WO2006097994A1

WO2006097994A1 - スパッタリング装置

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Publication number: WO2006097994A1
Application number: PCT/JP2005/004474
Authority: WO
Inventors: Toyoaki Hirata; Masami Nakasone
Original assignee: Thin-Film Process Inc.
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21
Also published as: JPWO2006097994A1; TWI322832B; TW200643204A; US20080308417A1

Abstract

　スパッタリング装置は、ターゲットが取り付けられてカソードを構成するターゲットホルダー4a,4bと、基板8を保持する基板ホルダー30と、ターゲットの表面側に磁界を発生させる磁石51a,51bとを備える。ターゲットホルダー4a,4bのバッキングプレート42に直流電源6からの電圧を印加してプラズマを発生させる。拘束されて高密度となったプラズマによる加熱によって溶融しない導電性材料でアノード9を形成する。アノード9は、アース電位に接続すると共に、少なくともその一部を、プラズマが拘束される領域またはその領域の近傍に配置する。スパッタリング中に、ターゲットから出た電子がプラズマで加熱されているアノード9の加熱部分からアース電位に流れ、常に直流電源回路を閉じた状態にできる。高価なパルス電源を用いたり、防着板を用いることなく、簡単な構成で、容器内での異常放電を防止できる。

Description

明細書

スパッタリング装置

技術分野

[0001] 本発明は、真空容器内にターゲットと基板を配置して、ターゲットに電圧を印加させて発生するプラズマにより基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング装置に関する背景技術

[0002] スパッタリング装置には、ターゲットと対向して基板が配置されるマグネトロンスパッタ装置や、 2枚のターゲットを対向させて配置させ、このターゲットから離れた位置に基板が配置される対向ターゲット型のスパッタリング装置などがある。

[0003] これらのスパッタリング装置では、基板に、 SiO膜、 Si N膜、 SiON膜等の絶縁膜や

2 3 4

ITOdndium Tin Oxide)膜などの導電性膜を形成する。

[0004] スパッタリング装置では、内部が減圧される容器内に、ターゲットと、ターゲットが取り付けられるターゲットホルダーと、ターゲットの背面側に配置される磁石と、ターゲットから離間されて配置される基板とが配置される。そして、前記ターゲットホルダーに直流電源による電圧を印加することによりターゲットの表面側にプラズマを発生させ、磁石による磁界によってプラズマを拘束させて、基板上に薄膜を形成するようになつている。

[0005] 上記したスパッタリング装置は、直流反応性のスパッタリング装置であり、一般には、ターゲット周囲に設けるシールドカバーや成膜室となる容器内壁面をアース電極とし、この容器内壁面とは電気的に絶縁されたターゲットホルダーを力ソードとして直流電源回路を構成している。

[0006] そして、スパッタリング装置では、 Arガスなどの不活性ガスをターゲットに向けて供給しながら、ターゲットホルダーと容器内壁面またはシールドカバーのアース電極に直流電源力電力を供給することにより、電圧が印加されたターゲットの上面側で、不活性ガスをイオン化してプラズマを発生させる。そして、このプラズマによりターゲットをスパッタして、基板の表面にターゲットの組成に対応した組成の薄膜を形成する。このとき、ターゲットの裏面側に配設される磁石によりプラズマがターゲットの近くで拘束され、この拘束されたプラズマによりターゲットをスパッタする。

[0007] 特に、基板に絶縁性の酸ィ匕膜を形成する場合には、基板の近くに酸素ガスなどの反応性ガスを導入して、スパッタされたターゲット原子と酸化反応させた後、基板に絶縁膜を形成する。

[0008] しかし、直流反応型のスパッタリング装置では、スパッタリングによる薄膜形成を行つているうちに、容器内壁面及びシールドカバーにもターゲット原子及び反応ガスによる絶縁性の薄膜が徐々に形成されていき、容器内の放電電圧が上昇していく。特に、容器内壁面に形成される薄膜の絶縁性が上昇するにつれて、アース電極となるこの容器内壁面が最終的に完全に絶縁されてしまうことになる。このように、アース電極が絶縁されてしまうと、スパッタリング中に、アーク放電などの異常放電が生じてしまうこととなる。

[0009] このような異常放電を防止する手段としては、例えば特許文献 1に示すように、直流パルス電源を用いたものが提案されている。このノルス電源を用いた手段は、直流電源によって、ターゲット側の電極に、マイナス電位を印加するとともに、間欠的に、このターゲット側の電極の正電位側ピークが容器側のアース電極の電位よりも正電位側となるようにターゲット側電極に電圧を印加させる。そして、スパッタリングによりタ一ゲットの表面に局所的に形成された絶縁膜にチャージアップされている電荷を、タ一ゲット側電極へのピーク電圧の印加により、定期的に中和して、異常放電の発生を防止するようにしている。

