WO2007122735A1

WO2007122735A1 - スパッタリング装置

Info

Publication number: WO2007122735A1
Application number: PCT/JP2006/308587
Authority: WO
Inventors: Toyoaki Hirata
Original assignee: Thin-Film Process Inc.
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-11-01

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。プラズマによる加熱によって溶融しない導電性材料で開口部7cを有するシールドカバー7を形成する。シールドカバー7はアース電位に接続する。シールドカバー7の開口部7cの少なくとも一部に、開口端面の厚みがシールドカバー全体の厚みに対して最も薄く、開口端面から外方に向けて厚みが厚くなる薄肉部9を形成する。スパッタリング中、ターゲットから出た電子は、プラズマで加熱されているシールドカバー7の薄肉部9の赤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、簡単な構成で、容器内での異常放電を防止する。

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 I

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TO(Indium 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、ターゲットから離間されて配置される基板とが配置され、ターゲットの背面側に大気圧下で磁石が配置される。そして、前記ターゲットホルダ一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っている。

[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、この容器内壁面およびシールドカバーとは電気的に絶縁されたターゲットホルダ一を力ソードとして直流電源回路を構成して、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。

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

[0012] 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 [0013] 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。

[0014] また、ターゲットに正電位のパルスを印加すると、スパッタリングに対するパワー損失が発生し、ターゲットに正電位のパルスを印加しない場合と比較して、成膜速度が一般的に 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。

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] ところで、本発明者は、このような問題を解決するため種々実験を重ねた結果、拘束されたプラズマによる加熱によって溶融しなヽ導電性材料を用い、この導電性材料の一部をプラズマで加熱して赤熱状態とすることにより、この赤熱部分には、酸ィ匕膜が形成されないことを見出した。

[0018] そして、本発明者は、上記導電性材料で棒状または長尺板状のアノードを形成し、この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 (先端部）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させる構成を提案した (PC T/JP2005/4474) _o

[0019] このアノードを用いること〖こより、その一部が、プラズマで加熱されて赤熱状態となると、赤熱部分には酸化膜が形成されないため、ターゲットから出た電子は、常に、ァノードの赤熱部分力もアース電位へと流れるようになる。従って、前記アノードによれば、容器内壁面に絶縁膜が形成されても、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。

[0020] さらに、本発明者は、前記したアノードの構成から、さらに、構造を簡単にすべく種々検討した結果、ターゲットを囲むシールドカバーに着目し、このシールドカバーの一部をプラズマで加熱して赤熱させることにより、前記アノードと同様の効果が得られることを見出した。

[0021] 本発明は、シールドカバーをアノードとして用いることにより、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

[0022] 本発明のスパッタリング装置は、基本構成として、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と、ターゲットから離間して基板を保持する基板ホルダ一と、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る。さら〖こ、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。

[0023] このようなスパッタリング装置において、本発明は、プラズマの熱で溶融しない導電性材料で形成され、ターゲットの周囲を覆い、プラズマの拘束領域に対して開口する開口部を有するシールドカバーを設けた。そして、シールドカバーの開口部の少なくとも一部に、開口端面の厚みがシールドカバー全体の厚みに対して薄い薄肉部を形成し、シールドカバーをアース電位に接続した。

[0024] シールドカバー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、ステンレス（融点 1400°C〜）、モリブデン (融点 2620°C)、タングステン (融点 3 410°C)、タンタル (融点 2996°C)などが挙げられる。特に、ステンレスは、従来からシールドカバー用の材料として用いられており、モリブデン等に比べて比較的安価であるので好ましい。

[0025] シールドカバーに設ける薄肉部は、例えば、開口端面の厚みがシールドカバー全体の厚みに対して最も薄ぐ開口端面力外方に向けて厚みが厚くなる傾斜面を有する構成とすることができる。傾斜面で薄肉部を形成する場合には、開口部全周に亘つて形成してもよいし、傾斜した底面を有する溝を形成し、この溝の底面部で形成してもよい。薄肉部を開口部全周に亘つて形成することにより、拘束されたプラズマの領域と開口部の位置とに多少のズレが生じても薄肉部の何れかの箇所を高密度のプラズマ領域内とすることができるので、確実に薄肉部を赤熱できる。また、薄肉部を溝の底面部で形成する場合には、溝は、 1つ設けるようにしてもよいし、対向させて 2つ設けるようにしてもょ、し、多数を放射状に設けるようにしてもょ、。

