WO2011108489A1 - スパッタリング装置 - Google Patents

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WO2011108489A1
WO2011108489A1 PCT/JP2011/054503 JP2011054503W WO2011108489A1 WO 2011108489 A1 WO2011108489 A1 WO 2011108489A1 JP 2011054503 W JP2011054503 W JP 2011054503W WO 2011108489 A1 WO2011108489 A1 WO 2011108489A1
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targets
shield member
sputtering apparatus
target
erosion
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鉄兵 中島
正健 金
炳和 鄭
尚浩 李
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株式会社アルバック
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    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3441—Dark space shields

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering apparatus.
  • a magnetron sputtering method When forming a thin film on a substrate, a magnetron sputtering method is often used because of the advantages such as a high deposition rate.
  • a magnet member composed of a plurality of magnets whose polarities are alternately changed is installed behind the target, and a magnetic flux is formed in front of the target by this magnet member to capture electrons.
  • the electron density is increased, the collision probability between these electrons and the gas introduced into the vacuum chamber is increased, and the plasma density is increased to perform sputtering.
  • JP 2008-25031 A (see FIG. 2 etc.)
  • sputtered particles ejected from the target during sputtering may not adhere to the substrate and may adhere to a region where the target is not eroded, so-called non-erosion region.
  • the adhered sputtered particles are easily peeled off from the target by arc discharge or the like. If the peeled sputtered particles adhere to the substrate, the adhesiveness is low, so that there is a problem that the film is liable to peel off at this portion and the film forming characteristics are deteriorated.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus having high film forming characteristics by suppressing the adhesion of sputtered particles to the non-erosion region.
  • a sputtering apparatus includes a vacuum chamber, a power source for applying a voltage to a target provided at a position facing a substrate installed in the vacuum chamber, and a gas introduction means for introducing a gas into the vacuum chamber.
  • the end of the target has a shield member that covers the upper surface of the end. Since the sputtering apparatus of the present invention has the shield member, the non-erosion region formed at the end of the target can be covered, and adhesion of sputtered particles to the non-erosion region can be suppressed.
  • a plurality of the targets are arranged in parallel at a predetermined interval, and the shield member covers the upper surfaces of the end portions of the adjacent targets facing each other.
  • a taper is provided in a region of the adjacent target covered with the shield member.
  • a shield member is further provided so as to cover the upper surfaces of the end portions of the targets at both ends in the juxtaposition direction of the targets. By further covering this portion, the non-erosion region can be further covered, and adhesion of sputtered particles to the non-erosion region can be further suppressed.
  • the sputtering apparatus of the present invention it is possible to suppress the adhesion of sputtered particles to the non-erosion region, thereby achieving an excellent effect that the film forming characteristics can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sputtering apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional perspective view of the vicinity of a target in the sputtering apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic top view showing a part of a target and a shield member according to the first embodiment. It is typical sectional drawing of the target vicinity in the sputtering device concerning Embodiment 2.
  • FIG. It is a graph which shows the measurement result concerning a reference example and a comparative example. It is typical sectional drawing of the target vicinity in the sputtering device concerning Embodiment 3.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional perspective view of the vicinity of a target in the sputtering apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic top view showing a part of a target and a shield member according to the first embodiment. It is typical sectional drawing of the target vicinity in the sputtering device
  • the sputtering apparatus 1 includes a vacuum chamber 11.
  • the substrate S is transported to the sputtering apparatus 1, and the substrate S is held on the ceiling surface side of the vacuum chamber 11 by a substrate holding unit (not shown) with the film formation surface facing the floor surface side.
  • a gas introducing means 12 is provided on the side wall surface of the vacuum chamber 11.
  • the gas introduction means 12 is connected to gas sources 123a and 123b via gas introduction pipes 122 provided with mass flow controllers 121a and 121b, respectively.
  • the gas sources 123a and 123b are filled with a sputtering gas such as argon or a reactive gas such as H 2 O, O 2 or N 2 , and these gases are fixed in the vacuum chamber 11 by the mass flow controllers 121a and 121b. It can be introduced at a flow rate.
  • a target assembly 13 is disposed at a position facing the substrate S installed in the vacuum chamber 11.
  • the target assembly 13 includes four backing plates 131a to 131d that are substantially rectangular in a top view, and targets 132a to 132d that are installed on one surface of each of the backing plates 131a to 131d and are formed in a substantially rectangular shape in a top view. .
  • the backing plates 131a to 131d are made to be slightly larger than the targets 132a to 132d. Such backing plates 131a to 131d support the targets 132a to 132d and also function as electrode plates, so that a voltage can be applied between adjacent backing plates.
  • One AC power source disposed outside the vacuum chamber 11 is provided on two adjacent backing plates.
  • the AC power source 133a is connected to the backing plate 131a and the backing plate 131b
  • the AC power source 133b is connected to the backing plate 131c and the backing plate 131d.
  • a liquid circulation path (not shown) is provided inside the backing plates 131a to 131d so that the targets 132a to 132d can be cooled.
  • the targets 132a to 132d are manufactured by a known method according to the composition of the film formed on the substrate, such as ITO, Al alloy, and Mo.
  • the targets 132a to 132d are arranged in parallel so as to be positioned on the same plane parallel to the substrate S.
  • the magnet members 14 are provided below the target assembly 13.