[0010] また、容器の内壁面やシールドカバーをアース電極とせず、棒状のアノードを容器内でターゲットから離れた位置に別途配置させ、このアノードをプラズマから隔離するように、アノードのプラズマ側に防着板を設けて、アノードへの薄膜形成を抑制して、異常放電を防止することも考えられる。

[0011] 特許文献 1 :特開平 7-243039号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] しカゝしながら、パルス電源を用いて異常放電を防止する場合、パルス電源は通常の直流電源に比べてコストが高い。また、用いるターゲットの種類に応じて、周波数やパルス幅の設定を行わなくてはならず、条件の設定が難しく煩雑な作業となる。また、ターゲットに正電位のノルスを印加すると、スパッタリングに対するパワー損失が発生し、成膜速度が、ターゲットに正電位のパルスを印カロしない場合と比較して一般的に

1/3以下となって非常にスパッタ効率が悪くなり、量産に対して不利となる。

[0013] さらに、パルス電源を用いる場合でも、最終的には、チャージアップされている電荷の中和ができなくなり、容器内で異常放電が生じてしまう。

[0014] また、防着板を用いる場合には、ターゲットの外方にアノードと防着板とを配置するスペースを要するので、容器が大きくなつてしまう。さらに、防着板を設けても、スパッタされたターゲット原子が防着板のアノード配置側に回り込むので、スパッタリングを繰り返すうちに、アノードの表面にも絶縁膜が形成されて異常放電が生じてしまう。

[0015] 本発明は、高価なパルス電源を用いたり、防着板を用いることなぐ簡単な構成で、容器内での異常放電を確実に防止できるスパッタリング装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0016] 本発明は、スパッタリング装置における異常放電を防止できるようにしたものである。特に、直流反応型のスパッタリング装置における異常放電を確実に防止できるようにしたものである。

[0017] 本発明のスパッタリング装置は、ターゲットが取り付けられて力ソードを構成するターゲットホルダーと、ターゲットから離間して基板を保持する基板ホルダーと、これらホルダ一が内部に配置される容器と、ターゲットの表面側に磁界を発生させる磁石とを備える構成のものである。さらに、本発明のスパッタリング装置は、前記ターゲットホルダ一に直流電源からの電圧を印加するともに、ターゲットの表面側に不活性ガスを供給することによりプラズマを発生させ、磁石によって発生する磁界によってプラズマを拘束させる。磁界により拘束されたプラズマは高密度に拘束され、ターゲットをスパッタし、スパッタされたターゲット原子を基板表面に堆積させて基板上に薄膜を形成する。

[0018] このようなスパッタリング装置において、本発明は、拘束されたプラズマによる加熱によって溶融しない導電性材料で形成されるアノードをアース電位に接続すると共に、少なくともその一部を、プラズマが高密度に拘束される領域またはその領域の近傍に配置することを特徴とする。

[0019] アノードに用いる材料としては、 1000°C以上の融点を有する導電性材料で、例えば、モリブデン (融点 2620°C)、タングステン (融点 3410°C)、タンタル (融点 2996°C)などが挙げられる。

[0020] アノードが配置されるプラズマ拘束領域は、高密度のプラズマにより非常に高温状態となつており、この領域に配置されるアノードは、プラズマにより高温に加熱される。アノードにおける高温に加熱された部分は、容器内に反応性ガスが供給されていても、反応性ガスと反応できないのでアノードの加熱部分には、絶縁膜が形成されない

[0021] 従って、アノードの加熱部分以外の露出面に酸ィ匕膜などの絶縁膜が形成されても、加熱部分には、絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、常にァノードの加熱部分から接地される。その結果、容器内壁面に絶縁膜が形成されても、本発明のアノードを設けることにより、スパッタリング中、常に直流電源回路を閉じた状態にできる。

[0022] 本発明のアノードは、細幅の長尺部材カも構成することが好ましい。例えば、高融点の導電性材料力なる細幅で厚みの薄い長尺な板部材 (例えば、幅 lcm、厚み lmm)を用いてアノードを形成することができる。細幅で厚みの薄!、長尺な板部材は、幅 lcm以下、厚み lmm以下とすることが好ましい。この場合、この長尺板部材の先端部をターゲット近くのプラズマ拘束領域またはこの領域の近傍に配置させた状態で、他端を、例えば、容器内壁面などに接続させ、容器内壁面を介してアース電位に接続する。

