JP2000345335A - スパッタ成膜装置およびスパッタ膜形成方法 - Google Patents
スパッタ成膜装置およびスパッタ膜形成方法Info
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターゲットの背面に揺動式マグネトロン磁気
回路を備えたスパッタ成膜装置等でターゲット表面にお
けるノジュールの形成を低減し、これによりターゲット
表面を初期状態に戻す必要性をなくし、装置の稼働率を
高め、生産性向上に寄与する。 【構成】 基板４２に対向するターゲット２０と、ター
ゲット背面に設けられるマグネトロン磁気回路２４を備
え、マグネトロン磁気回路を１方向に揺動させ、基板表
面にスパッタ成膜を行う。マグネトロン磁気回路でター
ゲット表面上に作られるスパッタ能力を持つプラズマ領
域７によって、ターゲットの表面の各部位がスパッタエ
ッチングされる時間が連続して１秒以上であるように、
マグネトロン磁気回路の揺動速度を制御する制御回路２
７２を備えている。
回路を備えたスパッタ成膜装置等でターゲット表面にお
けるノジュールの形成を低減し、これによりターゲット
表面を初期状態に戻す必要性をなくし、装置の稼働率を
高め、生産性向上に寄与する。 【構成】 基板４２に対向するターゲット２０と、ター
ゲット背面に設けられるマグネトロン磁気回路２４を備
え、マグネトロン磁気回路を１方向に揺動させ、基板表
面にスパッタ成膜を行う。マグネトロン磁気回路でター
ゲット表面上に作られるスパッタ能力を持つプラズマ領
域７によって、ターゲットの表面の各部位がスパッタエ
ッチングされる時間が連続して１秒以上であるように、
マグネトロン磁気回路の揺動速度を制御する制御回路２
７２を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタ成膜装置お
よびスパッタ膜形成方法に関し、特に、基板に対向させ
て配置したマグネトロン磁気回路を少なくとも１つ有
し、このマグネトロン磁気回路を遅い速度で揺動させる
ことにより基板の表面にスパッタ成膜を行うスパッタ成
膜装置およびスパッタ膜形成方法に関する。
よびスパッタ膜形成方法に関し、特に、基板に対向させ
て配置したマグネトロン磁気回路を少なくとも１つ有
し、このマグネトロン磁気回路を遅い速度で揺動させる
ことにより基板の表面にスパッタ成膜を行うスパッタ成
膜装置およびスパッタ膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、マグネトロンカソードを用いた例
えばインライン型スパッタ成膜装置が知られている（例
えば特開平７−１８４３５号公報）。このスパッタ成膜
装置の基本構成を概説する。
えばインライン型スパッタ成膜装置が知られている（例
えば特開平７−１８４３５号公報）。このスパッタ成膜
装置の基本構成を概説する。
【０００３】このスパッタ成膜装置では、基板に成膜を
行うスパッタ成膜チャンバ内に複数のマグネトロンカソ
ードを備える。各マグネトロンカソードでは、一般的
に、搬送されてくる基板に対向できるように正面にター
ゲットを配置している。ターゲットは水冷されたバッキ
ングプレートにボンディングされ、カソードボディに取
り付けられている。カソードボディの裏面には凹所が形
成されている。この凹所には、マグネトロン磁気回路
が、所要の振幅で基板搬送方向と同じ方向に揺動可能に
設けられている。マグネトロン磁気回路は、ターゲット
の背面に位置し、ターゲットの表面側に磁場を作り、タ
ーゲット表面上において、磁場によりプラズマを閉じ込
めた状態で発生させる領域を形成する。マグネトロン磁
気回路を揺動させるのは、プラズマからの荷電粒子によ
るスパッタエッチングで形成されるターゲットの表面上
のエロージョン部をこの表面上で移動させ、ターゲット
の利用効率を高めるためである。マグネトロン磁気回路
を揺動させる機構としては、機構学上でよく知られる、
円運動を往復運動に変換する単振動揺動機構が一般的で
ある。単振動揺動機構における揺動速度は、マグネトロ
ン磁気回路が揺動方向を変更する端部で最も遅く、マグ
ネトロンカソードのほぼ中心で最も速くなるという特性
を有している。
行うスパッタ成膜チャンバ内に複数のマグネトロンカソ
ードを備える。各マグネトロンカソードでは、一般的
に、搬送されてくる基板に対向できるように正面にター
ゲットを配置している。ターゲットは水冷されたバッキ
ングプレートにボンディングされ、カソードボディに取
り付けられている。カソードボディの裏面には凹所が形
成されている。この凹所には、マグネトロン磁気回路
が、所要の振幅で基板搬送方向と同じ方向に揺動可能に
設けられている。マグネトロン磁気回路は、ターゲット
の背面に位置し、ターゲットの表面側に磁場を作り、タ
ーゲット表面上において、磁場によりプラズマを閉じ込