  • the magnet members 14 are formed in the same structure.
  • the magnet member 14 has a support 141, and a bar-shaped center magnet 142 along the longitudinal direction of the targets 132a to 132d and a center magnet 142 are arranged on the support 141 so as to alternately change the polarity.
  • a peripheral magnet 143 composed of a plurality of magnets is provided so as to surround the periphery.
  • a closed-loop tunnel-like magnetic flux suspended in front of the targets 132a to 132d is formed. Electrons ionized in front of the targets 132a to 132d and secondary electrons generated by sputtering are captured, and in front of the target as a cathode. The density of the formed plasma can be increased.
  • the magnet member 14 is movable in the width direction of the targets 132a to 132d, and is configured to form as few non-erosion regions as will be described later.
  • the targets 132a to 132d When sputtering gas is introduced from the gas introduction means 12 into the vacuum chamber 11 configured as described above and voltages are applied to the backing plates 131a to 131d by the AC power sources 133a and 133b, the targets 132a to 132d, the substrate S, Plasma is formed in the space between. By forming this plasma, the targets 132a to 132d are sputtered, the sputtered particles adhere to the substrate S, and a desired film is formed on the substrate S. In this case, as shown in FIG. 3, the target surface is divided into an erosion region A1 and a so-called non-erosion region A2, which is a region that is not eroded, depending on the plasma formation position.
  • the targets 132a to 132d since it is difficult to form plasma in the vicinity of the ends of the targets 132a to 132d, the targets 132a to 132d remain as non-erosion regions A2 without being eroded, and erosion due to sputtering occurs in the erosion region A1, which is another region. proceed.
  • the conventional sputtering apparatus has the following problems. That is, in sputtering, sputtered particles adhere to the substrate to form a film, but depending on the direction in which the sputtered particles jump out, there are also those that adhere to the non-erosion region.
  • particles that are not directly attached to the substrate during sputtering are referred to as non-attached particles.
  • the non-adherent particles adhering to the non-erosion region are weakly adhered to the non-erosion region, and thus are easily separated from the non-erosion region by arc discharge or the like, and become dust and float in the vacuum chamber 11.
  • the non-adherent particles that become dust may adhere to the substrate S.
  • this part has low adhesion to a part constituting another film, and the formed film is easily peeled off.
  • the film formation characteristics deteriorate. That is, the conventional sputtering apparatus has a problem that the non-adherent particles from the non-erosion region enter the film as a foreign substance, thereby deteriorating the film forming characteristics. This needs to be suppressed.
  • the shield member 20 is provided between the targets 132a to 132d in order to suppress the adhesion of non-adhering particles to the non-erosion region A2 of the targets 132a to 132d.
  • the shield member 20 will be described in detail.
  • a target unit is configured by the target assembly 13 and the shield member 20.
  • the three shield members 20 have the same structure and are substantially rectangular in top view.
  • the shield member 20 includes a shield main body 21 disposed between the targets 132a to 132d, and a plate-like flange portion 22 extending from the shield main body 21 so as to cover the upper surfaces of the ends in the width direction of the targets 132a to 132d. Consists of.
  • the flange portion 22 of the shield member 20 is provided so as to cover the non-erosion region formed in the targets 132a to 132d in the width direction of the targets 132a to 132d when the shield member 20 is not provided.
  • the shield member 20 is separated from the targets 132a to 132d and the backing plates 131a to 131d so as not to be short-circuited when a voltage is applied.
  • the shield member 20 is a material to which attached particles easily adhere and is made of a high melting point material.
  • Examples of the material of the shield member 20 include titanium, aluminum, SUS, ceramic, and the like. In the present embodiment, the material is made of titanium.
  • the surface of the shield member 20 is blasted (processed) to form fine irregularities (surface roughness of 100 ⁇ m to 150 ⁇ m) (not shown).
  • fine irregularities surface roughness of 100 ⁇ m to 150 ⁇ m
  • the non-erosion region A2 at the ends of the targets 132a to 132d narrower than the reference non-erosion region can be covered with the flange portion 22, so that non-adherent particles adhere to the non-erosion region A2. Is suppressed. That is, by providing the shield member 20, the non-erosion region A2 becomes narrower than the reference non-erosion region, so that non-adherent particles can be adhered to the shield member 20 without adhering to the non-erosion region A2. Thereby, it can suppress that a non-adhesion particle adheres to non-erosion area
  • the non-adherent particles adhering to the shield member 20 are less likely to be peeled off from the shield member 20 than adhering to the non-erosion region A2, and do not flow again into the vacuum chamber 11 as dust.
  • region A2 becomes narrower than a reference
  • region A2 decreases. That is, non-adherent particles are less likely to adhere to the non-erosion region. Therefore, it is possible to suppress such non-adherent particles from being included in the film formed, and to prevent film peeling.
  • non-adherent particles that have been sputtered from the targets 132 a to 132 d and jumped into the vacuum chamber 11 but could not adhere to the substrate are adhered to the shield member 20 and adhered to the shield member 20.
  • the non-adherent particles are prevented from adhering to the non-erosion region A2, thereby improving the film forming characteristics of the sputtering apparatus 1.
  • the shield member 20 between the targets 132a to 132d in this way, it is possible to simultaneously prevent non-adherent particles from adhering across the targets 132a to 132d and causing a short circuit between the targets 132a to 132d. be able to.