[0023] なお、アノードは、細幅板状ではなぐ線状体を用いることもできる。線状体を用いる場合には、線径は、 lmm以下とすることが好ましい。プラズマで加熱するアノードは、その断面積をあまり大きくしてしまうと、プラズマで加熱した熱がアノードの加熱していない側に向けて逃げてしまい易くなる。このように、熱が逃げてしまうと、プラズマで加熱する部分の温度が低くなり、酸化しやすくなる。そこで、アノードの厚みや幅を小さくしたり、線径を細くしたりして、アノードの断面積を小さくすることによりアノードの加熱状態を維持できる。

[0024] また、アノードは、プラズマが拘束される領域に対するアノードの位置を調整する位置調整機構を備えるようにすることが好ま U、。

[0025] この場合、アノードは、プラズマ拘束領域に一端が配置される細幅長尺板状の第一部材と、第一部材が位置調整可能に取り付けられ、一部がアース電位に接続される板状の第二部材とを備える構成とすることができる。

[0026] アノードを、第一部材と第二部材で構成する場合、第一部材は、高融点の導電性材料力もなる細幅で厚みの薄い長尺な板部材 (例えば、幅 lcm以下、厚み lmm以下、長さ 10cm以下)を用い、第二部材は、第一部材と同じ材質または第一部材よりも低融点の導電性材料の板状部材を用いることができる。第二部材は、第一部材と同じ幅を有する長尺な板状部材を用いてもょ、し、第一部材よりも表面積の大きヽ部材を用いてもよい。

[0027] さらに、第一部材には、プラズマ側に配置される部分力も離れた位置、即ち、第二部材と当接される部分に、ボルトが挿通されるボルト揷通孔を形成する。そして、第二部材における第一部材との当接面に、前記ボルトが挿通される長孔を形成することが好ましい。第一部材のボルト揷通孔と、第二部材の長孔と、ボルト及びナットにより位置調整機構を構成する。

[0028] 第一部材と第二部材を用いる場合、第二部材を容器内壁面や、ターゲットホルダ一と絶縁されて配置されるターゲットのシールドカバーに接続しておく。このシールドカバーは導電性材料で形成される。そして、容器壁またはシールドカバーをアース電位に接続する。

[0029] そして、第一部材のボルト揷通孔を第二部材の長孔に位置合わせした状態で、ボルトを双方の孔に揷通させて、ボルトにナットを取り付けて仮止めしておく。次に、第一部材の先端部がターゲット近くの所定の位置になるように、第一部材を長孔に沿つて位置調整した後、ボルトとナットを本締めして、第一部材を第二部材に固定する。

[0030] 第一部材と第二部材を有するアノードは、スパッタリング中に、第一部材の先端部

1S プラズマにより加熱され、ターゲットから出た電子が、第一部材の先端部から第二部材を介してアース電位側に流れるようになって、る。

[0031] また、第一部材と第二部材を有するアノードは、第一部材は、第二部材へ固定され、ボルト揷通孔を有する固定部と、固定部の幅より幅が小さい細幅部とが連続して形成され、この細幅部の先端が先細り状となるように形成してもよ!/、。

[0032] 第一部材の先端部を先細り状に形成することにより、電子がこの先細りの部分に集中しやすくなる。

[0033] また、第一部材は、第二部材へ固定され、ボルト揷通孔を有する固定部と、固定部の幅より幅が小さい細幅部とが連続して形成され、この細幅部の先端部に、導電性の網状体を設けるように構成してもよい。この場合、網状体は、網を形成する線の一部につ、て、先端がプラズマが発生して、る方に向けて突出するように形成することが好ましい。

[0034] このように、第一部材の先端部に網状体を設けることにより、電子が網状体の線の先端部に集中しやすくなる。

[0035] なお、プラズマが拘束される領域に対するアノードの位置を調整する位置調整機構は、スパッタリング装置の外部から、アノードの位置を調整できるようにしてもよい。位置調整機構は、スパッタリング装置の外部にアノードの位置を調整する操作部を設けるとともに、装置内が目視できるように装置のケーシングに覼き窓を設けることが好ましい。

[0036] 本発明のスパッタリング装置のアノードは、対向ターゲット型のスパッタリング装置にも、マグネトロンスパッタリング装置にも用いることができる。

発明の効果

[0037] 本発明のスパッタリング装置は、ターゲットの近くで、プラズマ拘束領域またはその領域の近傍に少なくともその一部が位置されるアノードを設けているので、スパッタリング時において、ターゲットから出たガンマ電子などは、常に、アノードのプラズマで加熱される部分からアース電位へと流れる。その結果、容器内壁面に絶縁膜が形成されても、本発明のアノードにより、常に、直流電源回路を閉じた状態にできるので、容器内の放電電圧が上昇することはなぐ異常放電を確実に阻止できる。

