン 156a 及び真空シール用の Oリング 117a、 118aを介して枠体 71に一定間隔の電気絶縁性のスリーブ付のボルト 112aにより電気絶縁されて気密に取り付けられている。

ユニット支持体 150aは、第 2図に示すように、外形は直方体の支持本体部 151aの図で下面の後面側に枠体 71への取り付け用の所定幅のフランジ 155aを突設した構成となつている。そして、支持本体部 151aの前面（図で上面）には、ターゲットモジユーノレ. を取り付けるモジュール取着部の凹部 152aが形成され、凹部 152aを囲む周壁部 153aには磁界発生手段の永久磁石 130aを収納する収納部 131aが大気側の後面（図で下面）側から穿設されている。

ところで、このモジュール取着部の凹部 152aは、 2個のターゲットモジュールが取り付けられるように、第 5図に示すようになつている。すなわち、凹部 152aのモジュ一ル取着部の底面を Y方向において二つの区画に分割し、この各区画にバッキング部 113aい 113a₂の背面にセットする Oリング 116aい 116a₂のシール面 119aい 119a₂を形成して、ターゲットモジュールを独立して個々にシールして取着できる取着区画としてある。従って、この各取着区画にターゲットモジュールを取着することにより複数のターゲットモジュールが Y方向に連なった合成ターゲットモジュールが構成できる。第 5図では、図面の簡略化のため、取付用のボルト孔は図示省略した。なお、本実施 .. の形態では、周壁部 153aの前方（図で上方）側端面をターゲットモジュールのバツキング部 113aい 113a₂の庇部とターゲット 110aい U0a₂の端部が覆っている。この構成においては、この庇部とその上のタ一ゲット端部が従来の電子反射手段と同じ作用をするが、後述の支持部材を介してバッキング部に取り付けた従来の電子反射手段と異なり、このターゲット端部が直接バッキング部 113aい U3a₂の庇部に接着されるので非常によく冷却され、大きな電力が投入できるので全体として生産性が向上する効果が得られる。さらにターゲット周囲の構成が非常に簡素となり、コスト的にも大きな利点がある。ただし、このターゲット端部で電子反射機能を持たせる構成は、磁性林のターゲットの場合にはマグネト口ンモードの磁界の形成が難しい。かかる場合も含めて、ターゲット 110aい 110a₂の周縁部の前面近傍にマグネトロンモードの磁界をより確実に形成できるようにする必要がある場合には、周壁部 153aとの重なり部のバッキング部 113aい 113a₂の庇部とターゲット 110aい 110a₂の端部を削除し、かつ、周壁部 153aすなわち永久磁石 130aの磁極端を高くしてその前方に電子反射板を設けた従来の電子反射手段の構成として、永久磁石 130aの前方側磁極端面が槽内側にターゲット 110a ₁、 110a₂前面より少し突き出すようにすることが好ましレ、。

また、ュニット支持体 150aの支持本体部 151a後面側の中央部には Y軸に平行に、磁界調整手段の永久磁石 180a (第 1図参照）を取り付けるための溝部が所定深さにターゲット 110aい 110a₂のほぼ全長に渡るように穿設されている。なお、この溝部には全溝部を埋めるように永久磁石（180a)を設置じても良く、又間隔を置いて設けてもよい。磁界調整手段の永久磁石 (180a)と磁界発生手段の永久磁石 130aとは、固定板 (182a)、 132aを介してポール板 191aにより磁気的に連結されている。ポール板 191aは強磁性体からなり、ターゲットユニット（100b) のポール板 (191b) と図示が省略された、例えば遮蔽板 (72c, 72dまたは 72e)上を全面的覆う強磁性体からなる板状の連結板により磁気的に結合される。また、ポール板 191a— 191b間の磁気的結合のための連結板は、真空槽 10の槽壁 11と枠体 71との間に挿入された、枠体 71の開口部を狭めない開口が形成された板状体であってもよい。なお、ポーノレ板 191aの取り付けは、永久磁石 130a、 180aの磁力で十分に安定して保持できるので、これらの磁力のみで可能であるが、安全のため電気絶縁性のスリーブ付のビス等で固定することもできる。ポール板 191aは、ターゲットユニット 100aからは電気絶縁材からなる固定板 (182a) 、 132aにより電気的に絶縁されており、例えば接地電位に保持されている。

収納部 131aは、第 3図に示すように、槽外の大気側から磁界発生手段の永久磁石 130a を出し入れできるように、大気側に開口した所さの溝穴から構成されており、永久磁石 130aはこの収納部 13 laの溝穴に図示の磁極配置で挿着される。永久磁石 130aは、本例では所定長、所定幅の板状のアルニコ等市販の永久磁石を用い、所定数個の永久磁石 130aをターゲット 110_{3 ι}と 110a₂とで構成される合成ターゲット（すなわち 110_{3 ι} +110a₂の仮想ターゲット）の外周部に沿って配設し、電気絶縁材、本例では薄い樹脂板からなる固定板 132aを接着して固定してある。

また、永久磁石 130aは、前述の第 1図に示す通り、上記の配置構成により、プラズマを閉じ込める磁界として、対向するターゲットュニット 100bの永久磁石 130bと共同して対向空間（対向する一対の合成ターゲッ卜によって形成される空間） 120を囲繞する X方向の対向モードの磁界を形成する。また、永久磁石 130aにより、あるいは第 1図に示される永久磁石 180a及びポーノレ板 191aと共同して、ターゲット 110_{3 ι}と 110a₂とによって構成される合成ターゲットの永久磁石 130a上に位置する端部表面からその中央部寄りの表面に向かう円弧状のマグネトロンモードの磁界を合成ターゲット（iio_{a i} + 110a₂) の周辺に沿って生ずる。そして、前者の対向モードの磁界で合成ターゲットの中心部のスパッタが、後者のマグネトロンモードの磁界では合成ターゲットの周辺部のスパッタが主として支配され、全体として電子反射手段として作用する外周に沿った前述の端部を除いたターゲットの全表面に渡ってほぼ均一なスパッタが実現される。