めた状態で発生させる領域を形成する。マグネトロン磁
気回路を揺動させるのは、プラズマからの荷電粒子によ
るスパッタエッチングで形成されるターゲットの表面上
のエロージョン部をこの表面上で移動させ、ターゲット
の利用効率を高めるためである。マグネトロン磁気回路
を揺動させる機構としては、機構学上でよく知られる、
円運動を往復運動に変換する単振動揺動機構が一般的で
ある。単振動揺動機構における揺動速度は、マグネトロ
ン磁気回路が揺動方向を変更する端部で最も遅く、マグ
ネトロンカソードのほぼ中心で最も速くなるという特性
を有している。
【０００４】マグネトロン磁気回路を特定方向（基板搬
送方向）に揺動（往復運動）させるスパッタ成膜装置に
おいて、一般的に、マグネトロン磁気回路の揺動方向に
おけるターゲットの長さは、マグネトロン磁気回路が静
止している場合にターゲットがスパッタエッチングされ
て形成されるエロージョン部の揺動方向長さに比べて長
くなるように決められている。このエロージョン部の面
積的な大きさは、マグネトロン磁気回路が作る磁力線に
よってターゲット表面上に閉じ込められて生成されるプ
ラズマの領域的大きさに対応している。ここでターゲッ
ト表面のエロージョン部を決めるスパッタ能力を有する
プラズマの領域をエロージョン実行領域と定義する。マ
グネトロン磁気回路を静止させていると、ターゲットの
表面の全般的に使用できないので、上記のごとく、マグ
ネトロン磁気回路を特定方向に揺動させる。マグネトロ
ン磁気回路が揺動するに伴って、ターゲットの表面の上
で揺動方向に上記エロージョン実行領域が揺動し、ター
ゲットの表面上の各部位は、エロージョン実行領域が通
過する間、スパッタエッチングされる。実際上、ターゲ
ットの表面上の各部位は、エロージョン実行領域が揺動
方向に往復運動するので、エロージョン実行領域が繰り
返し通過し、エロージョン実行領域が通過するたびに不
連続にスパッタエッチングされることになる。一方、タ
ーゲットの表面上の各部位を空間的に連続するエロージ
ョン実行領域が１回通過するとき、ターゲットの表面上
の各部位がスパッタエッチングされる時間は、エロージ
ョン実行領域が当該各部位を通過するのに要する時間と
等しい。つまり、ターゲットの各部位が、揺動方向にお
いて空間的に連続するエロージョン実行領域によってス
パッタエッチングされるとき、そのスパッタエッチング
に必要な時間Ｔは、マグネトロン磁気回路の揺動速度を
ｖ、エロージョン実行領域の揺動方向の長さ（すなわち
エロージョン部の揺動方向の長さ）をｗとすると、Ｔ＝
ｗ／ｖという式で与えられる。この時間Ｔを「連続的ス
パッタエッチング時間」と呼ぶことにする。従来のスパ
ッタ成膜装置において、時間Ｔは、膜厚の均一性を高め
るために、０．２６秒程度という比較的に短い時間に設
定されていた。換言すれば、従来のスパッタ成膜装置よ
れば、マグネトロン磁気回路の揺動速度は、比較的に高
速に設定されていた。
送方向）に揺動（往復運動）させるスパッタ成膜装置に
おいて、一般的に、マグネトロン磁気回路の揺動方向に
おけるターゲットの長さは、マグネトロン磁気回路が静
止している場合にターゲットがスパッタエッチングされ
て形成されるエロージョン部の揺動方向長さに比べて長
くなるように決められている。このエロージョン部の面
積的な大きさは、マグネトロン磁気回路が作る磁力線に
よってターゲット表面上に閉じ込められて生成されるプ
ラズマの領域的大きさに対応している。ここでターゲッ
ト表面のエロージョン部を決めるスパッタ能力を有する
プラズマの領域をエロージョン実行領域と定義する。マ
グネトロン磁気回路を静止させていると、ターゲットの
表面の全般的に使用できないので、上記のごとく、マグ
ネトロン磁気回路を特定方向に揺動させる。マグネトロ
ン磁気回路が揺動するに伴って、ターゲットの表面の上
で揺動方向に上記エロージョン実行領域が揺動し、ター
ゲットの表面上の各部位は、エロージョン実行領域が通
過する間、スパッタエッチングされる。実際上、ターゲ
ットの表面上の各部位は、エロージョン実行領域が揺動
方向に往復運動するので、エロージョン実行領域が繰り
返し通過し、エロージョン実行領域が通過するたびに不
連続にスパッタエッチングされることになる。一方、タ
ーゲットの表面上の各部位を空間的に連続するエロージ
ョン実行領域が１回通過するとき、ターゲットの表面上
の各部位がスパッタエッチングされる時間は、エロージ
ョン実行領域が当該各部位を通過するのに要する時間と
等しい。つまり、ターゲットの各部位が、揺動方向にお
いて空間的に連続するエロージョン実行領域によってス
パッタエッチングされるとき、そのスパッタエッチング
に必要な時間Ｔは、マグネトロン磁気回路の揺動速度を
ｖ、エロージョン実行領域の揺動方向の長さ（すなわち
エロージョン部の揺動方向の長さ）をｗとすると、Ｔ＝
ｗ／ｖという式で与えられる。この時間Ｔを「連続的ス