発明を実施するための最良の形態 [0038] 本発明のスパッタリング装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

[0039] (第 1実施形態）

第 1実施形態に係るスパッタリング装置は、図 1に示すように、対向ターゲット型のスパッタリング装置である。

[0040] 本実施形態に係るスパッタリング装置 1は、例えばシリコン力なる一対の板状のタ一ゲット 21a,21bが、真空容器 3内に間隔をおいて対向配置されている。この一対のタ一ゲット 21a,21bは、図 1では、記載が省略されている力容器 3内に固定された横断面四角状の一対の支持用筒体 31に、ターゲットホルダー 4a,4bを介して支持されている。

[0041] 2つの支持用筒体 31は、ターゲット取り付け側の開口部に、開口部中心側に向けて延びる第 1フランジ部 31aが形成されている。

[0042] そして、支持用筒体 31の第 1フランジ部 31aに、リング状の絶縁部材 44を介してターゲットホルダー 4a,4bを固定している。このターゲットホルダー 4a,4bは、有底筒状で立方体状の磁石収納部 41と、この磁石収納部 41の開口部を覆い、方形板状のバッキングプレート 42とから構成されている。絶縁部材 44は、テフロン (登録商標)などの合成榭脂ゃセラミックで作られた板状のリングに形成されている。

[0043] 磁石収納部 41の開口部には、径方向外方に延びる第 2フランジ部 41aが形成されている。磁石収納部 41内には、筒状の磁石 51a,51bを収納する。この磁石 51a,51bは、磁石収納部 41の開口部の近くに接着材またはボルトにより固定される。そして、磁石 51a,51bが収納された磁石収納部 41の第 2フランジ部 41aに蓋となるバッキングプレート 42を取り付けて、バッキングプレート 42の外周縁部と磁石収納部 41の第 2フランジ部 41aとを支持用筒体 31の第 1フランジ部 31aにボルトにより固定する（図示せず)。なお、磁石収納部 41の第 2フランジ部 41aと支持用筒体 31の第 1フランジ部 31aの間には、前記したように、アース電位と絶縁するための絶縁部材 44を挟んでいる。

[0044] また、バッキングプレート 42の磁石収納部 41側となる内面には、直流電源 6の負極が接続され、外面には、ターゲット 21a,21bが固定される。一対のターゲット 21a,21bは、ターゲットホルダー 4a,4bに互いが平行となるように支持されている。本実施形態では、ターゲットホルダー 4a,4bとターゲット 21a,21bが力ソードとなり、容器 3の内壁面をアース電位 (0V)として!/、る。

[0045] さらに、支持用筒体 31の第 1フランジ部 31a側の開口部には、ターゲット 21a,21bをシ一ルドするシールドカバー 71が固定されている。

[0046] また、磁石収納部 41に収納される磁石 51a,51bは、ターゲット 21a,21bの背面側に位置されるため、これら一対の磁石 51a,51bにより、ターゲット 21a,21b間に磁場空間が形成される。

[0047] 一対の磁石 51a,51bは、図 1に示すように、磁力線が一方のターゲットホルダー 4aから他方のターゲットホルダー 4bに向かって走るように、対向する部分を対極にして配置される。即ち、一方のターゲットホルダー 4aの磁石 51aは（図 1の右側の磁石）、 N極力 Sターゲット側に向くように配置され、他方のターゲットホルダー 4bの磁石 51bは（図 1 の左側の磁石）、 S極がターゲット側に向くように配置されている。なお、磁石 51a,51b の材質は、フェライト磁石など、種々の公知の磁石を用いることができる。

[0048] また、前記したシールドカバー 71は、ターゲット 21a,21b表面の外周縁部を覆うような方形状の開口部 71aを有している。シールドカバー 71は、例えばステンレス製の板状部材から構成され、開口部 71aの形状は、図 1における奥行き方向の長さが、図 1における上下方向の長さよりも長くなるように形成されている。また、前記開口部 71aは、円形、楕円形でも差し支えない。さらに、支持用筒体およびターゲットホルダーを円形筒状に形成する場合には、シールドカバーも円形筒状とすることが好ましい。このとき、シールドカバーの開口部は円形とすることが好ましい。

[0049] さらに、一対のターゲットホルダー 4a,4bの側方（図 1に示すターゲットの上方）で、タ一ゲット 21a,21b間の空間領域 (磁場空間）に臨む位置には、基板 8が配置される。この基板 8は、基板ホルダー 30に固定される。