上述したように、本実施の形態では、マグネト口ンモードの磁界を全体的に強めるように磁界調整手段の永久磁石 180aが配置され、固定板 132aと同じ薄、樹脂板からなる固定板 182aを接着して固定してある。この磁界調整手段によりターゲット 110_{3 ι}、 110a₂からなる合成ターゲットの周辺部の前面近傍のマグネトロンモードの磁界を調整できるので、対向モードの磁界と独立にマグネト口ンモードの磁界で支配されるターゲットの周縁部のプラズマ拘束を調整でき、ターゲットのエロージョンの均一化、更には形成される薄膜の Y方向の膜厚分布の均一化が実現できる。

ところで、箱型スパッタ部では、開放型に比べて、箱型空間内への電子の閉じ込めが強く、ターゲットの材料等により場合により開口部からのエネルギーを失った熱的電子の流出が生じると言う問題が起こる。これに対処するために、本実施の態様では、対向空間のプラズマ空間から直接電子を吸収する補助電極が、第 1図においてはその脚部 201bのみし力示さなかった力その脚部を遮蔽板 72eの貫通部でこれに溶接して気密に取り付けて、対向空間に位置するように設けられている。第 4図は、補助電極が取り付けられた状態を示す遮蔽板 72eの斜視図である。本実施の態様の補助電極は、熱的電子が滞留し易い電子反射手段となる前述の合成ターゲットの端部に対応するように、銅製の管体からなる本体部 201aと脚部 201b、 201cとを有する、 "U"の字状の管状電極 201によつて構成されており、その脚部の一部は遮蔽板 72eから外部へ即ち大気中に導出されている。そして、第 1図では図を見易くするため図示されていないが、本体部 201aは、対向空間 120内においてターゲット 110aい 110a₂と 110bい 110b₂の第 1図で下方の端部、脚部 201b、 201cは同図で前後の端部に沿ってその前方近傍にそのターゲット面に平行に配置されている。管状電極 201には、遮蔽板 72eと同じ陽極電位 (接地電位）が印加されており、対向空間内に発生した熱的電子を含む過剰電子を吸収する。管状電極 201には冷却水が循環されており、強制冷却されている。

なお、補助電極の配置、形状は図示された例に限定されない。要は熱的電子の滞留し易い個所付近に電極が配置されていればよい。この補助電極を設けると、電子の滞留に伴う発光が非常に減少することが確認され、基板の成膜中の温度上昇も抑制されることが確認された。

以上説明したように、ターゲットユニット 100aは、ユニット支持体 150aに二つのターゲットモジユーノレ 200aい 200a₂を並べて設置した構成となっている。そして、ターゲットユニット 100aは、取付用のフランジ部 155aを枠体 71に電気絶縁材、具体的には耐熱性樹脂からなるパッキン 156a、真空シール用 Oリング 117a、 118aを介して一定間隔の電気絶縁材からなるスリーブ（図示省略）を用いてボノレト 112aにより取り付けることにより、第 1図に示されるように枠体 71に電気的に絶縁された状態で気密に設置され、以下の箱形スパッタ部 70が構成される。

すなわち、この箱型スパッタ部 70は、直方体状の構造材（本例ではアルミニウム）からなる枠体 71の側面 71a、 71bに前記のターゲットユニット 100a、 100bを上述のように枠体 71と電気絶縁して気密に取着し、基板 20に対面する下面の開口部となる側面 71f を除いてその他の側面 71c〜71eに遮蔽板 72c〜72eを Oリング（図示省略）を介してボルト（図示省略）により気密に取着して閉鎖した構成となっている（側面 71c、 71 d及び遮蔽板 72cは図示なし）。なお、遮蔽板 72c〜72eは耐熱性があり、真空遮断できれば良く、その材は限定されず、通常の構造材が適用でき、本例では枠体 71と同じ軽量なアルミニウムを用いた。なお、遮蔽板 72c〜72eは、必要に応じて、その外側に冷却管等を設けて冷却する。

そして、この箱型スパッタ部 70は、その開口部が真空槽 10に臨むように枠体 71の図で下側の開口側面 71fで真空槽 10の槽壁 11にボルトにより気密に取り付けられる。従つて、真空槽 10と枠体 71とは取り付けボルトにより電気的に接続されている。本実施の形態の対向ターゲット式スパッタ装置は、基板ホルダー 21上に基板 20を静止状態に保持しつつ膜形成する構成のものである力搬送手段により基板を対向方向に移動させながら成膜を行うィンライン方式を採用することもできる。この真空槽 10の側面の一つには図示省略したが公知のロードロック室が接続され、図示されなヽ基板搬入 ·搬出手段により基板 20を基板ホルダー 21上へ供給 Z搬出できるように構成されている。以上の構成において、箱型スパッタ部 70内では合成ターゲットのそれぞれのターゲット 110_{a i}と 110bい 110a₂と 110b₂ (110b₂は図示なし）が所定間隔で対向し、かつ合成ターゲットに対するプラズマの拘束磁界の基本構成も前述の第 1 8図すなわち従来例と同じであり、よってスパッタ ¾ を真空槽 10の槽壁 11を陽極として、ターゲットユニット 100a、 100bを陰極としてそれらの適所に接続して、 Ar等のスパッタガスを導入しつつスパッタ電力を供給することにより従来例と同様にスパッタ成膜が行われる。そして、後述の成膜実施例に示す通り、期待通りの広い範囲で成膜でき、膜形成領域が基板の横方向の長さに基本的に制限のない対向ターゲット式スパッタ装置が実現される。

[第 2の実施の形態]

第 6図は、本発明の第 2の実施の形態に係る箱型対向ターゲット式スパッタ装置を. 示す、部分的に断面図を含む斜視概略図である。本実施の形態の箱型スパッタ部 70は、両端部のターゲットュニット 100a、100bを直方体状の枠体 71の図で左右の対向側面 71a、 71bに気密に取着し、基板 20に面する図で下側の開口側面 71f以外の側面 71c〜71e (図で手前側及び奥側の側面 71c、 71dは図示無し）を遮蔽板 72c〜72e (図で手前側の.側面 71cの遮蔽板 72cは図示無し）で気密に遮蔽して、開口側面 71fのみが開口するように構成すると共に、遮蔽板 72eに絶縁プレート 331を介してターゲット 100a、 100bの中間位置にこれらのそれぞれと対向して対向式スパッタ部を形成するタ一ゲット 110g、 110h を両面に有する中間ターゲットュニット 300を設け、ターゲットュニット 100a— 100b 間に形成される 2つの対向空間 120い 120₂の対向式スパッタ部が結合して一つの膜形成領域を形成した合成対向式スパッタ部が構成されるようにしたものである。