パッタエッチング時間」と呼ぶことにする。従来のスパ
ッタ成膜装置において、時間Ｔは、膜厚の均一性を高め
るために、０．２６秒程度という比較的に短い時間に設
定されていた。換言すれば、従来のスパッタ成膜装置よ
れば、マグネトロン磁気回路の揺動速度は、比較的に高
速に設定されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のスパッタ成膜装
置では、ターゲットの表面の各部位の連続的スパッタエ
ッチング時間Ｔが短いため、次のような問題があった。
置では、ターゲットの表面の各部位の連続的スパッタエ
ッチング時間Ｔが短いため、次のような問題があった。
【０００６】図９〜図１４を参照して問題を説明する。
従来のスパッタ成膜装置では、マグネトロン磁気回路お
よびプラズマは、ターゲットの表面を少なくとも１つの
運動方向に揺動している。図９は、従来のスパッタ成膜
装置におけるマグネトロン磁気回路の揺動速度の位置依
存性の代表例を示す。図１２は、時刻ｔ１においてター
ゲット２０の表面がスパッタエッチングされている状態
を示している。ターゲット２０の背面に揺動可能なマグ
ネトロン磁気回路（永久磁石）２４が配置され、これに
よりターゲット２０の表面側に閉じた磁力線６に基づく
磁場が形成される。磁力線６によって形成された閉じら
れた空間内にプラズマ７が生成されている。プラズマ７
によって前述したエロージョン実行領域が作られる。プ
ラズマ７によるエロージョン実行領域は、図１２で上か
ら見ると、全体として環状の形状を有しているが、図１
２において、ターゲット２０の表面上に形成されるエロ
ージョン部２０ａとの関係で、揺動方向にて連続する長
さｗの幅を有する部分が個々にエロージョン実行領域と
なる。エロージョン部２０ａでは、真上に存在するプラ
ズマ７すなわちエロージョン実行領域によってスパッタ
エッチングが進行する。マグネトロン磁気回路２４の揺
動に伴って、プラズマ７もターゲット表面上を移動し、
これに伴ってスパッタエッチングされるエロージョン部
２０ａも移動する。
従来のスパッタ成膜装置では、マグネトロン磁気回路お
よびプラズマは、ターゲットの表面を少なくとも１つの
運動方向に揺動している。図９は、従来のスパッタ成膜
装置におけるマグネトロン磁気回路の揺動速度の位置依
存性の代表例を示す。図１２は、時刻ｔ１においてター
ゲット２０の表面がスパッタエッチングされている状態
を示している。ターゲット２０の背面に揺動可能なマグ
ネトロン磁気回路（永久磁石）２４が配置され、これに
よりターゲット２０の表面側に閉じた磁力線６に基づく
磁場が形成される。磁力線６によって形成された閉じら
れた空間内にプラズマ７が生成されている。プラズマ７
によって前述したエロージョン実行領域が作られる。プ
ラズマ７によるエロージョン実行領域は、図１２で上か
ら見ると、全体として環状の形状を有しているが、図１
２において、ターゲット２０の表面上に形成されるエロ
ージョン部２０ａとの関係で、揺動方向にて連続する長
さｗの幅を有する部分が個々にエロージョン実行領域と
なる。エロージョン部２０ａでは、真上に存在するプラ
ズマ７すなわちエロージョン実行領域によってスパッタ
エッチングが進行する。マグネトロン磁気回路２４の揺
動に伴って、プラズマ７もターゲット表面上を移動し、
これに伴ってスパッタエッチングされるエロージョン部
２０ａも移動する。
【０００７】またターゲット２０の表面において、エロ
ージョン部２０ａの周りの非エロージョン部には、図１
２に示すように、再付着粒子８１が堆積している。
ージョン部２０ａの周りの非エロージョン部には、図１
２に示すように、再付着粒子８１が堆積している。
【０００８】次に、図１３に、時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）
においてターゲット２０の表面がスパッタエッチングさ
れる状態を示す。時刻ｔ１の時に非エロージョン部であ
った部位９２の直上にプラズマ７が移動してくることに
より、スパッタエッチングされるエロージョン部とな
る。部位９１は時刻ｔ１のときにエロージョン部に相当
する。部位９２において堆積していた再付着粒子８１の
一部はスパッタエッチングされる。しかし、すべての再
付着粒子８１をスパッタエッチングするには時間が足り
ず、時刻ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２
には再付着粒子８１が残る。この残った再付着粒子８１
は或る一定時間が経過すると、プラズマ７により加熱さ
れ変質し、スパッタエッチングされにくい再付着粒子の
変質物８２に変わる。ターゲット２０の表面のスパッタ
エッチングが長時間進行すると、図１４に示すごとくタ
ーゲット２０の表面は掘り込まれるが、上記現象が繰り
返されることにより、スパッタエッチングされにくい物