[0050] そして、この基板 8とターゲットホルダー 4a,4bとの間に、板状の隔壁 32を配置している。この隔壁 32には、ターゲット 21a,21b間の空間領域に臨む開口 32aが形成されている。本実施形態においては、この開口 32aは、長方形状に形成されており、図 1における奥行き方向の長さ力図 1における左右方向の長さよりも長くなるように形成されている。なお、隔壁 32の開口部も、円形または楕円形とすることもできる。

[0051] また、隔壁 32の開口 32aの近くで、基板 8が配設される側には、酸素ガスや窒素ガス等の反応性ガスを供給するための反応性ガス供給管 33が開口されている。反応性ガスは、図示してな!、反応性ガス供給部カゝら反応性ガス供給管 33を介して容器内に供給され、反応性ガス供給管 33の開口部から基板 8側に向けて吹き出されるようになつている。

[0052] さらに、容器 3には、真空ポンプ 34が排出管 34aを介して接続されており、この真空ポンプ 34により、容器 3内を減圧するようになっている。

[0053] また、反応性ガス供給管 33が開口されて、る側とは反対側となるターゲット 21a,21b 間の側方位置には、アルゴンガス等の不活性ガスを供給するための不活性ガス供給管 35が開口している。不活性ガスは、図示していない不活性ガス供給部力も不活性ガス供給管 35を介して容器内に供給され、不活性ガス供給管 35の開口部から磁場空間に向けて吹き出されるようになつている。

[0054] さらに、本実施形態では、磁界により拘束されたプラズマの加熱によって溶融しない導電性材料で形成されるアノード 9を、その一部が、ターゲット 21a,21bの近くで、プラズマが高密度に拘束される領域またはその近傍に配置され、他の部分がアース電位に接続されるように設けている。なお、プラズマが高密度に拘束される領域またはその近傍にアノード 9を配置するとは、放電して発光しているプラズマ領域は、目視にて確認できるので、この発光しているプラズマ領域内、または、その領域の近傍にァノードを配置することをいう。

[0055] アノード 9の具体的構成について説明する。アノード 9は、図 1から図 4に示すように、プラズマの拘束領域の境界部に一端が配置される細幅長尺板状の第一部材 91と、この第一部材 91が位置調整可能に取り付けられ、一部がアース電位に接続される板状の第二部材 92とを備える。

[0056] 第一部材 91は、高融点の金属材料であるタングステン、タンタル、モリブデン、またはニオブなど力形成され、図 2および図 3に示すように、細幅で厚みの薄い長尺な板部材 (幅 10cm以下、厚み lmm以下、長さ 10cm以下)で形成されている。さらに、第一部材 91には、プラズマ側に配置される先端部分力離れた位置に、ボルト 93が挿通されるボルト揷通孔 91aを形成して!/、る。

[0057] 第二部材 92は、第一部材 91と同じ上記金属材料で形成してもよいが、プラズマから離れた位置に配置するので、シールドカバー 71と同じ材質のステンレスにより形成してもよい。第二部材 92は、第一部材 91と同じ幅を有する長尺な板状部材で、屈曲部を有する断面 L字をしている。そして、第二部材 92の屈曲部がシールドカバー 71の表面力離れるように、 L字の一方側の片をシールドカバー 71の外側面に固定し、他方の片の上面に第一部材 91を当接させて固定する。

[0058] 第二部材 92における第一部材 91との当接面には、前記ボルト 93が挿通され、第二部材 92に対する第一部材 91の位置を調整可能とする長孔 92aを形成している。

[0059] 第二部材 92のシールドカバー 71への取り付け側の部分は、図 1に示すように、ァース電位に接続している。この第二部材 92のアース電位への接続は、図示していない力容器 3内壁面を介して接続するようにしてもよい。

[0060] そして、シールドカバー 71に固定された第二部材 92に第一部材 91を固定する。図 2 に示すように、第一部材 91のボルト揷通孔 91aを第二部材 92の長孔 92aに位置合わせした状態で、ボルト 93を双方の孔に揷通させて、ボルト 93にナット 94を取り付けて仮止めする。そして、第一部材 91を長孔 92aに沿って長手方向に移動させながら、第一部材 91の先端部が、プラズマによる加熱で、酸化膜が形成されない適度な温度に加熱される位置に位置合わせする。この位置調整の後、ボルト 93とナット 94を本締めして、第一部材 91を第二部材 92に固定する。