  • a shield member is provided so as to be buried only between the targets 132a to 132d, it is not possible to prevent non-adherent particles from adhering to the non-erosion region A2 as described above, and the film peels off. Therefore, it is not possible to obtain a sputtering apparatus with good film formation characteristics.
  • the surface area is larger than in the case where the shield member is provided so as to be embedded only between the targets 132a to 132d. Therefore, more non-adhering particles can be adhered, and re-adhesion of non-adhering particles to the substrate S can be suppressed.
  • the flange portion 22 of the shield member 20 is formed so as to be able to cover the non-erosion region A2 at the ends of the targets 132a to 132d as described above, and each of the targets 132a to 132d in the width direction. Each end is covered 3 to 7 mm. If it is smaller than 3 mm, the non-erosion area A2 of the targets 132a to 132d cannot be covered. On the other hand, if it is larger than 7 mm, the target 132a to 132d is larger than the reference non-erosion area, and the targets 132a to 132d are eroded. This is because the area is covered and the use efficiency of the targets 132a to 132d is low, and desired film formation characteristics cannot be obtained.
  • the flange portion 22 of the shield member 20 covers each end portion in the width direction of the targets 132a to 132d by about 5 mm so as to be substantially the same as the width of the reference non-erosion region of the targets 132a to 132d. ing.
  • the interval between the flange portion 22 and the targets 132a to 132d may be such that the interval between the uppermost surface of the targets 132a to 132d and the lower surface of the flange portion 22 before use is about 2 to 15 mm. If the distance is less than 2 mm, the non-adherent particles are too close to each other, and the flange portion 22 and the targets 132a to 132d are connected to each other, which may cause a short circuit.
  • the distance between the lower surface of the flange portion 22 and the targets 132a to 132d is too large, so that non-adherent particles do not adhere to the shield member 20, and adhere to the non-erosion region A2 of the targets 132a to 132d. End up. In this embodiment, it is 10 mm.
  • a support member 23 is provided behind the backing plates 131a to 131d.
  • the support member 23 includes a plate-like portion 231 and a protrusion 232 that extends at the center of the plate-like portion 231 in the width direction so as to be disposed between the backing plates 131a to 131d.
  • the protruding portion 232 and the flange portion 22 are fixed by a fastening member 233 provided at a distance from the center portion in the width direction of the flange portion 22.
  • the support member 23 is grounded to the ground potential. Thereby, each shield member 20 is at a ground potential, and the provision of the shield member 20 does not cause a short circuit between the targets.
  • FIGS. 1 to 3 A sputtering apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the targets 132a to 132d of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are the same as the sputtering apparatus shown in the first embodiment except that a target having a different cross-sectional shape is used. .
  • the targets 41a and 41b in the sputtering apparatus of the present embodiment are tapered at the ends in the width direction.
  • the distance with the lower surface of the flange part 22 of the shield member 20 is made larger than the sputtering apparatus 1 concerning Embodiment 1.
  • FIG. Here, only the vicinity of the targets 41a and 41b is shown for explanation.
  • the non-adhesion. Particles are unlikely to adhere to the non-erosion region A2 (see FIG. 3). This is because the end portion where non-adherent particles are likely to adhere is a tapered surface, so that the plasma also flows to the lower surface side of the flange portion 22, so that the non-erosion region A2 can be formed even narrower than in the first embodiment.
  • the number of non-adhering particles adhering to the non-erosion region A2 can be further reduced.
  • non-adherent particles are less likely to adhere to the non-erosion region A2. Further, since the distance between the targets 41a and 41b and the flange portion 22 of the shield member 20 in the sputtering apparatus 2 is increased, non-adherent particles form a film, and the targets 41a and 41b and the flange portion 22 of the shield member 20 are electrically connected. It is possible to suppress a short circuit due to the connection. If the height of the shield member 20 is increased in order to increase the distance between the targets 41a and 41b and the flange portion 22 of the shield member 20 in order to prevent a short circuit, non-adherent particles adhere to the non-erosion region A2. I cannot suppress it. Therefore, it is preferable to provide tapered surfaces at both ends in the width direction of the targets 41a and 41b as in this embodiment.
  • the distance between the targets 41a and 41b and the flange portion 22 is large, so that the plasma can easily flow around to the lower surface side of the flange portion 22 and stably generate plasma. Can continue to form.
  • the non-erosion region A2 is less likely to be formed in the case of the sputtering apparatus according to the present embodiment than in the sputtering apparatus 1, and the targets 41a and 41b are formed. While being able to use efficiently, since there are few non-erosion area
  • film formation was performed using the sputtering apparatus according to the second embodiment.
  • the same sputtering apparatus is used under the same film formation conditions except that the flange portion 22 is not provided, that is, a shield member including only the shield body 21 is provided. Membrane was performed.
  • the number of foreign particles adhering to the substrate after film formation that is, the number of non-adhering particles was measured with a pattern inspection device (trade name FPI-6590, manufactured by Orbotech), and the number was compared. did.
  • the results are shown in FIG.
  • the number of foreign particles was reduced as compared with the comparative example, and it was found that the film formation characteristics were improved in the sputtering apparatus according to the second embodiment.
  • Embodiment 3 The sputtering apparatus of this embodiment is demonstrated using FIG.
  • the shield member of Embodiment 2 is the same as the sputtering apparatus shown in Embodiment 2 except that a shield member having a different shape is used.