質が付着した部位は掘り込まれず、残ることになる。こ
の掘れ残り８３が「ノジュール」と呼ばれるものであ
る。ノジュールはターゲット２０の利用効率を悪化させ
る。
においてターゲット２０の表面がスパッタエッチングさ
れる状態を示す。時刻ｔ１の時に非エロージョン部であ
った部位９２の直上にプラズマ７が移動してくることに
より、スパッタエッチングされるエロージョン部とな
る。部位９１は時刻ｔ１のときにエロージョン部に相当
する。部位９２において堆積していた再付着粒子８１の
一部はスパッタエッチングされる。しかし、すべての再
付着粒子８１をスパッタエッチングするには時間が足り
ず、時刻ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２
には再付着粒子８１が残る。この残った再付着粒子８１
は或る一定時間が経過すると、プラズマ７により加熱さ
れ変質し、スパッタエッチングされにくい再付着粒子の
変質物８２に変わる。ターゲット２０の表面のスパッタ
エッチングが長時間進行すると、図１４に示すごとくタ
ーゲット２０の表面は掘り込まれるが、上記現象が繰り
返されることにより、スパッタエッチングされにくい物
質が付着した部位は掘り込まれず、残ることになる。こ
の掘れ残り８３が「ノジュール」と呼ばれるものであ
る。ノジュールはターゲット２０の利用効率を悪化させ
る。
【０００９】従来のスパッタ成膜装置では、ターゲット
２０の表面の各部位の連続的スパッタエッチング時間Ｔ
（＝ｗ／ｖ）が０．２６秒程度であったので、ノジュー
ルが形成されることにより、３５％程度のターゲット利
用効率しか得ることができなかった。
２０の表面の各部位の連続的スパッタエッチング時間Ｔ
（＝ｗ／ｖ）が０．２６秒程度であったので、ノジュー
ルが形成されることにより、３５％程度のターゲット利
用効率しか得ることができなかった。
【００１０】またノジュールはスパッタエッチングされ
にくいので、ターゲットの表面にノジュールが形成され
ると、投入電力量の増加に従って成膜速度は低下するこ
とになる。図１０の×で示された特性５２は、従来のス
パッタ成膜装置における成膜速度の投入電力量依存性を
表している。投入電力量の増加に従って成膜速度が低下
するので、基板に同じ膜厚の膜を付着させるためには、
適時に投入電力の補正を行わなければならない。
にくいので、ターゲットの表面にノジュールが形成され
ると、投入電力量の増加に従って成膜速度は低下するこ
とになる。図１０の×で示された特性５２は、従来のス
パッタ成膜装置における成膜速度の投入電力量依存性を
表している。投入電力量の増加に従って成膜速度が低下
するので、基板に同じ膜厚の膜を付着させるためには、
適時に投入電力の補正を行わなければならない。
【００１１】さらに、基板にＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系透明導電
膜（以下ＩＴＯ膜と記す）を、Ａｒガスと酸素ガスを用
いてスパッタ成膜する場合のように、導入される反応ガ
スの流量に対して膜特性が最適値をとるように薄膜を形
成する場合には、投入電力が変化すると、反応性ガスの
最適導入量も変化する。故に、ターゲットの表面にノジ
ュールが形成されて成膜速度が低下し、基板に同じ膜厚
の膜を付着させるために投入電力の補正を行った場合
は、最適な膜特性を得るため、反応性ガスである酸素ガ
スの導入量も補正しなければならない。
膜（以下ＩＴＯ膜と記す）を、Ａｒガスと酸素ガスを用
いてスパッタ成膜する場合のように、導入される反応ガ
スの流量に対して膜特性が最適値をとるように薄膜を形
成する場合には、投入電力が変化すると、反応性ガスの
最適導入量も変化する。故に、ターゲットの表面にノジ
ュールが形成されて成膜速度が低下し、基板に同じ膜厚
の膜を付着させるために投入電力の補正を行った場合
は、最適な膜特性を得るため、反応性ガスである酸素ガ
スの導入量も補正しなければならない。
【００１２】さらに、ノジュールはターゲットに比べて
比抵抗が高いため、プラズマから照射される荷電粒子が
帯電しやすい。帯電量が或る一定以上になると、この荷
電粒子はアークとなってプラズマ中に放出され、ターゲ
ットの対向側にある基板に外観損傷を与えるという問題
点があった。図１１の×で示された特性５４は、従来の
スパッタ成膜装置におけるアーク回数の投入電力量依存
性を表している。
比抵抗が高いため、プラズマから照射される荷電粒子が
帯電しやすい。帯電量が或る一定以上になると、この荷
電粒子はアークとなってプラズマ中に放出され、ターゲ
ットの対向側にある基板に外観損傷を与えるという問題
点があった。図１１の×で示された特性５４は、従来の
スパッタ成膜装置におけるアーク回数の投入電力量依存
性を表している。
【００１３】また上記アークはプラズマの化学状態を変