[0061] 本実施形態では、第一部材 91のボルト揷通孔 91a、第二部材 92の長孔 92a、ボルト 93、ナット 94により位置調整機構を構成している。

[0062] なお、第一部材 91の先端部は、ターゲット 21a,21bの近くで、プラズマが高密度に拘束される領域のうちの外側の領域となる境界部付近に配置する。このプラズマ拘束領域は、プラズマにより非常に高温状態となっており、この領域に第一部材 91の先端部が配置されると、この先端部は、プラズマにより高温に加熱される。第一部材 91の先端部が高温に加熱されると、容器内に反応性ガスが供給されていても、この反応性ガスは、第一部材 91の先端部では反応せず、この先端部には絶縁膜が形成されない。

[0063] 本実施形態では、スパッタリング中は、第一部材 91の先端部が、プラズマによりカロ熱されて絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、第一部材 91の先端部から第二部材 92を介してアース電位側に流れる。

[0064] 従って、アノード 9の加熱部分以外の露出面、例えば、第一部材 91における第二部材 92と当接されていない表面や、第二部材 92における容器内への露出面に絶縁膜が形成されても、第一部材 91の加熱部分には、絶縁膜が形成されず、ターゲットから出た電子は、常にアノードの加熱部分から接地される。その結果、容器内壁面に絶縁膜が形成されていても、アノード 9を設けることにより、直流電源回路を、常に閉じた状態にできるので、容器 3内での放電電圧の上昇が起こらず、異常放電を確実に阻止できる。

[0065] (第 2実施形態）

前記した第 1実施形態では、第一部材 91と第二部材 92とから形成されるアノード 9は、シールドカバー 71の開口部 71aにおける基板 8配設側の辺（長辺）の上を越して先端部が配置されるようにした。しかしながら、図 5に示すように、シールドカバー 71の開口部 71aにおける短辺の上を越えて先端部が配置されるようにアノード 9を配置させるようにしてもよい。

[0066] このように、アノード 9を配置させる場合、基板 8へのターゲット原子の供給側ではなぐターゲット原子の排出量の少ない辺側に設けた方力アノード 9によって基板 8への成膜が妨げられるようなことはなぐ基板への成膜を効率良く行える。

[0067] (第 3実施形態）

第 1実施形態のアノード 9に用いた第一部材 91は、同一幅の板状部材を用いたが、図 6に示す第 3実施形態のように、第一部材 91の形状を、第二部材 92へ固定され、ボルト揷通孔 91aを有する固定部 91bと、固定部 91bの幅より幅が小さい細幅部 91cとが連続して形成され、この細幅部 91cの先端を先細り状に形成するようにしてもょ、。

[0068] 本実施形態では、第一部材 91の固定部 91bの幅は、第二部材 92の幅と同一幅であり、第一部材 91の細幅部 91cの幅は、固定部 91bよりもさらに細く形成される。

[0069] 本実施形態では、第一部材 91の先端部を先細り状に形成しているので、ターゲット力出た電子がこの先細りの部分に集中しやすくなる。

[0070] (第 4実施形態）

第 1実施形態のアノード 9に用いた第一部材 91を、図 7に示す第 4実施形態のように、第二部材 92へ固定され、ボルト揷通孔 91aを有する固定部 91bと、固定部 91bの幅より幅が小さい細幅部 91cとが連続して形成され、この細幅部 91cの先端部に、網状体 91dを設けるように構成してもよい。この場合、網状体 91dは、図 7に示すように、線の一部について、先端をプラズマ側に向けて突出させるように形成することが好ましい。第 4実施形態も、第一部材 91の固定部 91bの幅は、第二部材 92の幅と同一幅であり、第一部材 91の細幅部 91cの幅は、固定部 91bよりもさらに細く形成される。

[0071] このように、第一部材の先端部に網状体を設けることにより、電子が網状体の線の先端部に集中しやすくなる。

[0072] (第 5実施形態）

第 1実施形態力第 4実施形態は、対向ターゲット型のスパッタリング装置にァノードを設けたものについて説明した。しかし、本発明のアノードは、図 8に示すように、タ一ゲットと対向させて基板を設けるマグネトロンスパッタリング装置についても適用できる。

[0073] 図 8に示すマグネトロンスパッタリング装置 10は、真空容器 3内に、 1枚の板状のターゲット 22と、ターゲット 22と対向して配置される基板 8とを備えている。この基板 8は、基板ホルダー 30に固定される。ターゲット 22は、容器 3と絶縁された状態で容器 3内に設けられ、板状のバッキングプレート 43上に固定されている。さらに、ターゲット 22の外周縁部は、容器 3内壁に固定されるシールドカバー 72により、シールドされている。シ一ルドカバー 72は、ステンレスなどの導電性材料で形成されて、る。