  • the shield member 42 is provided with a recess on the entire surface thereof. Thereby, the surface area of the shield member 42 can be further increased, and more non-adherent particles can be adhered. Of course, this shield member 42 is also blasted as described above.
  • the present invention is not limited to Embodiments 1 to 3 described above.
  • the number of installed targets is four in this embodiment, but is not limited to this.
  • the target may be composed of only one sheet.
  • the shield member 20 only needs to be able to cover at least a part of the end portion of the target, that is, the non-erosion region formed on the target when the shield member 20 is not provided.
  • the shield member 20 is provided only at the end portion in the longitudinal direction. It may be done.
  • the ends of the targets 41a and 41b are tapered to form a slope.
  • the present invention is not limited to this, and a taper may be provided on the lower surface side of the shield member 20. In this way, the distance between the shield member 20 and the target can be increased.
  • the shield member 20 may be any member that can cover at least the end portion of the upper surface of the target.
  • the shield member 20 may include only the flange portion 22.
  • the shield member 20 is not provided on the outer side in the juxtaposed direction of the targets 132a and 132d of the target 132d. May be provided. That is, in the first embodiment, each of the targets 132a to 132d is covered with the shield member 20 at both ends in the width direction.
  • the shielding member 20 at least between the targets facing the substrate S, the non-adhering particles adhering to the non-erosion region A2 in the region facing the substrate S can be sufficiently obtained. Since it can be reduced, the possibility that non-adherent particles are mixed into the film formed on the substrate can be sufficiently reduced, and thereby the film formation characteristics can be sufficiently improved.
  • the sputtering apparatus of the present invention has high film forming characteristics. Therefore, it can be used in the semiconductor element manufacturing industry and the solar cell element manufacturing industry.

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Abstract

スパッタリング装置１は、真空チャンバ１１と、この真空チャンバ内に設置された基板に対向する位置に、所定の間隔を置いて並設された複数のターゲット１３２ａ～１３２ｄと、ターゲットに電圧を印加する電源と、真空チャンバ内にガスを導入するガス導入手段１２とを備えたスパッタリング装置であって、ターゲットの端部には、該端部の上面を覆うシールド部材２０を有する。

Description

スパッタリング装置
　本発明はスパッタリング装置に関する。
　基板上に薄膜を形成する場合、成膜速度が速い等の利点から、マグネトロンスパッタリング方式がよく利用されている。マグネトロンスパッタリング方式では、ターゲットの後方に交互に極性を変えた複数の磁石から構成される磁石部材を設置し、この磁石部材によってターゲットの前方に磁束を形成して電子を捕捉することでターゲット前方での電子密度を高め、これらの電子と真空チャンバ内に導入されるガスとの衝突確率を高めてプラズマ密度を高くしてスパッタリングする。