合成対向式スパッタ部の対向方向の两端に位置する端部のターゲットュニット 100a、 100bは、前述した第 1図のターゲットュニットとターゲットモジュールが第 1図の合成ターゲットモジュールでなく、従来例と同じ 1個である点を除いて基本的に同じ構成であり、各部材の符号も第 1図と同じ符号としている。従って、その詳細な説明は省略し、以下、要点のみとする。すなわち、その対向する面側には、それぞれ同じ大きさの矩形状の 1個のターゲット 110a、 110bが取り付けられている。また、ターゲットュニット I00a、 100bには主として X方向の磁界を形成するための永久磁石 130a、 130b と、マグネトロンモードの磁界を調整するための永久磁石 180a、 180bとが装着されており、固定板 132a、 132bと 182a、 182bを用いてそれぞれ収納部内に固定されている。ターゲットュニット 100a、 100bの背面には、永久磁石 130aと 180a、永久磁石 130bと 180b とを磁気的に結合するためのポール板 191a、 191bが設置されている。ポール板 191a、 191bには、冷却水の供給管と排水管を通すための開口 193a (図示なし）、 193bが開設されている。

中間ターゲットュニット 300は、両側にターゲットが取着される平行な面を有するタ一ゲットと同じ矩形状の厚い板状体からなり、内部に冷却ジャケット（第 6図では見易くするために図示省略）が形成された中間ユニット支持体 301の対向空間 120い 120 ₂に対向する面にターゲット 110g、 110hを取着した中間ターゲットモジュールと、中間ュニット支持体 301の他の 4側面に取着した X方向具体的には対向方向の磁界を発生する永久磁石 130cを保持する磁石保持手段の磁石保持具 311と磁石保持箱 314〜316 (314、 316は図示なし）とこれに保持された永久磁石 130cとからなるものである。そして、この中間ターゲットュニット 300のターゲット 110g、110hの表面以外の露出面は、スパッタされないように、図示のようにシールド板 338でカバーされている。シーノレド板 338は遮蔽板 72eに直接取り付けられている。中間ターゲットュニット 300が取着される遮蔽板 72eには、中間ユニット支持体 301内の冷却ジャケットに冷却水を循環させるための配管用の貫通孔 76が開けられている。また、本実施の形態においても、各ターゲット 100a、 100g、 100h、 100bの端部の前方近傍には、それぞれ電子を吸収するための補助電極（図の簡略化のため対向空間内は図示省略）が設置されており、この補助電極の脚部 201b、 201c (201cは図示なし）が遮蔽板 72eから引き出されている。

ターゲット 110aとターゲット 110gとは従来と同様の所定距離隔てて対向して対向空間 12(^を形成しており、それぞれの端部の背面には各ターゲットの外周に沿って永久磁石 130a、 130cが装着されている。同様に、ターゲット 110bとターゲット 110hとは対向して対向空間 120₂を形成しており、それぞれの端部の背面には各ターゲットの周辺に沿って永久磁石 130b、 130cが装着されている。ここで、永久磁石 130cはターゲット I00g、 lOOhに共通であり、永久磁石 130aと 130c、及び永久磁石 130bと 130cは、互いに異極同士が向き合うように配置されている。従って、中間ターゲットュニット 300の両側の対向空間 120い 120₂からなる各対向式スパッタ^には所定の対向モ一ドの磁界が形成されて、該空間内へのプラズマの閉じ込めが行われる。同時に、各ターゲットモジュールのそれぞれの外周に沿って永久磁石が配備されていることにより、各ターゲットの周辺部の表面近傍には円弧状のマグネト口ンモードの磁界が形成される。なお、本実施の態様では、中間ターゲットュニット 300との整合等に便利なようにターゲットュニット 100a、 100bにそのマグネトロンモード磁界を調整する磁界調整手段の永久磁石 180a、 180bが設けてあるが、これは調整の必要がなければ省略できる。

" 対向空間 120ぃ 120₂の二つの対向式スパッタ部が統合された合成対向式スパッタ部の下方には、真空槽 10が配置されており、真空槽 10の槽壁 11にはこの合成対向式スパッタ部の図で下面に対向する部分に開口が設けられている。その開口の下方の真空槽

10内には基板 20がセットされる基板ホルダー 21が設けられている。そして、図示省略したが、前述の第 1の実施の態様と同様に、真空槽 10の図で前後の一方の側にはロードロック室が接続され、基板 20を出し入れできるようになつている。

端部のターゲットユニット 100a、 100bは、前述の通り、耐熱 I"生樹脂からなるパツキン 156a、 156bを介して枠体 71の側面 71a、 71bに取着されており、枠体 71の側面 71c〜71e には、遮蔽板 72c〜72e (側面 71c、 71d、遮蔽板 72cは図示なし）が取着され、遮蔽板 72e の真空側に後述するように耐熱性樹脂等からなる絶縁プレート 331を介して中間ターゲットュニット 300が気密に取着されて、箱型スパッタ部 70が構成されている。箱型スパッタ部 70は、枠体 71をボルトにより真空槽 10の槽壁 11に取り付けることにより、真空槽 10に取着される。ターゲットユニット 100a、 100b, 遮蔽板 72c〜71e及び真空槽 10 と枠体 71とは Oリングを介してそれぞれ気密に取り付けられており、対向空間 120 i、 120₂及び真空槽 10内は大気側から遮断されている。