[0026] 薄肉部における開口端面の厚みを最も薄く形成することにより、薄肉部の先端部分がプラズマにより他の部分よりも赤熱しやすくなる。

[0027] さらに、開口部の一部に、開口部に開放される間隔の狭い 2本のスリットを形成し、これらスリット間に細幅で開口端面の厚みが薄い薄肉片を形成し、この薄肉片を薄肉部とすることもできる。この場合は、例えば、前記した傾斜した底面を有する細幅の溝を形成した後、溝幅両端にスリットを形成して短冊状の薄肉片を形成することにより薄肉部を形成する。なお、スリットの長さはあまり長くならないようにする。例えば、 lcm 以下とする。

[0028] シールドカバーの一部（薄肉部の先端部）プラズマにより高温に加熱されて赤熱すると、この赤熱部分は、容器内に反応性ガスが供給されていても、反応性ガスと反応しないので絶縁膜が形成されない。その結果、この赤熱部分から、ターゲットで発生した電子がアース電位に常に流れるようになる。

[0029] また、前記薄肉部を溝の底面部とする場合には、開口部全周が赤熱されることがないので、開口部における赤熱部分の発生箇所をなるベく少なくできながら、異常放電を防止できる。さらに、薄肉部を前記薄肉片で形成する場合には、スリットにより、薄肉片が他の部分と非接触状態となり、この他の部分と薄肉片との熱伝導が遮断されるので、より赤熱が生じやすくなる。

[0030] なお、前記した薄肉部の開口端面の厚みは、例えば、厚み lmm以下とすることが好ましい。特に好ましくは、厚み 0.1mm以上 0.3mm以下である。薄肉部の開口端面の厚みは、あまり大きくしてしまうと、プラズマで加熱しても、その熱がシールドカバーにおける加熱されていない側に逃げ易くなる。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、絶縁層が形成され易くなる。そこで、薄肉部の厚みは赤熱が生じる厚さとすることにより赤熱状態を維持できる。 [0031] 但し、薄肉部を前記薄肉片とする場合には、薄肉片の先端が加熱されたとき、先端部分力スリットにより他の部分に対して熱伝導が遮断されたるため、溝構造とする薄肉部の場合に比べて厚みは厚くできる。

[0032] 以上のように、本発明のスパッタリング装置によれば、シールドカバーにおける赤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、赤熱部分には、絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、常にシールドカバーの赤熱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、薄肉部を有するシールドカバーを設けることにより、スパッタリング中、常に直流電源を介した放電回路を閉じた状態にできる。

[0033] さらに、本発明に係るシールドカバーは、側面部と上面部を有し、上面部に開口部が形成される箱状に形成し、この開口部に薄肉部を形成するようにしてもよい。

[0034] また、本発明のシールドカバーは、側面部と上面部を有し、上面部に開口部が形成される箱状のカバー本体と、このカバー本体の上面部に着脱可能に取り付けられ

、カバー本体の開口部より開口面積が小さい開口部を有してカバー本体の開口部周縁部を覆う板状部材とを備え、この板状部材の開口部に薄肉部を形成するようにしてちょい。

[0035] シールドカバーを、箱状の単体とする場合には、既存の形状のシールドカバーに、切削加工などを施して薄肉部を形成することができるので、部品点数を増やすことなく異常放電の発生を防止できる。