[0074] バッキングプレート 43の背面側には、複数の磁石 52が、対向する極が異なるように配設されており、磁石 52により、ノッキングプレート 43の上面側に磁界を発生させ、タ一ゲット 22の上部で発生するプラズマをこの磁界で拘束するようにしている。また、バッキングプレート 43は、リング板状の絶縁部材 45を挟んだ状態で容器 3に固定されている。

[0075] さらに、真空容器 3の外部には、アルゴン等の不活性ガスを容器 3内に供給する不活性ガス供給部 36と、酸素等の反応性ガスを容器 3内に供給する反応性ガス供給部 37と、容器 3内を減圧するための真空ポンプ 34とを設けている。

[0076] 本実施形態では、不活性ガス供給部 36に接続される不活性ガス供給管 35は、一端の開口部をターゲット 22の近くに開口させている。また、反応性ガス供給部 37に接続される反応性ガス供給管 33は、一端の開口部を基板 8の近くに開口させている。真空ポンプ 34は、排出管 34aを介して容器 3内と連通させている。

[0077] さらに、ノッキングプレート 43の背面側を、直流電源 6の負極に接続し、真空容器 3 の内壁面をアース電位に接続して、る。

[0078] 本実施形態も、前述した各実施形態のようにターゲット 22の近くにアノード 90を設けている。アノード 90は、シールドカバー 72に固定している。本実施形態では、アノード 90は、二箇所に屈曲部を有する細幅で厚みの薄い長尺部材力構成している。ァノード 90は、タングステン等の高融点の導電性材料力も形成して、る。

[0079] 本実施形態では、図 8に示すように、アノード 90の一端側の先端部を、ターゲット 22 の近くで、プラズマが拘束される領域、即ち、磁石 51a,51bによる磁界が発生している領域に配置させた状態で、他端部をシールドカバー 72に固定している。そして、ァノード 90の他端部をアース電位に接続して、る。

[0080] 第 5実施形態においても、アノード 90の先端部は、ターゲット 22の近くで、プラズマが拘束される領域に配置しているので、アノード 90の先端部は、プラズマにより高温に加熱される。高温に加熱されたアノード 90の先端部は、容器内に反応性ガスが供給されていても、この反応性ガスとは反応が起こらず、この先端部には絶縁膜が形成されない。

[0081] 本実施形態も、スパッタリング中は、ターゲットから出た電子が、プラズマにより高温に加熱されたアノード 90の先端部からアース電位側に流れる。

[0082] その結果、アノード 90の加熱部分以外の露出面に絶縁膜が形成されても、加熱部分には絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、常にアノードの加熱部分から接地される。その結果、スパッタリングにより、容器内壁面に絶縁膜が形成されても、直流電源回路を常に閉じた状態にでき、容器 3内での放電電圧の上昇が起こらない。

実施例

[0083] 対向ターゲット型のスパッタリング装置を用いて、スパッタリング中の放電電圧の変化を測定した。電圧の測定は、容器内壁面の全体に既に絶縁膜が形成された状態のスパッタリング装置を予め用意しておき、この絶縁膜が形成されたスパッタリング装置を用いて、前記した第 1実施形態の第一部材と第二部材から構成されるアノードを用いた場合と、従来技術で説明したパルス電源を用いた場合とで電圧測定を行った

[0084] 第一部材は、幅 0.3cm、厚み 3.0mm、長さ 5.0cmのタンタル製の部材で形成した。また、第二部材は、幅 1.0cm、厚み 1.0mm、長さ 5.0cmのステンレス製の部材で形成した。なお、ターゲットにはシリコンを用い、不活性ガスにアルゴンガスを、反応性ガスに酸素を用いた。

[0085] 測定した結果を図 9のグラフに示す。放電電圧の測定は、所定の経過時間に対して複数回行った。所定の経過時間における電圧測定のバラツキは、図 9に示すダラフでは、最高値と最低値とを結んだ縦線で示しており、測定値の平均値を丸で示している。

[0086] なお、本実施例では、本発明のアノードを用いた場合の放電電圧の状態と、パルス電源を用いたとき放電電圧の状態が、容器内壁面に絶縁膜が形成されているが、シ一ルドカバーには絶縁膜が形成されて、な、状態 (シールドカバーを洗浄した状態）のスパッタリング装置を用いたときの放電電圧の状態に対してどのような状態であるかを比較した。図 9のグラフでは、容器内壁面に絶縁膜が形成されているが、シールドカバーには絶縁膜が形成されてヽな、状態のスパッタリング装置でスパッタリングを行ったときの放電電圧の変ィ匕も表して、る。