対向空間 120ぃ 120₂からなる各対向式スパッタ部ではこれに対面する図では直下の基板 20の膜形成領域では、対向するターゲット表面のスパッタによって生成されたスパッタ粒子が飛来して堆積することにより成膜が行われる。このとき、中間ターゲットュニット 300の側方図では下方の領域にもスパッタ粒子は飛来し、対向空間直下の領域より薄くはあるものの成膜がなされる。すなわち、対向式スパッタ部の膜形成領域は、開口部に対面する部分のみでなく、その周辺も含み、その開口部の中心部でほぼ同じ堆積速度であり、ほぼ均一な膜厚の膜が堆積されが、この中心部から遠ざかるに従って堆積速度が次第に低下し、同時に形成される膜厚は低下するが、膜は堆積される。従って、中間ターゲットュニット 300直下の領域では、両側の各対向式スパッタ部において生成されたスパッタ粒子が重なり合って合成した成膜が行われる。そこで、スパッタ条件と中間ターゲットュニット 300の X方向の厚さ具体的にはターゲット 110g、 110hの表面間寸法を適切に選択することにより、対向空間 12(^及び 120₂の各対向式スノ、ッタ部直下の領域に形成される膜の厚さを中間ターゲットュニット 300直下の領域に形成される膜の厚さとをほぼ均等にすることができ、 X方向の膜厚のばらつきを抑えて基板 20上にほぼ均一の厚さに成膜を行うことができると考えられる。すなわち、本実施の形態によれば、中間ターゲットュニットによりその両側の対向式スパッタ部を統合した合成対向式スパッタ部により、均一な膜厚の膜形成領域を実効的に X方向具体的には対向方向に拡大することができ、この方向の寸法に制限のない大面積の基板上に静止状態で成膜を行うことが可能になる。

第 7図は、中間ターゲットユニット 300の斜視図であり、第 8図は、第 7図の B- B線での断面図である。ただし、第 8図では、中間ターゲットユニット 300の遮蔽板 72eへの取着状態が分かるように、遮蔽板 72e及び絶縁プレート 331と共に示す。第 8図に示されるように、中間ュニット支持体 301は両面にターゲット取着面を形成した熱伝導性の良い銅製の厚い板状体からなり、その内部には隔壁 304によって区画された冷却溝 303からなる冷却ジャケット 302が形成されている。冷却溝 303の両端には接続口 305が形成されており、ここに接続されたチューブにより冷却水の供給■排水が行われる。第 7図、第 8図に示されるように、中間ュニット支持体 301の両側のターゲット取着面にはターゲット 110g、 110hが例えばインジウムを用いて接着されている。中間ュニット支持体 301の残りの 4側面には、磁石収容用溝 306が穿設されている。その 4側面の内の大気側側面 (第 7図、第 8図の上方の側面）を除く 3側面の磁石収容用溝 306には永久磁石 130cを収納した磁石保持手段の磁石保持箱 314〜316 (316は図示なし）がビス 334 により取り付けられている。

中間ュニット支持体 301の大気側側面には永久磁石 130cを収納する磁石保持手段と外部の遮蔽板 72eへ気密に取り付ける外部接続部と兼ねた磁石保持具 311が取り付けられている。磁石保持具 311は、永久磁石 130cを X方向具体的には対向方向に保持する段付き凹部を有する本体部 312と、その段付き凹部に嵌め込まれる蓋体部 313とによって構成される。段付き凹部の背面と側部の前端面はシールできるようになっており、磁石保持具 311の本体部 312と蓋体部 313とは永久磁石 130cを X方向に保持した状態でボルト 335によって中間ユニット支持体 301に気密に取り付けられている。そして、絶縁プレート 331を介して磁石保持具 311を絶縁性スリ一ブ付のポノレト 336により遮蔽板 72e に取り付けることにより、中間ターゲットユニット 300は、遮蔽板 72eから電気絶縁されて遮蔽板 72eに支持される。磁石保持具 311と絶縁プレート 331とには、冷却水供給用のチューブを通すための貫通孔 317、 332が開けられている。また、絶縁プレート 331 にはスパッタ電源の配線を磁石保持具 311の蓋体部 313に設けた配線接続部 318に接続するための貫通孔（図示なし）が設けられている。これらの貫通孔と中間ユニット支持体 301の冷却ジャケット 302は、 Oリング 341〜343により真空側と遮断されている。なお、磁石保持具 311と磁石保持箱 314〜316 (316は図示なし）は、軽量なアルミニゥム合金製である。

磁石保持具 311と磁石保持箱 314〜316に収納される永久磁石 130cは、ビス 334やボルト 335あるいは冷却水用のチューブを通すことができるように加工されている。

[第 3の実施の形態]

第 9図は、本発明の第 3の実施の形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置の箱型スパッタ部 70を示す、その基板側— (真空槽側)から見た斜視概略図である。第 9図に示すように、直方体状の枠体 71の 1側面 71fは基板側に面した所定の大きさの開口部となつており、この開口部を挟む対向する 2つの側面に第 1図の第 1の実施態様と同じ構成のターゲットュニット 100aと 100bが取着されている。枠体 71の残りの 3側面は遮蔽板 72c〜72eにより閉鎖されている。この端部のターゲットュニット 100aと 100bには前述の通りに合成ターゲットを構成するそれぞれ 2枚のターゲット 110aい 110a₂ (いずれも図示なし）； 1101^、 110b₂が取着されている。なお、ターゲットユニット 100aと 100bの背面にはポール板 191a、 191bが取り付けられている。

開口部に対向する奥側の側面の遮蔽板 72eには、それぞれのターゲットが連なるように並設された 2個の端部の中間ターゲットュニット 300^ 300₂からなる合成中間ターゲットユニット 300。が以下のように取り付けられている。なお、各端部の中間ターグットュニット 300い 300₂は磁石保持手段の磁石保持箱の配置が一部異なる点を除いて前述第 2の実施の態様の中間ターゲットュニット 300と同じ構成である。すなわち、中間ターゲットュニット 300ぃ 300₂のそれぞれの中間ュニット支持体 301ぃ 301₂の両側のターゲット取着面にはターゲット 110hい 110_{g l} ； 110h₂、 110g₂が取着されている。そして合成中間ターゲットュニット 300。は図示のように端部の合成ターゲットを備えたターゲットユニット 100a、 100bの中間位置にこれらと平行に設けられている。従つて、 2個のターゲットが Y方向具体的には横方向に並んだ 2対の合成ターゲットが装備されており、この各対で構成される合成ターゲットからなる 2つの対向式スパッタ部が合成中間ターゲットュニット 300。の両側に形成され、これら対向式スパッタ部が合成中間ターゲットュニット 300。により統合された合成対向式スパッタ部が装備されたことになる。

ターゲットュニット 100aと 100bは、前述のように、第 1図〜第 3図を参照して説明した第 1の実施の形態のそれと同等の構成を有するものであるので詳細は省略し、以下本実施の形態の中間ターゲットュニットについてその詳細を説明する。