[0036] また、シールドカバーを前記カバー本体と板状部材とで構成する場合には、 1種のカバー本体に対して、開口部の形状や大きさ、開口部に形成する薄肉部の形状が異なる複数種類の板状部材を用いて複数種類のシールドカバーを構成することができる。 1種のカバー本体に対して、複数種類の板状部材を設けておくことにより、板状部材を、所望のスパッタリング条件に合わせて変更するだけで適切なスパッタリングを行え、しかも、シールドカバーを低コストィ匕できる。さらに、板状部材が破損した場合には、板状部材だけ交換すればよい。また、板状部材を融点の高いタンタル等で形成し、カバー本体をコストの低廉なステンレスで形成することにより、シールドカバーの全体的なコストの低廉ィ匕が図れる。 [0037] 本発明のスパッタリング装置のアノードとなる上記シールドカバーは、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

[0038] 本発明のスパッタリング装置は、シールドカバーを利用して、このシールドカバーの開口部に薄肉部を形成したので、スパッタリング時において、薄肉部の先端部がブラズマで加熱されて赤熱状態となる。赤熱状態となった薄肉部には、絶縁膜が形成されないため、ターゲットから出たガンマ電子などは、常に、前記薄肉部の赤熱部分からアース電位へと流れる。

[0039] その結果、容器内壁面に絶縁膜が形成されても、本発明に係るシールドカバーにより、常に、直流電源を介した放電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

[0040] 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。

[0041] (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。

[0042] 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、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、る。

[0043] 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。

[0044] 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。 [0045] 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。

[0046] 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。

[0047] 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。

[0048] 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をシ一ルドする箱状で開口部 7cを有するシールドカバー 7が固定されて、る。

[0049] 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。

[0050] 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。

[0051] 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。 [0052] 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いる。なお、隔壁 32の開口は、円形または楕円形とすることもできる。

[0053] 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。

[0054] 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。

[0055] 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。

[0056] また、前記したシールドカバー 7は、図 3に示すように、 4つの側面部 7aと、これら側面部 7aに連設される上面部 7bとを有する箱型であり、側面部 7aにおける上面側とは反対側の端部は開放されている。そして、上面部 7bには、ターゲット 21a,21bの外周縁部を覆うような楕円形の開口部 7cが形成されている。

[0057] 前記開口部 7cは、シールドカバー 7でターゲット 21a,21bを覆ったとき、プラズマの拘束領域が開口部 7cの内部に位置するように開口させている。但し、プラズマの拘束領域の外周部分に、開口部 7cが進入した状態となるように開口部 7cを形成する。

[0058] なお、前記開口部 7cは、方形または円形でも差し支えな、。また、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。

[0059] 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シールドカバー 7を形成している。本実施形態では、シールドカバー 7は、ステンレスで形成している。そして、シールドカバー 7は、図 1に示すように、その側面部 7aをアース電位に接続して、る。

[0060] なお、シールドカバー 7は、ステンレス以外に、高融点の金属材料であるタンダステン、タンタル、モリブデン、またはニオブなど力形成してもよい。

[0061] さらに、シールドカバー 7の開口部 7cには、開口端面の厚みがシールドカバー全体の厚みに対して最も薄ぐ開口端面力外方に向けて厚みが厚くなる薄肉部 9を形成している。薄肉部は、図 3に示すように、開口部 7cの内方に開放する所定長さの細幅の溝 91の底面部 91aで形成される。この溝 91の底面部 91aは、図 2に示すように、開口部 7cの端面の厚みが最も薄くなるように傾斜させている。溝 91はエンドミルにより切削して形成するとよい。

[0062] 溝 91は、開口部 7cの 2箇所に形成されている。本実施形態では、楕円開口部の長軸方向に対向させて薄肉部 9を形成している。さらに、薄肉部 9における開口端面の厚みは、 1mm以下、好ましくは 0.1mm以上 0.3mm以下となるように形成している。

[0063] 本実施形態では、スパッタリングを行うと、拘束されたプラズマ領域の外周部分はシ一ルドカバー 7の開口部 7cの周縁部に力かった状態になる。そして、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、この領域に開口部 7cに形成した薄肉部 9の開口端面が配置されると、薄肉部 9の先端部は、プラズマにより高温に加熱されて赤熱状態となる。この赤熱部分は、容器内に反応性ガスが供給されていても、この反応性ガスと反応せず、この先端部には絶縁膜が形成されない。