える。ＩＴＯ膜をＡｒガスと酸素ガスを用いて反応性ス
パッタ成膜する場合のように、ＩＴＯ膜に取り込まれる
酸素ガスの量に対して膜特性が最適値を取るような薄膜
を形成する場合には、アークが発生しプラズマの化学状
態が変わることにより、ＩＴＯ膜に取り込まれる酸素ガ
スの量が変わり、膜質が悪化するという問題点があっ
た。
える。ＩＴＯ膜をＡｒガスと酸素ガスを用いて反応性ス
パッタ成膜する場合のように、ＩＴＯ膜に取り込まれる
酸素ガスの量に対して膜特性が最適値を取るような薄膜
を形成する場合には、アークが発生しプラズマの化学状
態が変わることにより、ＩＴＯ膜に取り込まれる酸素ガ
スの量が変わり、膜質が悪化するという問題点があっ
た。
【００１４】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、ターゲット背面に揺動式マグネトロン磁気回
路を備えたスパッタ成膜装置およびスパッタ膜形成方法
において、ターゲット表面におけるノジュールの形成を
低減し、これによりターゲット表面を初期状態に戻す必
要性をなくし、装置の稼働率を高め、生産性向上に寄与
する構成および方法を提供することにある。
とにあり、ターゲット背面に揺動式マグネトロン磁気回
路を備えたスパッタ成膜装置およびスパッタ膜形成方法
において、ターゲット表面におけるノジュールの形成を
低減し、これによりターゲット表面を初期状態に戻す必
要性をなくし、装置の稼働率を高め、生産性向上に寄与
する構成および方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、上
記目的を達成するため、次のように構成される。
記目的を達成するため、次のように構成される。
【００１６】本発明に係るスパッタ成膜装置は、スパッ
タ成膜チャンバ内に存在する基板に対して対向するよう
に配置されるターゲットと、このターゲットの背面に設
けられるマグネトロン磁気回路とを備えており、かつマ
グネトロン磁気回路を少なくとも１つの方向に揺動さ
せ、基板の表面にスパッタ成膜を行うように構成され
る。スパッタ成膜装置は、さらに、マグネトロン磁気回
路に基づきターゲットの表面上に作られるスパッタ能力
を持つプラズマ領域、すなわちマグネトロン磁気回路に
よる磁場で閉じ込められたプラズマによりターゲット表
面にスパッタエッチングを行う領域が、ターゲットの表
面の各部位を通過するとき、各部位がプラズマ領域の中
に連続して滞在する時間が１秒以上であるように、マグ
ネトロン磁気回路の揺動速度を制御する制御手段を備え
ている。ターゲット表面の各部位がプラズマ領域中に連
続して滞在する時間が１秒以上であるとき、当該各部位
が連続してスパッタエッチングされる時間、すなわち前
述の連続的スパッタエッチング時間Ｔは１秒以上とな
る。
タ成膜チャンバ内に存在する基板に対して対向するよう
に配置されるターゲットと、このターゲットの背面に設
けられるマグネトロン磁気回路とを備えており、かつマ
グネトロン磁気回路を少なくとも１つの方向に揺動さ
せ、基板の表面にスパッタ成膜を行うように構成され
る。スパッタ成膜装置は、さらに、マグネトロン磁気回
路に基づきターゲットの表面上に作られるスパッタ能力
を持つプラズマ領域、すなわちマグネトロン磁気回路に
よる磁場で閉じ込められたプラズマによりターゲット表
面にスパッタエッチングを行う領域が、ターゲットの表
面の各部位を通過するとき、各部位がプラズマ領域の中
に連続して滞在する時間が１秒以上であるように、マグ
ネトロン磁気回路の揺動速度を制御する制御手段を備え
ている。ターゲット表面の各部位がプラズマ領域中に連
続して滞在する時間が１秒以上であるとき、当該各部位
が連続してスパッタエッチングされる時間、すなわち前
述の連続的スパッタエッチング時間Ｔは１秒以上とな
る。
【００１７】また本発明に係るスパッタ膜形成方法は、
上記本発明に係るスパッタ成膜装置で実施される方法で
あり、基板に対向するように配置されたターゲットの背
面に設けられるマグネトロン磁気回路を少なくとも１つ
の方向に揺動させ、基板の表面にスパッタ成膜を行う方
法において、マグネトロン磁気回路に基づきターゲット
の表面上に作られるスパッタ能力を持つプラズマ領域が
ターゲットの表面の各部位を通過するとき、各部位がプ
ラズマ領域の中に連続して滞在する時間が１秒以上とな
るように、マグネトロン磁気回路を揺動させる方法であ
る。
上記本発明に係るスパッタ成膜装置で実施される方法で
あり、基板に対向するように配置されたターゲットの背
面に設けられるマグネトロン磁気回路を少なくとも１つ
の方向に揺動させ、基板の表面にスパッタ成膜を行う方
法において、マグネトロン磁気回路に基づきターゲット
の表面上に作られるスパッタ能力を持つプラズマ領域が
ターゲットの表面の各部位を通過するとき、各部位がプ
ラズマ領域の中に連続して滞在する時間が１秒以上とな