第 1 0図は、端部の 2個の中間タ一ゲットュニット 300ぃ 300₂を備えた合成中間ターゲットユニット 300。の斜視図であり、第 1 1図、第 1 2図は、第 1 0図の C- C線と D- D線での断面図である。第 1 1図、第 1 2図に示されるように、中間ユニット支持体 301ぃ 301₂の内部には隔壁 30^、 304₂によって区画されたジグザグの冷却溝 303ぃ 303₂が備えられており、ここに冷却ジャケット 302い 302₂が形成されている。冷却溝 303い 303 ₂の両端には接続口 305い 305₂が形成されており、ここに接続されたチューブにより冷却水の供給 '排水が行われる。第 1 0図〜第 1 2図に示されるように、中間ユニット支持体 301い 301₂の両面のターゲット取着面にはそれぞれターゲット 110_{g l}、 U0h ₁； 110g₂、 110h₂が例えばインジウムを用いて接着されている。中間ユニット支持体 301 ^ 301₂の互いに接する側面換言すれば結合する側面を除く 3側面には、磁石収容用溝306い 306₂が穿設されている。その 3側面の内の大気側側面 (第 1 0図の上方の側面）を除く 2側面の磁石収容用溝 306い 306₂には永久磁石 130cをターゲットに垂直な方向に収納する磁石保持箱 314ぃ 315 J ; 315₂、 316₂がビス 334により取り付けられている。中間ュニット支持体 301ぃ 301₂の大気側側面には永久磁石 130cを収納する磁石保持手段と外部の遮蔽板 72eへ取り付ける外部接続部とを兼ねた磁石保持具 311い 311₂が取り付けられる。磁石保持具 311ぃ 311₂は、永久磁石 130cをターゲットに垂直方向の磁界を発生するように保持する段付き凹部を有する本体部 _{312 ι}、 ₃₁2₂と、その段付き凹部に嵌め込まれる蓋体部 313ぃ 313₂とによって構成される（第 1 1図においては図の簡匕のため段付き凹部が単なる凹部として示されている）。磁石保持具 311ぃ 311₂ の本体部 312ぃ 312₂と蓋体部 313ぃ 313₂とは永久磁石 130cを保持した状態でボルト 335 によって中間ュニット支持体 301ぃ 301₂に気密に取り付けられている。磁石保持具 311 い 311₂には、冷却水の給排用のチューブを通すための貫通孔 317い 317₂が開けられ、その蓋体部 313い 313₂の上面にはスパッタ電源の配線を接続する配線接続部 318い 318 ₂が設けられている。また、中間ユニット支持体の冷却ジャケット 302ぃ 302₂は、磁石保持具 311ぃ 311₂の本体部 312ぃ 312₂の背面に配置された Oリング 341ぃ 341₂及び本体部 312ぃ 312₂の大気側面（図の上側）に配置された Oリング（図示なし;第 8図の Oリング 342に相当）により真空側と遮断されている。そして、磁石保持具 311ぃ 311 ₂は第 2の実施の態様と同様に絶縁プレートを介して電気絶縁性のスリーブ付きのボルト（図示なし）により遮蔽板 72eに取り付けられる。これにより、端部中間ターゲットュニット 300ぃ 300₂を Y方向に並設した合成中間ターゲットュニット 300。は、遮蔽板 72eに電気絶縁状態で支持されることになり、第 9図に示される箱型スパッタ部 70 が組み立てられる。なお、図示は省略されているが、第 2の実施の態様と同様に遮蔽板 72eには対向空間内の過剰電子を吸収するための補助電極が各合成ターゲットの端部の前方近傍に位置するように設けられている。

このように組み立てられた箱型スパッタ部 70では、第 9図に示されるように、ターゲット llOa^ 110a₂ (いずれも図示なし）とターゲット 110_{g l}、 110g₂とが対向する対向空間 12(^からなる対向式スパッタ部が、またターゲット 1101^、 110b₂とターゲット 110h_{1 N} 110h₂とが対向する対向空間 120₂からなる対向式スパッタ部が形成される。そ. して、対向空間 ^(^からなる対向式スパッタ部においては、 Y方向に並べられたターゲットによって構成される合成ターゲット（110_{a i}+110a₂及び 110_{g l}+110g₂) の外周部力ら発する X方向の磁界によって対向空間 120 を囲繞する対向モードの磁界が形成され、また対向空間 120₂からなる対向式スパッタ部においては、 Y方向に並べられたタ一ゲットによって構成される合成ターゲット（l iob i +i iobs及び l io^ +i ioi の外周部から発する X方向の磁界によって対向空間 120,を囲繞する対向モードの磁界が形成される。同時に、各合成ターゲットにおいては、その外周に沿って周縁部に換言すれば各ターゲットにおいて他のターゲットと瞵接している辺を除く各辺の外周に沿った周縁部にマグネトロンモードの磁界が形成される。

そして、この箱型スパッタ部 70は、第 1、第 2の実施の形態の場合と同様に、その開口部が真空槽に臨むように枠体 71の図で上側の開口側面でボルトを用レ、て真空槽の槽壁に気密に取り付けられる。従って、真空槽と枠体 71とは取り付けボノレトにより電気的に接続される。真空槽内には、前述の実施の態様と同様に、上記開口部に対向するように基板がセットされて膜形成がわれる。その際、第 2の実施の態様で述べたように、合成中間ターゲットュニット 300。の直下の領域にも各対向式スパッタ部の各対向空間 120₁ 120₂で生成されたスパッタ粒子の両方からの回り込みにより対向空間 120ぃ 120₂の真下の領域と同等の膜厚の膜形成が可能であり、大面積の基板に対しても全面ほぼ均一の膜厚に成膜を行うことができる。

第 3の実施の形態では、合成中間タ一ゲットュニット 300。を 1個設けて対向式スパッタ部を 2個形成し、 Y方向にターゲットを 2枚ずつ並べるものであった力タ一ゲットユニット 100a、 100b間に配置される合成中間ターゲットユニット 300₀を 2個以上として、又は/及び、 Y方向に並べるターゲット数を 3以上としてより広い基板に対して成膜を行えるようにすることもできる。並べる中間ターゲットュニットゃターゲットの個数は任意に選択することができ、従って基板の横方向にも縦方向に本質的に寸法の制限のない大面積基板が処理できる対向ターゲット式スパッタ装置が得られる。第 1 3図は、 Y方向に 3枚のターゲットを並べる場合の合成中間ターゲットユニット 300。の構成を示す断面図である。この場合、端部中間ターゲットユニット