[0064] 本実施形態では、スパッタリング中は、シールドカバー 7の開口部 7cに形成した薄肉部 9の先端部が、プラズマにより加熱されることにより絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、この薄肉部 9の先端部力もアース電位側に流れる。

[0065] 従って、シールドカバー 7の赤熱部分を除く露出面に絶縁膜が形成されても、赤熱部分には、絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、常に赤熱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いても、薄肉部 9を有するシールドカバー 7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。 [0066] (第 2実施形態）

前記した第 1実施形態では、薄肉部を溝の底面部で形成したが、図 4に示す第 2実施形態のように、薄肉部 9を短冊状の薄肉片 92で構成してもよい。この薄肉片 92は、第 1実施形態の溝 91に対して、この溝 91の溝幅両端にスリット 93を形成して短冊状に形成する。即ち、楕円形の開口部 7cの長軸方向に対向するように、間隔が狭い傾斜溝を形成し、この傾斜溝の溝幅両端に溝と同じ長さのスリット 93を形成する。このように傾斜溝を形成した後に、 2本のスリット 93を形成することにより、スリット間に細幅で開口端面側に向けて厚みが薄くなる薄肉片 92を形成する。

[0067] さらに、本実施形態では、薄肉片 92の先端側をターゲット側に押して、薄肉片 92の先端部をシールドカバー 7の上面部 7bの底面力突出させる。

[0068] 本実施形態では、薄肉部を薄肉片 92で形成しているので、スリットにより、薄肉片 92 が上面部 7bの他の部分と非接触状態となる。その結果、この他の部分と薄肉片 92との熱伝導が遮断されるので、薄肉片 92の先端部がより赤熱しやすくなる。さらに、薄肉部 9を薄肉片 92で構成する場合には、薄肉片 92の幅を針状に狭くするようにしてもよい。このように薄肉片 92の幅を狭くすることにより、薄肉片 92の赤熱がより生じやすくなる。

[0069] (第 3実施形態）

前記した第 1実施形態では、シールドカバー 7は、一つの部材で箱型に形成した。第 3実施形態では、図 5に示すように、シールドカバー 7を箱状のカバー本体 71と、力バー本体 71に着脱可能に組み付ける板状部材 72力構成した。

[0070] カバー本体 71は、 4つの側面部 71aと、これら側面部 71aに連設される上面部 71bとを有し、上面部 71bに長方形の第一開口部 71cが形成される。

[0071] また、板状部材 72は、この第一開口部 71cより開口面積力 S小さい楕円の第二開口部 72aを有し、カバー本体 71の第一開口部 71cを覆うように、カバー本体 71の上面部 71b にボルト 73を用いて着脱可能に取り付けられる。第二開口部 72aには、第 1実施形態と同じ溝 91の底面部 91aから構成される薄肉部 9を形成してもよいし、第 2実施形態と同じ薄肉片 92から構成される薄肉部 9を形成してもよい。図 5では、溝 91により薄肉部 9を形成した状態を示している。溝 91は、楕円の長軸方向に対向するように 2つ形成している。

[0072] さらに、本実施形態では、カバー本体 71および板状部材 72をステンレスで形成している。なお、板状部材 72を、ステンレスより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してもよい。

[0073] そして、シールドカバー 7をカバー本体 71と板状部材 72力構成することにより、 1種のカバー本体 71に対して、所望のスパッタリング条件に合わせて複数種類の板状部材 72を設けることができる。その結果、板状部材を、所望のスパッタリング条件に合わせて変更するだけで適切なスパッタリングが行える。

[0074] (第 4実施形態）

第 1実施形態から第 3実施形態では、対向ターゲット型のスパッタリング装置のシールドカバー 7に薄肉部を設けたものについて説明した。しかし、本発明は、図 6に示すように、ター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ち適用でさる。

[0075] 図 6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、開口部 74aを有するシールドカバー 74により、シ一ルドされている。シールドカバー 74は、ステンレスなどのプラズマの熱で溶融しない導電性材料で形成されて、る。

[0076] 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。

[0077] 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。 [0078] 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。