　ところで、近年、基板が大きくなるにつれてマグネトロンスパッタリング装置も大型化している。このため、複数のターゲットを並設することで大面積の基板に対し成膜することができるスパッタリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－２５０３１号公報（図２等参照）
　しかしながら、特許文献１に記載のスパッタリング装置では、スパッタリング時にターゲットからはじき出されたスパッタ粒子が、基板に付着しないで、ターゲットの浸食されない領域、いわゆる非エロージョン領域に付着してしまうことがある。この付着したスパッタ粒子は、ターゲットからアーク放電などにより剥がれやすい。そして、この剥がれたスパッタ粒子が基板に付着すると、密着性が低いことから、この部分で膜はがれが生じやすく成膜特性が低下するという問題があった。
　そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、非エロージョン領域へのスパッタ粒子の付着を抑制し、成膜特性の高いスパッタリング装置を提供しようとするものである。
　本発明のスパッタリング装置は、真空チャンバと、この真空チャンバ内に設置された基板に対向する位置に設けられたターゲットに電圧を印加する電源と、前記真空チャンバ内にガスを導入するガス導入手段とを備えたスパッタリング装置であって、前記ターゲットの端部には、該端部の上面を覆うシールド部材を有する。本発明のスパッタリング装置はシールド部材を有することで、ターゲットの端部に形成された非エロージョン領域を覆うことができ、スパッタ粒子の非エロージョン領域への付着を抑制することができる。
　ここで、前記ターゲットは、所定の間隔をあけて複数並設されており、前記シールド部材は、隣接する前記ターゲットの互いに対向する端部の上面を覆うことが好ましい。隣接するターゲットの、互いに対向する端部の上面を覆うシールド部材を有することで、ターゲットの端部に形成された非エロージョン領域の大部分を覆うことができ、スパッタ粒子の非エロージョン領域への付着をより抑制することができる。
　また、隣接する前記ターゲットの、シールド部材に覆われている領域にはテーパーが設けられていることが好ましい。テーパーが設けられていることで、ターゲットに非エロージョン領域が形成されにくく、かつ、例え非エロージョン領域が形成されたとしても、テーパーが形成されていることから、テーパーが形成されていない場合に比べてスパッタ粒子が付着しにくい。また、テーパーが形成されていることから、ターゲットとシールド部材とが電気的に接続されにくい。
　また、前記ターゲットの並設方向の両端のターゲットの端部の上面を覆うようにさらにシールド部材を設けたことが好ましい。この部分をさらに覆うことで、より非エロージョン領域を覆うことができ、より、スパッタ粒子の非エロージョン領域への付着を抑制できる。
　本発明のスパッタリング装置によれば、スパッタ粒子の非エロージョン領域への付着を抑制することができ、これにより成膜特性を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。
実施形態１にかかるスパッタリング装置の模式的断面図である。 実施形態１にかかるスパッタリング装置におけるターゲット近傍の模式的断面斜視図である。 実施形態１にかかるターゲット及びシールド部材の一部を示す模式的上面図である。 実施形態２にかかるスパッタリング装置におけるターゲット近傍の模式的断面図である。 参考例及び比較例にかかる測定結果を示すグラフである。 実施形態３にかかるスパッタリング装置におけるターゲット近傍の模式的断面図である。
　（実施形態１）
　本発明のスパッタリング装置について、以下説明する。
　スパッタリング装置１は、真空チャンバ１１を備える。スパッタリング装置１には、基板Ｓが搬送され、基板Ｓは、真空チャンバ１１の天井面側に、図示しない基板保持部により、成膜面を床面側に向けた状態で保持される。
　真空チャンバ１１の側壁面には、ガス導入手段１２が設けられている。ガス導入手段１２は、マスフローコントローラー１２１ａ、１２１ｂを介設したガス導入管１２２を介してガス源１２３ａ、１２３ｂにそれぞれ接続している。ガス源１２３ａ、１２３ｂにはアルゴン等のスパッタリングガスや、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｎ２などの反応ガスが封入されており、これらのガスは、マスフローコントローラー１２１ａ、１２１ｂによって真空チャンバ１１に一定の流量で導入することができる。
　真空チャンバ１１内に設置された基板Ｓと対向する位置には、ターゲット組立体１３が配置される。ターゲット組立体１３は、上面視において略長方形の４つのバッキングプレート１３１ａ～１３１ｄと、各バッキングプレート１３１ａ～１３１ｄの一方面に設置された上面視において略長方形に形成されたターゲット１３２ａ～１３２ｄとを備える。
　バッキングプレート１３１ａ～１３１ｄは、ターゲット１３２ａ～１３２ｄよりやや大きくなるように作製されている。このようなバッキングプレート１３１ａ～１３１ｄは、ターゲット１３２ａ～１３２ｄを支持するためのものであると共に、電極板としても機能するものであり、隣接するバッキングプレート間に電圧を印加することができるように、隣接する二つのバッキングプレートに真空チャンバ１１外部に配置した一つの交流電源が設けられている。即ち、本実施形態では、バッキングプレート１３１ａとバッキングプレート１３１ｂには、交流電源１３３ａが、バッキングプレート１３１ｃとバッキングプレート１３１ｄには、交流電源１３３ｂが接続されている。また、バッキングプレート１３１ａ～１３１ｄの内部には図示しない液体循環路が設けられており、ターゲット１３２ａ～１３２ｄを冷却することができるように構成されている。
　ターゲット１３２ａ～１３２ｄは、ＩＴＯ、Ａｌ合金、Ｍｏなど基板上に成膜する膜の組成に応じて公知の方法で製造されたものである。ターゲット１３２ａ～１３２ｄは、基板Ｓと平行な同一平面上に位置するように、間隔を空けて並設されている。