との間に中央部中間ターゲットュニット 300₃が配置されて合成中間ターゲットュニット 300₀が構成される。端部の中間ターゲットュニット 300!と 300₂とは、第 1 1図に示した同一参照符号のュニットと同等の構成を持つものであるのでその詳細な説明は省略する。中央部の中間ターゲットユニット 300₃の中間ユニット支持体 301₃の内部には端部のものと同様に隔壁 304₃によって区画された冷却溝 303₃が備えられており、ここに冷却ジャケット 302₃が形成されている。冷却溝 303₃の両端には接続口 305₃が形成されており、ここに取着されたチューブにより冷却水の供給 ·排水が行われる。

中央部の中間ュニット支持体 301₃の X-Z平面に平行な側面具体的には端部の中間ュニット支持体 301 iと 3012の側面と接合する側面には永久磁石は配置されない。この中間ュニット支持体 301₃の X-Y平面に平行な側面具体的には外部への接続部となる側面ならびにこれに対向する側面には磁石を収容するための磁石収容用溝（図示なし）が形成されている。そして、中間ユエット支持体 301₃の大気側側面酒の上側の側面）には、端部の中間ターゲットユニット 300ぃ 300₂と同様に、永久磁石 130cを収納する磁石保持手段と外部の遮蔽板へ取り付ける外部接続部を兼ねる磁石保持具 311₃が取り付けられる。磁石保持具 311₃は、段付き凹部を有する本体部 312₃と、その段付き凹部に嵌め込まれる蓋体部 313₃とによって構成される（第 1 3図においては段付き凹部が単なる凹部として示されている）。磁石保持具 311₃の本体部312₃と蓋体部313₃とはポノレト 335によって中間ユニット支持体 301₃に取り付けられている。磁石保持具 311₃には、冷却水供給用のチューブを通すための貫通孔 317₃が開けられ、その蓋体部 313₃の上面にはスパッタ電源の酉を接続する酉接続部 318₃が設けられている。また、中間ュニット支持体 301₃の冷却ジャケット 302₃は、磁石保持具 311₃の本体部 312₃の背面に配置された Oリング 341₃及び本体部 312₃の大気側面（図の上側）に配置された Oリング (図示なし;第 8図の Oリング 342に相当）により真空側と遮断されている。そして、磁石保持具 311₃は、磁石保持具 311ぃ 311₂と共に絶縁プレートを介してボルトにより遮蔽板に取り付けられる。

合成中間ターゲットュニット 300₀と対向配置されるターゲットュニット 100a、 100b の支持体モジュールにはそれぞれ 3個のターゲットモジュールが配置される。この場合両側に配置されるターゲットモジュールは、第 2図、第 3図に示されるターゲットモジュール 2003ぃ 200a ₂と同様に構成され、真中のターゲットモジュールは、 Z- X平面と平行な 2側面で他のターゲットモジュールと接合し、残りの 2側面 (X-Y平面と平行な側面)でのみ支持本体部の周壁部と接触するように構成される。なお、合成中間タ一ゲットユニットは、図示してないが、全て第 2の実施の態様と同様にそのターゲット面を除く露出面にはこれをカバーするようにシーノレド板が配置される。

第 1〜第 3の実施の形態の対向タ一ゲット式スパッタ装置は、いずれもターゲットが非磁性体の場合であつたが、ターゲットが磁性体である場合には、ターゲットが対向モードの磁界を形成するための永久磁石の磁極上を覆わないようにすることが望ましい。更にターゲットの周辺部上（ターゲットを Y方向に並べる場合には Y方向に並べられたターゲットによって構成される合成ターゲットの周辺部上）には電子反射手段を設けることが望ましい。第 1 4図は、ターゲットが磁性体である場合のターゲットュニット 100aの断面図であり、第 1 5図は、ターゲットが磁性体である場合の中間ターゲットュニットの断面図であって、いずれも Y方向に 2枚のターゲットを並べる場合の例である。

第 1 4図において、第 3図に示した第 1の実施の形態の部分と対応する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。第 1の実施の形態の場合には、ターグットモジュール 200aい 200a₂のバッキング部 113aい 113a₂には、支持本体部 151aの周壁部 153a上を覆う庇部が形成されてレ、たが、第 1 4図に示す例ではこの庇部はなくなつており、バッキング部 113_{a i}、 113a₂は直方体状に形成されている。そして、支持本体部 151aの周壁部 153a上には図示のように電子反射手段 170aが取着される。この電子反射手段 170aは、ターゲット 110aい 110a₂の周辺部に臨む幅の電子反射プレート部 171a を、断面が " L" 字状の熱良導体の銅からなる取着部 172aで支持した構成となっている。電子反射プレート部 171aは、磁界発生手段の磁極を兼ねるように、強磁性体例えば鉄板を用いて形成される。

第 1 5図において、第 1 2図に示した第 3の実施の形態の部分と対応する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。第 3の実施の形態の場合には、中間ユニット支持体 301 i、 301₂の 3側面には磁石収容用溝 306 ,、 306₂が穿設されていたが、第 1 5図の例では中間ュニット支持体 301ぃ 301₂には磁石収容用溝が形成されておらず、中間ユニット支持体 301い 301₂は直方体状の形状を有している。永久磁石 130cを収納する磁石保持箱 31 、 316₂のそれぞれの両端面には、図示のように電子反射手段 170cが取着される。この電子反射手段 170cは、ターゲットの周辺部に臨む幅の電子反射プレート部 171cを、板状の熱良導体の銅からなる取着部 172cで支持した構成となつている。電子反射プレート部 171cは、磁界発生手段の磁極を兼ねるように、強磁性体例えば鉄板を用いて形成される。

第 1 5図には示されていないが、磁石保持具 311ぃ 311₂と磁石保持箱 315い 315₂ (第 1 1図参照）のそれぞれの両端面にも電子反射手段 170cが取着される。これにより、ターゲット 110_{g l}と 110g₂及びターゲット 1101^と 110h₂によって構成される合成ターゲット（110_{g l} +110g₂及び 1101^ +110112) の周辺部が電子反射手段 170cに覆われたことになる。