[0087] このグラフによれば、シールドカバーに絶縁膜が形成されて、な、状態のスパッタリング装置でスパッタリングを行った場合には、徐々に絶縁膜がシールドカバーに堆積するにつれて電圧上昇が見られたが、本発明のアノードを用いると、容器内の放電電圧の上昇が起こらなかった。

[0088] ノルス電源を用いた場合には、従来のように、放電電圧が上昇し、し力も、電圧のノラツキも大き力つた。

産業上の利用可能性

[0089] 本発明のスパッタリング装置は、特に、絶縁膜を形成するスパッタリング装置に好適である。図面の簡単な説明

[0090] [図 1]本発明の第 1実施形態に力かるスパッタリング装置の全体構成図である。

[図 2]第 1実施形態のスパッタリング装置に力かるアノードを配置した箇所の一部拡大断面図である。

[図 3]図 2のアノードにおける第一部材の平面図である。

[図 4]図 2のアノードにおける第二部材の平面図である。

[図 5]本発明のスパッタリング装置の第 2実施形態であって、アノードをシールドカバ一に取り付けた状態を示す斜視図である。

[図 6]本発明のスパッタリング装置のアノードの第 3実施形態であって、アノードにおける第一部材の平面図である。

[図 7]本発明のスパッタリング装置のアノードの第 4実施形態であって、アノードにおける第一部材の平面図である。

[図 8]本発明の第 5実施形態に力かるスパッタリング装置の全体構成図である。

[図 9]スパッタリング装置の容器内における放電電圧を測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

[0091] 1,10 スパッタリング装置

21a,21b,22 ターゲット

3 容器

30 基板ホルダー

31 支持用筒体 31a 第 1フランジ部

32 隔壁 32a 開口

33 反応性ガス供給管 34 真空ポンプ 34a 排出管

35 不活性ガス供給管 36 不活性ガス供給部

37 反応性ガス供給部

4a, 4b ターゲットホノレダ一

41 磁石収納部 41a 第 2フランジ部

42,43 バッキングプレート 44,45 絶縁部材 1a,51b,52 磁石

直流電源

1,72 シールドカバー 71a 開口部

基板

,90 アノード

1 第一部材 91a ボルト揷通孔

1b 固定部 91c 細幅部 91d 網状体

2 第二部材 92a 長孔 93 ボルト 94 ナット

Claims

請求の範囲

[1] ターゲットが取り付けられて力ソードを構成するターゲットホルダーと、ターゲットから離間して基板を保持する基板ホルダーと、これらホルダーが内部に配置される容器と、ターゲットの表面側に磁界を発生させる磁石とを備え、前記ターゲットホルダーに直流電源からの電圧を印加することによりターゲットの表面側にプラズマを発生させ、磁石による磁界によってプラズマを拘束して、基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置において、

拘束されたプラズマによる加熱によって溶融しない導電性材料で形成されるアノードをアース電位に接続すると共に、少なくともその一部が、プラズマが拘束される領域またはその領域の近傍に配置されることを特徴とするスパッタリング装置。

[2] アノードが、 1000°C以上の融点を有する導電性材料で形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のスパッタリング装置。

[3] アノードが、細幅の長尺部材力構成され、一端をターゲットの近くに配置し、他端をアース電位に接続していることを特徴とする請求の範囲第 i項に記載のスパッタリング装置。

[4] アノードは、プラズマが拘束される領域に対するアノードの位置を調整する位置調整機構を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のスパッタリング装置

[5] アノードは、一端がターゲットの近くに配置される細幅長尺板状の第一部材と、第一部材の他端側が位置調整可能に取り付けられ、一部がアース電位に接続される板状の第二部材とを備え、

第一部材の第二部材との当接部にボルトが挿通されるボルト揷通孔を形成し、第二部材における第一部材との当接部に、前記ボルトが挿通される長孔を形成して、位置調整機構を構成していることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のスパッタリング装置。

[6] 第一部材は、第二部材へ固定され、ボルト揷通孔を有する固定部と、固定部の幅より幅が小さい細幅部とが連続して形成され、この細幅部の先端を先細り状に形成していることを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のスパッタリング装置。

[7] 第一部材は、第二部材へ固定され、ボルト揷通孔を有する固定部と、固定部の幅より幅が小さい細幅部とが連続して形成され、この細幅部の先端部に、導電性材料からなる網状体を細幅部と通電可能に取り付けていることを特徴とする請求の範囲第 5 項に記載のスパッタリング装置。

[8] スパッタリング装置が対向ターゲット型のスパッタリング装置であることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 7項の何れかに記載のスパッタリング装置。

[9] スパッタリング装置がマグネトロンスパッタリング装置であることを特徴とする請求の範囲第 1項力請求の範囲第 7項の何れかに記載のスパッタリング装置。