るように、マグネトロン磁気回路を揺動させる方法であ
る。
【００１８】従来の揺動式マグネトロン磁気回路を備え
るスパッタ成膜装置では、ノジュールの問題よりも膜厚
ムラを低減させることを優先目的としてマグネトロン磁
気回路の揺動動作を制御するようにしていたため、マグ
ネトロン磁気回路の揺動速度は可能な限り高速（例えば
時間Ｔが０．２６秒程度）で行うように設定されてい
た。これに対して、近年では、ノジュールの問題が重視
されてきたため、膜厚ムラとの整合を図りつつ、ノジュ
ール問題を解消することのできる最適な揺動速度の設定
が可能になった。また従来では、マグネトロン磁気回路
の揺動速度を低速にするとノジュールがより多く発生す
ると考えられていたので、マグネトロン磁気回路の揺動
をゆっくり行うという発想が存在しなかった。かかる状
況に対して本発明では、ノジュール問題を解消できる最
適な揺動速度を低速の領域で見出した。
るスパッタ成膜装置では、ノジュールの問題よりも膜厚
ムラを低減させることを優先目的としてマグネトロン磁
気回路の揺動動作を制御するようにしていたため、マグ
ネトロン磁気回路の揺動速度は可能な限り高速（例えば
時間Ｔが０．２６秒程度）で行うように設定されてい
た。これに対して、近年では、ノジュールの問題が重視
されてきたため、膜厚ムラとの整合を図りつつ、ノジュ
ール問題を解消することのできる最適な揺動速度の設定
が可能になった。また従来では、マグネトロン磁気回路
の揺動速度を低速にするとノジュールがより多く発生す
ると考えられていたので、マグネトロン磁気回路の揺動
をゆっくり行うという発想が存在しなかった。かかる状
況に対して本発明では、ノジュール問題を解消できる最
適な揺動速度を低速の領域で見出した。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。
を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】図１は、本発明の実施形態であるインライ
ン型スパッタ成膜装置を示し、装置を上から見てその内
部構成を示している。まずスパッタ成膜装置の基本的な
構成を説明する。以下の説明で、図１２〜図１４で説明
した要素と同一の要素には同一の符号を付している。
ン型スパッタ成膜装置を示し、装置を上から見てその内
部構成を示している。まずスパッタ成膜装置の基本的な
構成を説明する。以下の説明で、図１２〜図１４で説明
した要素と同一の要素には同一の符号を付している。
【００２１】図１で、スパッタ成膜装置を構成するロー
ドロックチャンバ１００とスパッタ成膜チャンバ２００
とアンロードロックチャンバ３００は、各々ゲートバル
ブ４０２，４０３で区切られて直列に配置されている。
スパッタ成膜チャンバ２００の両側側壁（図１中、上下
の壁部）には、本発明の特徴であるマグネトロンカソー
ド２ａ〜２ｄが設けられている。ロードロックチャンバ
１００とアンロードロックチャンバ３００は図示しない
ドライポンプで排気され、スパッタ成膜チャンバ２００
はクライオポンプ５ａ〜５ｄで排気されている。スパッ
タ成膜チャンバ２００において、例えば２組のトレイ４
１に装着された例えば計４枚の基板４２が、図１中左側
から右側に向かって図示しないトレイ搬送機構によって
連続的に搬送される。基板４２は、搬送中に対応するマ
グネトロンカソード２ａ〜２ｄによってスパッタ成膜さ
れる。なお、４０１は基板４２を搬入する入口バルブ、
４０４は基板４２を搬出する出口バルブである。矢印４
０５は基板搬送方向を示している。
ドロックチャンバ１００とスパッタ成膜チャンバ２００
とアンロードロックチャンバ３００は、各々ゲートバル
ブ４０２，４０３で区切られて直列に配置されている。
スパッタ成膜チャンバ２００の両側側壁（図１中、上下
の壁部）には、本発明の特徴であるマグネトロンカソー
ド２ａ〜２ｄが設けられている。ロードロックチャンバ
１００とアンロードロックチャンバ３００は図示しない
ドライポンプで排気され、スパッタ成膜チャンバ２００
はクライオポンプ５ａ〜５ｄで排気されている。スパッ
タ成膜チャンバ２００において、例えば２組のトレイ４
１に装着された例えば計４枚の基板４２が、図１中左側
から右側に向かって図示しないトレイ搬送機構によって
連続的に搬送される。基板４２は、搬送中に対応するマ
グネトロンカソード２ａ〜２ｄによってスパッタ成膜さ
れる。なお、４０１は基板４２を搬入する入口バルブ、
４０４は基板４２を搬出する出口バルブである。矢印４
０５は基板搬送方向を示している。
【００２２】図２は、図１のスパッタ成膜装置における
マグネトロンカソード２ａ〜２ｄの平面概略図である。
マグネトロンカソードはＩｎ2 Ｏ3 に１０重量％のＳｎ
Ｏ2を混入したＩＴＯターゲット２０を有し、このター
ゲット２０は水冷されたバッキングプレート２１にボン