次に、第 1及び第 2の実施の態様の対向ターゲット式スパッタ装置を用いて実際に成膜した成膜実施例を示す。

[成膜実施例 1 ]

第 1図に示した第 1の実施態様の合成ターゲットを備えた対向ターゲット式スパッタ装置において、 5個のターゲットモジュールを Y方向すなわち横方向に並設して、その横方向の合成ターゲットの全長が 1300mmとし、そのターゲット間の対向間隔を 90瞧とした。そして、ターゲット端からの距離 80隱の位置に基板ホルダーを配置し、基板ホルダー上にガラス基板を横方向に並べ、金属酸化物のターゲットを用いて、両方の合成ターゲットには共通の電源から電力を並列に供給して、ガラス基板上に金属酸化物膜を最大膜厚が 1 μ ΐη以上になるように成膜して触針 ϊζ殳差計で膜厚を測定して膜厚分布を評価した。

膜厚分布の測結果を第 1 6図に示す。この膜厚分布は、ターゲット間の中心に対応する位置での Υ方向の膜厚分布を示す。膜厚はセンター（図の測定位置 7 ) での膜厚を基準として 100%とし、各測定位置で測定した測定値を基準に対する比（％) で示した。なお、測定位置は Υ方向に 10cm間隔の位置とした。

第 1 6図のグラフより、広レ、 lm幅においても平均に対して ± 10%の均一な膜が得られることが確認、できた。このデータは全く膜厚調整用のマスク等による膜厚分布調整を施していないものであり、センター部付近にマスクを設けてこの部分の膜厚を下げる等の膜厚分布調整を行うことにより、更に厳しい ±5%等の要求にも対応できることがわかる。従って、合成ターゲットにより、透明導電性フィルム等の機能性フィルムの製造等に必要な広い幅の基板にィンライン式で連続的に成膜できる対向ターゲット式スパッタ装置が実現される。

匪実施例 2 ]

第 6図に示した第 2の実施の態様の合成対向式スパッタ部を備えた対向ターゲット式スパッタ装置において、 8インチウェハへの成膜が可能なように、 Z方向が 100画で Y 方向が 315瞧のターゲットを用いるようにすると共に、中間ターゲットュニットの厚さすなわち両面のターゲットの面間距離が 60瞧で、各ターゲットの対向間隔 145画として、 X方向力 50隱で Y方向力 315瞧の開口面積の合成対向式スパッタ部とした。なお、端部のターゲットュニットは、第 2の実施の態様で磁界調整用の永久磁石 180a, 180bを省略したものとした。

この対向ターゲット式スパッタ装置を用いて、ターゲットからの距離が 100隱の位置に 8ィンチのウェハをセットし、金属酸化物のタ一ゲットを用いて、端部ターゲットュニット及び中間ターゲットユニットに共通のから電力を並列に供給して、ウェハ上に金属酸化物膜を最大膜厚が 1000A以上になるように成膜して触針式段差計により膜厚を測定して膜厚分布を評価した。

fl莫厚分布の測果を第 1 7図（a ) 、 ( b ) に示す。 ( a ) 図は、 X方向すなわち対向方向の膜厚分布で、各膜厚は開口のこの方向の中心線上で 10瞧間隔で測定した測定値である。（b ) 図は、 Y方向すなわち横方向の膜厚分布で、各膜厚は開口のこの方向の中心線上で 10瞧間隔で測定した測定値である。測定位置 6が開口のセンタ一位置である。膜厚は開口のセンター位置での膜厚を基準として 100%とし、各測定位置で測定した測定 ί直を基準に対する比（％) で示した。

図のダラフより、両方向の膜厚分布とも 8ィンチのウェハでも平均値の ± 10%以内になることが確認できた。また、 6インチのウェハであれば ±5%以内と非常に均一な分布が得られることがわかる。更に、膜厚調整用のマスク等を設けることにより、均一性は更に向上できる。このように合成対向式スパッタ部により従来不可能であった対向方向の膜形成領域の拡大が可能となり、半導体デバイスの製造に要求される静止した状態での大面積の基板への成膜ができる対向ターゲット式スパッタ装置が実現される。

Claims

請求の範囲

1 . 冷却手段を備えたバッキング部の前面に矩形状のターゲッ卜を取着したターゲットモジユーノレと、

前面にターゲットモジュールが取着されるモジュール取着部を備え、該モジュール取着部の周囲に永久磁石を対向方向の磁界を発生するように収納する磁石収納部を有するュニット支持体と、

前記磁石収納部に収納された前記永久磁石と、

を有する対向ターゲットュニットの対を、ターゲットが所定の対向空間を隔てて対向するように配置した対向式スパッタ部を備え、対向式スパッタ部の対向空間の側面に対面するようにその側方に配置された基板上に成膜するようにした対向ターゲット式スパッタ装置において、

前記ュニット支持体の前記モジュール取着部を、ターゲット面および基板面に平行な横方向においてターゲットモジュールを個々にシールして取着できるようにした複数の取着区画に分割すると共に、各取着区画にこれに応じた所定長のターゲットモジュ一ルを取着して、前記横方向に並べて設けられた複数のターゲットモジュールからなる合成ターゲットにより前記横方向の基板の膜形成領域をカバーするようにしたことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

2. 請求項 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記対向式スパ.ッタ部が、直方体状の枠体を備え、該枠体の基板と対面する開口側面に隣接して対向する

2側面のそれぞれに前記対向ターゲットユニットが取着され、前記枠体の残りの 3側面が閉鎖された箱型対向式スパッタ部であることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

3 . 請求項 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記磁石収納部の対向側端面上を覆うようにターゲットが設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

4. 請求項 3に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記磁石収納部の対向側端面上を前記バッキング部の端部に形成された突起部が覆っており、その突起部上を覆ってタ一ゲットが設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

5 . 請求項 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記磁石収納部の対向側端面上に電子を反射する電子反射手段が設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

6 . 請求項 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、電子を吸収する補助電極が各対向するターゲット間の各対向空間に設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

7. 請求項 6に記載の対向ターゲット ^スパッタ装置において、電子を吸収する補助電極が前記磁石収納部の対向側端面沿って、その前方近傍に設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