　ターゲット組立体１３の下側には、４つの磁石部材１４が設けられている。磁石部材１４は、それぞれ同一構造に形成されている。磁石部材１４は、支持部１４１を有し、支持部１４１上には、交互に極性を変えて配置するように、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの長手方向に沿った棒状の中央磁石１４２と、中央磁石１４２の周辺を囲むように複数の磁石から構成された周辺磁石１４３とが設けられている。これによりターゲット１３２ａ～１３２ｄの前方につりあった閉ループのトンネル状磁束が形成され、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの前方で電離した電子及びスパッタリングで生じた２次電子を捕捉して、カソードとしてのターゲットの前方で形成されたプラズマの密度を高くすることができる。なお、磁石部材１４は、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの幅方向において移動可能であり、後述する非エロージョン領域をなるべく少なく形成するように構成されている。
　このように構成された真空チャンバ１１内に、ガス導入手段１２よりスパッタリングガスを導入し、各交流電源１３３ａ、１３３ｂにより各バッキングプレート１３１ａ～１３１ｄに電圧を印加すると、ターゲット１３２ａ～１３２ｄと基板Ｓとの間の空間にはプラズマが形成される。そして、このプラズマが形成されることにより、ターゲット１３２ａ～１３２ｄがスパッタリングされ、スパッタ粒子が基板Ｓに付着して基板Ｓに所望の膜が形成される。この場合に、プラズマの形成位置により、ターゲット表面は、図３に示すように、浸食領域Ａ１と、浸食されない領域であるいわゆる非エロージョン領域Ａ２とに分けられる。即ち、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの端部近傍には、プラズマが形成されにくいことから、ターゲット１３２ａ～１３２ｄが浸食されずに非エロージョン領域Ａ２として残り、その他の領域である浸食領域Ａ１ではスパッタリングによる浸食が進行する。　
　ところで、従来のスパッタリング装置では以下のような問題があった。即ち、スパッタリングにおいては、スパッタ粒子が基板に付着して膜を形成するものであるが、スパッタ粒子の飛び出し方向によっては、非エロージョン領域に付着してしまうものもある。以下、このようなスパッタリング時において直接基板に付着しなかった粒子を非付着粒子という。この場合に、この非エロージョン領域に付着した非付着粒子は非エロージョン領域との密着性が弱いために、アーク放電などによって非エロージョン領域から剥がれやすく、ダストとなって真空チャンバ１１内を浮遊する。そして、このダストとなった非付着粒子が基板Ｓに付着してしまうことがある。このように、非付着粒子が形成した膜の一部に入り込んでしまうと、この部分は他の膜を構成する部分と密着性が低く、成膜した膜が剥がれやすい。これにより成膜特性が劣化してしまう。即ち、従来のスパッタリング装置においては、非エロージョン領域からの非付着粒子が膜中に異物として入り込んでしまうことにより成膜特性が悪化するという問題があったので、これを抑制する必要がある。
　そこで、本実施形態では、非付着粒子のターゲット１３２ａ～１３２ｄの非エロージョン領域Ａ２への付着を抑制すべく、各ターゲット１３２ａ～１３２ｄ間に、それぞれシールド部材２０を設けている。以下、シールド部材２０について詳細に説明する。なお、ターゲット組立体１３とシールド部材２０とによりターゲットユニットが構成されている。　
　３つのシールド部材２０は、同一構造であり、それぞれ上面視において略長方形状である。シールド部材２０は、ターゲット１３２ａ～１３２ｄ間に配されるシールド本体２１と、シールド本体２１からターゲット１３２ａ～１３２ｄの幅方向の端部の上面を覆うように延設された板状のフランジ部２２とからなる。シールド部材２０のフランジ部２２は、シールド部材２０を設けなかった場合にターゲット１３２ａ～１３２ｄに形成される非エロージョン領域を、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの幅方向においてちょうど覆うように設けられている。即ち、シールド部材２０を設けなかった場合にターゲット１３２ａ～１３２ｄに形成される基準となる基準非エロージョン領域のうち、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの幅方向に形成される基準非エロージョン領域を少なくとも覆うように、フランジ部２２は、幅方向における基準非エロージョン領域の幅と同一になるように形成されている。なお、この基準非エロージョン領域については、予め実験等でどの程度の大きさの領域になるのか知ることができる。また、電圧印加時にショートしないように、シールド部材２０とターゲット１３２ａ～１３２ｄ及びバッキングプレート１３１ａ～１３１ｄとは離間している。
　シールド部材２０は、付着粒子が付着しやすい材料であり、かつ、高融点材料からなる。このようなシールド部材２０の材料としては、例えば、チタン、アルミニウム、ＳＵＳ、セラミック等が挙げられ、本実施形態ではチタンからなる。
　また、シールド部材２０の表面は、ブラスト処理（加工）され、図示しないが細かい凹凸（表面粗さが１００μｍ～１５０μｍ）が形成されている。ブラスト処理されることで、非付着粒子とシールド部材２０との密着性が向上し、これにより一度シールド部材４２に付着した粒子が再度剥がれて真空チャンバ１１内に放出されることを抑制している。
　かかるシールド部材２０を備えることで、基準非エロージョン領域よりも狭いターゲット１３２ａ～１３２ｄ端部の非エロージョン領域Ａ２をフランジ部２２で覆うことができるので、非付着粒子が非エロージョン領域Ａ２に付着することを抑制している。即ち、シールド部材２０を設けることで、基準非エロージョン領域よりも非エロージョン領域Ａ２が狭くなるので、非付着粒子を非エロージョン領域Ａ２に付着させずにシールド部材２０に付着させることができる。これにより、非付着粒子が非エロージョン領域Ａ２に付着するのを抑制できる。この場合に、シールド部材２０に付着した非付着粒子は、非エロージョン領域Ａ２に付着するよりもシールド部材２０からは剥がれにくく、ダストとして再度真空チャンバ１１内に舞うことがない。また、シールド部材２０を設けることで、基準非エロージョン領域よりも非エロージョン領域Ａ２が狭くなるので、非エロージョン領域Ａ２に付着する非付着粒子数が少なくなる。即ち、非付着粒子が非エロージョン領域に付着しにくくなる。従って、かかる非付着粒子を成膜した膜中に含むことを抑制し、膜はがれを抑制できる。