ディングされカソードボディ２２に取り付けられてお
り、カソードボディ２２は絶縁用のテフロン板２３を介
してスパッタ成膜チャンバの壁２０１に取り付けられて
いる。バッキングプレート２１の背面側にはマグネトロ
ン磁気回路２４が設けられ、このマグネトロン磁気回路
２４にはクランク棒２５を介して円盤２６が接続され
る。円盤２６に接続されたモータ２７１が一方向に回転
運動することにより円盤２６が回転し、マグネトロン磁
気回路２４は基板搬送方向に矢印（振幅）２４１に示す
ごとく揺動する。モータ２７１には制御回路２７２が取
り付けられており、マグネトロン磁気回路２４の揺動速
度を決めるモータ２７１の回転数を制御する機構となっ
ている。マグネトロン磁気回路２４によりターゲット２
０の表面側に閉じた磁力線６に基づく磁場が形成され
る。磁力線６によって形成された閉じられた空間内にプ
ラズマ７が生成される。プラズマ７は、ターゲット２０
の表面をスパッタエッチングする能力（スパッタ能力）
を有し、ターゲット表面の対応する部分にエロージョン
部を形成し、エロージョン実行領域として作用する。プ
ラズマ７によるエロージョン実行領域は、図中上から見
た全体形状としては、環状の形状を有している。図３に
おいて、エロージョン実行領域の平面形状の一例を示
す。この図で、２４ａは中心磁石、２４ｂは外周磁石で
あり、これらの磁石は上記のマグネトロン磁気回路２４
を形成している。プラズマ７は中心磁石２４ａと外周磁
石２４ｂの間の空間に生成され、その結果、全体として
図に示す７Ａのごとき環状のエロージョン実行領域が形
成される。このエロージョン実行領域７Ａは、さらに分
けて見ると、図３にて、上側直線部７１と下側直線部７
２と左右両側曲線部７３からなっている。この実施形態
では、後述するごとく、揺動方向に対して直交しかつタ
ーゲット２０の表面の各部位に対して前述の連続的スパ
ッタエッチング時間Ｔを定める直線部７１，７２の各々
が、揺動方向の長さｗを有するエロージョン実行領域と
して個別に重視される。
マグネトロンカソード２ａ〜２ｄの平面概略図である。
マグネトロンカソードはＩｎ2 Ｏ3 に１０重量％のＳｎ
Ｏ2を混入したＩＴＯターゲット２０を有し、このター
ゲット２０は水冷されたバッキングプレート２１にボン
ディングされカソードボディ２２に取り付けられてお
り、カソードボディ２２は絶縁用のテフロン板２３を介
してスパッタ成膜チャンバの壁２０１に取り付けられて
いる。バッキングプレート２１の背面側にはマグネトロ
ン磁気回路２４が設けられ、このマグネトロン磁気回路
２４にはクランク棒２５を介して円盤２６が接続され
る。円盤２６に接続されたモータ２７１が一方向に回転
運動することにより円盤２６が回転し、マグネトロン磁
気回路２４は基板搬送方向に矢印（振幅）２４１に示す
ごとく揺動する。モータ２７１には制御回路２７２が取
り付けられており、マグネトロン磁気回路２４の揺動速
度を決めるモータ２７１の回転数を制御する機構となっ
ている。マグネトロン磁気回路２４によりターゲット２
０の表面側に閉じた磁力線６に基づく磁場が形成され
る。磁力線６によって形成された閉じられた空間内にプ
ラズマ７が生成される。プラズマ７は、ターゲット２０
の表面をスパッタエッチングする能力（スパッタ能力）
を有し、ターゲット表面の対応する部分にエロージョン
部を形成し、エロージョン実行領域として作用する。プ
ラズマ７によるエロージョン実行領域は、図中上から見
た全体形状としては、環状の形状を有している。図３に
おいて、エロージョン実行領域の平面形状の一例を示
す。この図で、２４ａは中心磁石、２４ｂは外周磁石で
あり、これらの磁石は上記のマグネトロン磁気回路２４
を形成している。プラズマ７は中心磁石２４ａと外周磁
石２４ｂの間の空間に生成され、その結果、全体として
図に示す７Ａのごとき環状のエロージョン実行領域が形
成される。このエロージョン実行領域７Ａは、さらに分
けて見ると、図３にて、上側直線部７１と下側直線部７
２と左右両側曲線部７３からなっている。この実施形態
では、後述するごとく、揺動方向に対して直交しかつタ
ーゲット２０の表面の各部位に対して前述の連続的スパ
ッタエッチング時間Ｔを定める直線部７１，７２の各々
が、揺動方向の長さｗを有するエロージョン実行領域と
して個別に重視される。
【００２３】また２８はターゲット２０へ直流電界を印
加する直流電源である。また２９はガス導入機構であ
る。ガス導入機構２９では、２９１はスパッタ成膜チャ
ンバ内へ開口したガス導入ノズルで、スパッタガス源を
なすＡｒガスボンベ２９４および反応性ガス源をなす酸
素ガスボンベ２９５にそれぞれマスフローコントローラ
２９２，２９３を介して接続され、スパッタガスとして
のＡｒガスおよび酸素ガスをスパッタ成膜チャンバ２０
０内へ導入するようにされている。
加する直流電源である。また２９はガス導入機構であ