8 . 請求項 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記対向ターゲットュニットの永久磁石が対向方向の対向モードの磁界とターゲット面の周縁部近傍に円弧状のマグネト口ンモードの磁界を生ずるように配置されていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

9. 請求項 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記ユニット支持体に主としてマグネト口ンモードの磁界を調整する磁界調整手段を設けたことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 0. 所定の対向空間を隔てて一対のターゲットを対向させると共に、該ターゲットの周囲に対向方向の磁界を発生するように永久磁石を配した対向式スパッタ部を備え、該対向式スパッタ部の対向空間の側面に対面するようにその側方に配置された基板上に膜形成するようにした対向ターゲット式スパッタ装置において、複数の該対向式スノ、。ッタ部を、該対向式スパッタ部の結合される側のタ一ゲットを夫々の面に取着した板状の中間ュニット支持体の周囲に対向方向の磁界を発生するように永久磁石を配置した構成で、ターゲットを含めた全体の厚さを両側の対向式スパッタ部の膜形成領域が合わさつて中間ュニット支持体の基板側の側方にぉレ、て所定の膜厚の膜を形成できる厚さ以下とした中間ターゲットュニットにより結合することにより、複数の該対向式スパッタ部の膜形成領域が対向方向に合成されて一つの膜形成領域を形成するようにした合成対向式スパッタ部を備えたことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 1 . 請求項 1 0に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記合成対向式スパッタ部の両端の端部ターゲットュニットが、冷却手段を備えたバッキング部の前面に矩形状のターゲットを取着したターゲットモジュールと、前面にターゲットモジユールが取着されるモジュール取着部を備え、該モジュール取着部の周囲に永久磁石を対向方向の磁界を発生するように収納する磁石収納部を有するュニット支持体と、前記収納部に収納された前記永久磁石とカゝらなり、前記中間ターゲットユニットが冷却手段を備えた中間ュニット支持体の両面にターゲットが取り付けられた中間ターグットモジュールと、該ターゲットの外周に沿って対向方向の磁界を発生するように配置された永久磁石とからなることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 2. 請求項 1 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記合成対向式スパッタ部が、直方体状の枠体を備え、該枠体の基板と対面する開口側面に隣接して対向する 2側面のそれぞれに前記端部ターゲットュニットが取着され、前記枠体の残りの 3側面が閉鎖された箱型対向式スパッタ部であり、前記枠体の基板と対面する開口側面に対向した側面を閉鎖する閉鎖板に前記中間ターゲットュニットが保持されていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 3. 請求項 1 2に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記端部タゲットユニットが、ユニット支持体の前記モジユーノレ取着部を、ターゲット面および基板面に平行な横方向におレ、てターグットモジュールを個々にシールして取着できるようにした複数の取着区画に分割すると共に、各取着区画にこれに応じた所定長のターゲットモジュールを取着して、前記横方向に並べて設けられた複数のターゲットモジユールからなる合成ターゲットモジュールを前記ュニット支持体上に取着したュニットであり、前記中間ターゲットユニットが、冷却手段を備えた中間ユニット支持体の両面にターゲットが取着された所定長の複数個の中間ターゲットモジュールをそのターゲットが連接するように前記横方向に並べてその合成長が前記端部ターゲットュニットの横方向の合成長と同じ長さになるようにすると共に、その並設した中間ターゲットモジュールの外周に沿って対向方向の磁界を発生するように永久磁石を配置した合成中間ターゲットュニットであることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 4. 請求項 1 3に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記合成中間タ —ゲットュニットは、並設方向両端の端部の中間ターゲットモジュールでは中間ュニット支持体のターゲット取着面および他の中間ターゲットモジュールと接する側面以外の大気側側面を含む 3側面に永久磁石を対向方向の磁界を生ずるように保持する磁石保持手段が配置され、更に端部の両中間ターゲットモジュールの間に中央部の中間ターゲットモジュールを有する場合は該中央部の中間ターゲットモジュールでは中間ュニット支持体の大気側側面と該大気側側面に対向する側面とに永久磁石を対向方向の磁界を生ずるように保持する磁石保持手段が配置され、前記磁石保持手段内に永久磁石が収納されていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 5. 請求項 1 0に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記中間ターグットュニットは、中間ターゲットモジュールの中間ュニット支持体のターゲット取着面以外の 4側面に永久磁石を対向方向の磁界を生ずるように保持する磁石保持手段が配置され、前 ta¾石保持手段内に永久磁石が収納されていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 6. 請求項 1 4に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、中間ターゲットモジュールの外部への接続部となる大気側に配置された前記磁石保持手段は、永久磁石を一定方向に保持する凹部を備え、凹部の背面と凹部の側部の前端面でシールできるようにした本体部と、本体部の凹部上を覆う蓋体部とを有し、凹部背面で中間ュニット支持体の側面に、蓋体部の前面で外部に気密に取り付けできる外部接続部になつており、この外部接続部を介して中間ュニット支持体の冷却手段への接続ならびにターゲットへの接続をできるようにしたことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 7. 請求項 1 0に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記所定の膜厚が膜形成領域の平均膜厚以上であることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 8. 請求項 1 4に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記磁石収納部の対向側端面上および前記磁石保持手段の対向方向の両側面上を覆うようにターゲットが設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

1 9. 請求項 1 8に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記磁石収納部の対向側端面上および前記磁石保持手段の対向方向の両側面上を前記バッキング部または前記中間ュニット支持体の端部に形成された突起部が覆っており、その突起部上を覆ってターゲットが設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

2 0. 請求項 1 4に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記磁石収納部の対向側端面上および前記磁石保持手段の対向方向の両側面上に電子を反射する電子反射手段が設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

2 1 . 請求項 1 0に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、電子を吸収する補助電極が各対向するターゲット間の各対向空間に設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

2 2. 請求項 2 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記補助電極が前記磁石収納部の対向側端面および前記磁石保持手段の対向方向の両側面に沿って、その前方近傍に設けられていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

2 3. 請求項 1 0に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記永久磁石が対向方向の対向モードの磁界とターゲット面の周縁部近傍に円弧状のマグネトロンモ一ドの磁界を生ずるように配置されていることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。

2 4. 請求項 1 1に記載の対向ターゲット式スパッタ装置において、前記ュニット支持体に主としてマグネト口ンモードの磁界を調整する磁界調整手段を設けたことを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。