　即ち、本実施形態においては、シールド部材２０に、ターゲット１３２ａ～１３２ｄからスパッタリングされ、真空チャンバ１１内に飛び出したが基板に付着できなかった非付着粒子を付着させ、シールド部材２０に密着させることで、非エロージョン領域Ａ２に非付着粒子が付着することを抑制し、これによりスパッタリング装置１の成膜特性を向上させているのである。
　また、このようにシールド部材２０を、ターゲット１３２ａ～１３２ｄ間に設けることで、非付着粒子が、ターゲット１３２ａ～１３２ｄ間に亘って付着してターゲット１３２ａ～１３２ｄ間でショートを起こすことも同時に防止することができる。なお、例えば、ターゲット１３２ａ～１３２ｄ間のみに埋設されるようにシールド部材を設けるとすれば、上述したように非エロージョン領域Ａ２に非付着粒子が付着することを抑制することができず、膜はがれを抑制した成膜特性のよいスパッタリング装置とすることができない。かつ、本実施形態では、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの幅方向の端部を覆っていることから、ターゲット１３２ａ～１３２ｄ間のみに埋設されるようにシールド部材を設けるような場合に比べて、表面積が大きいので、より多くの非付着粒子を付着することができ、より非付着粒子の基板Ｓへの再付着を抑制することができる。
　このようなシールド部材２０のフランジ部２２は、上述のようにターゲット１３２ａ～１３２ｄの端部の非エロージョン領域Ａ２を覆うことができるように形成されており、それぞれ、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの幅方向の各端部を、３～７ｍｍ覆うようにしている。３ｍｍより小さいと、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの非エロージョン領域Ａ２を覆うことができず、他方で７ｍｍより大きいと、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの基準非エロージョン領域よりも大きくなってしまってターゲット１３２ａ～１３２ｄの浸食領域まで覆ってしまい、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの使用効率が低いばかりか、所望の成膜特性を得られないからである。なお、本実施形態では、シールド部材２０のフランジ部２２は、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの基準非エロージョン領域の幅と略同一となるように、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの幅方向の各端部を約５ｍｍ覆っている。
　また、フランジ部２２とターゲット１３２ａ～１３２ｄとの間隔は、使用前のターゲット１３２ａ～１３２ｄの最上面とフランジ部２２の下面との間隔が２～１５ｍｍ程度であればよい。２ｍｍ未満であると距離が近すぎて非付着粒子が堆積するとフランジ部２２とターゲット１３２ａ～１３２ｄとを接続してしまい、ショートしてしまう可能性がある。他方で、１５ｍｍを越えると、フランジ部２２の下面とターゲット１３２ａ～１３２ｄとの距離が大きすぎて、非付着粒子がシールド部材２０に付着せず、ターゲット１３２ａ～１３２ｄの非エロージョン領域Ａ２に付着してしまう。本実施形態では、１０ｍｍである。
　また、このシールド部材２０を保持すべく、バッキングプレート１３１ａ～１３１ｄの後方に支持部材２３が設けられている。支持部材２３は、板状部２３１と、板状部２３１の幅方向の中央部に、バッキングプレート１３１ａ～１３１ｄ間に配されるように延設された突起部２３２とを備える。突起部２３２と、フランジ部２２とは、フランジ部２２の幅方向中央部に離間して設けられた締結部材２３３により固定されている。この支持部材２３は、アースに接地されてグランド電位となっている。これにより、シールド部材２０はそれぞれグランド電位となっており、シールド部材２０を設けることによりターゲット間でショートすることはない。
　以下、本発明の別の実施形態について説明する。
　（実施形態２）
　図４を用いて実施形態２にかかるスパッタリング装置を説明する。実施形態２では、図１～３に示す実施形態１のターゲット１３２ａ～１３２ｄとは、断面形状の異なるターゲットを用いている点以外は実施形態１に示すスパッタリング装置と同一であるので説明は省略する。
　本実施形態のスパッタリング装置におけるターゲット４１ａ及び４１ｂは、その幅方向の端部にテーパーが設けてある。このようにターゲット４１ａ及び４１ｂの幅方向の端部が傾斜していることで、シールド部材２０のフランジ部２２の下面との距離を、実施形態１にかかるスパッタリング装置１よりも大きくしている。なお、ここでは説明のためターゲット４１ａ及び４１ｂ近傍のみを示している。
　このようにターゲット４１ａ及び４１ｂの端部にテーパーを設けることで、ターゲット４１ａ及び４１ｂの端部にテーパーを設けていない場合（即ち実施形態１のターゲット１３２ａ～１３２ｄの場合）に比べて、非付着粒子が非エロージョン領域Ａ２（図３参照）に付着しにくい。これは、非付着粒子が付着しやすい端部がテーパー面となっていることで、フランジ部２２の下面側にもプラズマが回り込むので、非エロージョン領域Ａ２を実施形態１よりもさらに狭く形成できることにより、非エロージョン領域Ａ２に付着する非付着粒子数をより少なくすることができる。即ち、このように構成することで、非エロージョン領域Ａ２に非付着粒子が付着しにくくなる。また、スパッタリング装置２におけるターゲット４１ａ及び４１ｂとシールド部材２０のフランジ部２２との距離が広くなるので、非付着粒子が膜形成してターゲット４１ａ及び４１ｂとシールド部材２０のフランジ部２２とが電気的に接続されてショートすることを抑制することができる。なお、ショートを防ぐべく、ターゲット４１ａ及び４１ｂとシールド部材２０のフランジ部２２との距離を大きくするために、シールド部材２０の高さを高くするとすれば、非エロージョン領域Ａ２に非付着粒子が付着することを抑制できない。従って、本実施形態のように、ターゲット４１ａ及び４１ｂの幅方向の両端部にテーパー面を設けることが好ましい。