[0079] 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 の内壁面およびシールドカバー 74をアース電位に接続して!/、る。

[0080] 本実施形態も、前述した各実施形態のようにシールドカバー 74の開口部 74aに薄肉部 9を形成して、このシールドカバー 74をアース電位に接続して!/、る。

[0081] 本実施形態では、図 6に示すように、シールドカバー 74は、ターゲット 22表面の外周縁部を覆うような円形の開口部 74aが形成されている。前記開口部 74aは、シールド力バー 74でターゲット 22を覆ったとき、プラズマの拘束領域が開口部 74aの内部に位置するように開口させている。但し、本実施形態では、プラズマは、リング状に拘束されるため、リング状の拘束領域のうち外周部分に開口部 74aが進入した状態となるように開口部 74aを形成する。

[0082] そして、シールドカバー 74の開口部 74aに薄肉部 9を形成する。開口部 74aには、第 1実施形態と同じ溝 91の底面部 91aから構成される薄肉部 9を形成してもよいし、第 2 実施形態と同じ薄肉片 92から構成される薄肉部 9を形成してもよい。図 6では、溝 91 により薄肉部 9を形成した状態を示している。

[0083] 本実施形態においても、シールドカバー 74に形成した薄肉部 9の先端部分がブラズマにより高温に加熱されて赤熱状態となる。高温に加熱されて赤熱状態となった薄肉部 9の先端部分は、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、赤熱部分には絶縁膜が形成されない。

[0084] 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力プラズマにより高温に加熱されたシールドカバー 74の赤熱部分力アース電位側に流れる。

[0085] その結果、シールドカバー 74の赤熱部分を除く露出面に絶縁膜が形成されても、赤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、常にシールドカバー 74の赤熱部分力アース電位へと流れる。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、。

産業上の利用可能性

[0086] 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

[0087] [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シールドカバーにおける薄肉部を形成した箇所の一部拡大断面図である。

[図 3]第 1実施形態のスパッタリング装置に力かるシールドカバーの斜視図である。

[図 4]第 2実施形態のスパッタリング装置に力かるシールドカバーにおける薄肉部を形成した箇所の一部拡大斜視図である。

[図 5]第 3実施形態のスパッタリング装置に力かるシールドカバーの斜視図である。

[図 6]第 4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。

符号の説明

[0088] 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

51a,51b,52 磁石

6 直流電源シールドカバー

a 側面部 7b 上面部 7c 開口部

1 カバー本体

1a 側面部 71b 上面部 71c 第一開口部2 板状部材

2a 第二開口部

3 ボルト

4 シールドカバー 74a 開口部

基板

薄肉部

1 溝 91a 底面部 92 薄肉片 93 スリット

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、

プラズマの熱で溶融しな、導電性材料で形成され、前記ターゲットの周囲を覆!、、プラズマの拘束領域に対して開口する開口部を有するシールドカバーを設け、シールドカバーの開口部の少なくとも一部に、開口端面の厚みがシールドカバー全体の厚みに対して薄い薄肉部を形成し、シールドカバーをアース電位に接続することを特徴とするスパッタリング装置。

[2] 開口部の一部に、開口端面の厚みがシールドカバー全体の厚みに対して最も薄く、開口端面から外方に向けて厚みが厚くなる傾斜面を有する溝を形成し、この溝の底面部を薄肉部とし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] 開口部の一部に、開口部に開放される間隔の狭い 2本のスリットを形成し、これらスリット間に細幅で開口端面の厚みが薄い薄肉片を形成し、この薄肉片を薄肉部とし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。

[4] シールドカバーは、

側面部と上面部を有し、上面部に開口部が形成される箱状のカバー本体と、このカバー本体の上面部に着脱可能に取り付けられ、カバー本体の開口部より開口面積が小さ、開口部を有してカバー本体の開口部周縁部を覆う板状部材とを備え、この板状部材の開口部に薄肉部を形成す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] 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 4項の何れかに記載のスパッタリング装置。

[6] 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 4項の何れかに記載のスパッタリング装置。