　また、ターゲット４１ａ及び４１ｂの端部にテーパーを設けることで、ターゲット４１ａ及び４１ｂとフランジ部２２との距離が広いために、プラズマがフランジ部２２の下面側にも回り込みやすく、安定してプラズマを形成し続けることができる。かつ、プラズマがフランジ部２２の下面側にも回り込みやすいことから、本実施形態にかかるスパッタリング装置の場合の方が、スパッタリング装置１に比べて非エロージョン領域Ａ２が形成されにくく、ターゲット４１ａ及び４１ｂを効率的に用いることができると共に、非エロージョン領域Ａ２が少ないのでこの領域に非付着粒子が付着することもより抑制できる。
　参考例として、実施形態２にかかるスパッタリング装置で成膜を行った。成膜条件としては、圧力：０．５２Ｐａ、印加電圧：４０Ｖ、ターゲット材料：酸化インジウム－酸化亜鉛系透明電極材料、スパッタリングガス：Ａｒ、Ｏ２の混合ガス、流量：Ａｒ＝９５０ｓｃｃｍ、Ｏ２＝１２ｓｃｃｍであった。
　比較例として、実施形態１にかかるスパッタリング装置１において、フランジ部２２を設けていないもの、即ちシールド本体２１のみからなるシールド部材を設けた以外は同一のスパッタリング装置により、同一の成膜条件で成膜を行った。
　参考例及び比較例の各場合について、成膜後の基板に付着した異物パーティクル、即ち非付着粒子の数をパターン検査器（オルボテック社製、商品名FPI-6590）で測定し、その数を比較した。結果を図５に示す。図５に示すように、参考例の場合、異物パーティクル数は比較例に比較して減少しており、実施形態２にかかるスパッタリング装置では成膜特性が向上していることが分かった。
　（実施形態３）
　図６を用いて、本実施形態のスパッタリング装置を説明する。実施形態３では、実施形態２のシールド部材とは、形状の異なるシールド部材を用いている点以外は実施形態２に示すスパッタリング装置と同一であるので説明は省略する。
　本実施形態では、シールド部材４２は、その表面全体に凹部を設けている。これにより、さらにシールド部材４２の表面積を大きくすることができ、より多くの非付着粒子を付着させることができる。もちろん、このシールド部材４２も上述したブラスト加工がされている。
　上述した各実施形態１～３にかかるスパッタリング装置によれば、成膜特性を向上できる。
　（他の実施形態）
　本発明は、上述した実施形態１～３に限定されるものではない。例えば、ターゲットの設置枚数は本実施形態では４枚としているが、もちろんこれに限定されない。例えば、ターゲットは１枚のみからなるものとしてもよい。
　シールド部材２０は、ターゲットの端部、即ち、シールド部材２０を設けなかった場合にターゲットに形成される非エロージョン領域の少なくとも一部を覆うことができればよく、例えば、長手方向の端部のみに設けられていてもよい。
　また、実施形態２においては、ターゲット４１ａ、４１ｂの端部にテーパーを設けて斜面状としたが、これに限定されず、シールド部材２０の下面側にテーパーを設けても良い。このようにしてもシールド部材２０とターゲットとの距離を広げることが可能である。また、シールド部材２０としては、少なくともターゲットの上面の端部を覆うことができるものであればよく、例えば、フランジ部２２のみからなるものであってもよい。
　また、上述した実施形態１～３においては、両端のターゲット１３２ａ及びターゲット１３２ｄのターゲット１３２ａ～１３２ｄの並設方向外側にはシールド部材２０を設けていないが、この並設方向外側にもシールド部材２０を設けてもよい。即ち、実施形態１において、各ターゲット１３２ａ～１３２ｄは、それぞれ全て幅方向の両端側をシールド部材２０により覆われている。このように構成することで、より確実に非エロージョン領域Ａ２を覆うことができるので、非エロージョン領域Ａ２に付着する非付着粒子を減少させることができる。なお、実施形態１～３に示したように、少なくとも基板Ｓに対向するターゲット間にシールド部材２０を設けることで、基板Ｓに対向した領域で非エロージョン領域Ａ２に付着する非付着粒子を十分に減少させることができるので、基板に形成された膜に非付着粒子が混入する可能性を十分に減少させることができ、これにより成膜特性を十分向上させることが可能である。
　本発明のスパッタリング装置は、成膜特性が高い。従って、半導体素子製造産業及び太陽電池素子製造産業において利用可能である。
１     スパッタリング装置
１１   真空チャンバ
１２   ガス導入手段
１３   ターゲット組立体
１４   磁石部材
２０   シールド部材
２１   シールド本体
２２   フランジ部
２３   支持部材
４１ａ、４１ｂ       ターゲット
４２   シールド部材
１２１ａ、１２１ｂ   マスフローコントローラー
１２２ ガス導入管
１２３ａ      ガス源
１３１ａ－１３１ｄ    バッキングプレート
１３２ａ－１３２ｄ    ターゲット
１３３ａ－１３３ｂ    交流電源
１４１ 支持部
１４２ 中央磁石
１４３ 周辺磁石
２３１ 板状部
２３２ 突起部
２３３ 締結部材
Ａ１   浸食領域
Ａ２   非エロージョン領域
Ｓ     基板

Claims (4)

  1. 真空チャンバと、この真空チャンバ内に設置された基板に対向する位置に設けられたターゲットに電圧を印加する電源と、前記真空チャンバ内にガスを導入するガス導入手段とを備えたスパッタリング装置であって、
    前記ターゲットの端部には、該端部の上面を覆うシールド部材を有することを特徴とするスパッタリング装置。
  2. 前記ターゲットは、所定の間隔をあけて複数並設されており、
    前記シールド部材は、隣接する前記ターゲットの互いに対向する端部の上面を覆うことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
  3. 前記ターゲットの、前記シールド部材に覆われている領域にはテーパーが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリング装置。
  4. 前記ターゲットの並設方向の両端のターゲットの端部の上面を覆うようにさらにシールド部材を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載のスパッタリング装置。
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