る。ガス導入機構２９では、２９１はスパッタ成膜チャ
ンバ内へ開口したガス導入ノズルで、スパッタガス源を
なすＡｒガスボンベ２９４および反応性ガス源をなす酸
素ガスボンベ２９５にそれぞれマスフローコントローラ
２９２，２９３を介して接続され、スパッタガスとして
のＡｒガスおよび酸素ガスをスパッタ成膜チャンバ２０
０内へ導入するようにされている。
【００２４】スパッタ成膜チャンバ２００には、クライ
オポンプが図示しないコンダクタンスバルブを介して取
り付けられており、ガスの導入流量およびコンダクタン
スバルブの開度を調整することにより、スパッタ成膜チ
ャンバ２００内の圧力を調整できるようになっている。
オポンプが図示しないコンダクタンスバルブを介して取
り付けられており、ガスの導入流量およびコンダクタン
スバルブの開度を調整することにより、スパッタ成膜チ
ャンバ２００内の圧力を調整できるようになっている。
【００２５】上記の構成において、制御回路２７２がモ
ータ２７１の動作を制御することによりマグネトロン磁
気回路２４を揺動させる。マグネトロン磁気回路２４の
揺動に伴ってターゲット２０の表面上に生成されたプラ
ズマ７がターゲット表面上を往復移動し、ターゲット表
面の各部位は繰り返し不連続にスパッタエッチングされ
る。この場合において、制御回路２７２は、マグネトロ
ン磁気回路２４の揺動速度が比較的に低速になるよう
に、モータ２７１の回転数を制御する。すなわち、制御
回路２７２がマグネトロン磁気回路２４を揺動させてタ
ーゲット２０の表面でプラズマ７を移動させるとき、タ
ーゲット２０の表面の各部位を、例えば直線部７１によ
るエロージョン実行領域が連続して通過する。直線部７
１によるエロージョン実行領域が通過する間、ターゲッ
ト２０の表面の各部位は、当該エロージョン実行領域
（プラズマ）の中に連続して滞在することになる。本実
施形態では、制御回路２７２に基づいて、この滞在の時
間が１秒以上になるように制御される。換言すれば、前
述の連続的スパッタエッチング時間Ｔが１秒以上となる
ように、マグネトロン磁気回路２４の揺動速度が比較的
に低速に制御される。上記の連続的スパッタエッチング
時間Ｔに関する特徴は、直線部７２によるエロージョン
実行領域に関しても当てはまる。なお時間の上限値は他
の条件によって制限を受けるが、少なくとも１秒は確保
される。
ータ２７１の動作を制御することによりマグネトロン磁
気回路２４を揺動させる。マグネトロン磁気回路２４の
揺動に伴ってターゲット２０の表面上に生成されたプラ
ズマ７がターゲット表面上を往復移動し、ターゲット表
面の各部位は繰り返し不連続にスパッタエッチングされ
る。この場合において、制御回路２７２は、マグネトロ
ン磁気回路２４の揺動速度が比較的に低速になるよう
に、モータ２７１の回転数を制御する。すなわち、制御
回路２７２がマグネトロン磁気回路２４を揺動させてタ
ーゲット２０の表面でプラズマ７を移動させるとき、タ
ーゲット２０の表面の各部位を、例えば直線部７１によ
るエロージョン実行領域が連続して通過する。直線部７
１によるエロージョン実行領域が通過する間、ターゲッ
ト２０の表面の各部位は、当該エロージョン実行領域
（プラズマ）の中に連続して滞在することになる。本実
施形態では、制御回路２７２に基づいて、この滞在の時
間が１秒以上になるように制御される。換言すれば、前
述の連続的スパッタエッチング時間Ｔが１秒以上となる
ように、マグネトロン磁気回路２４の揺動速度が比較的
に低速に制御される。上記の連続的スパッタエッチング
時間Ｔに関する特徴は、直線部７２によるエロージョン
実行領域に関しても当てはまる。なお時間の上限値は他
の条件によって制限を受けるが、少なくとも１秒は確保
される。
【００２６】本実施形態による装置において、ターゲッ
ト２０の表面にノジュールが形成されない理由を図４〜
図６を参照して説明する。
ト２０の表面にノジュールが形成されない理由を図４〜
図６を参照して説明する。
【００２７】図４は時刻ｔ１においてターゲット２０の
表面がスパッタエッチングされている状態を示してい
る。直上にプラズマ７が存在するエロージョン部２０ａ
は図６に示すようにスパッタエッチングが進行する。ま
た、エロージョン部２０ａの周りの非エロージョン部に
は図４に示すように再付着粒子８１が堆積する。図４に
示された２つのプラズマ７は、前述のエロージョン実行
領域７Ａの直線部７１，７２によるエロージョン実行領
域の断面を示している。２つのプラズマ７の各々は揺動
方向の長さｗを有している。
表面がスパッタエッチングされている状態を示してい
る。直上にプラズマ７が存在するエロージョン部２０ａ
は図６に示すようにスパッタエッチングが進行する。ま
た、エロージョン部２０ａの周りの非エロージョン部に
は図４に示すように再付着粒子８１が堆積する。図４に
示された２つのプラズマ７は、前述のエロージョン実行
領域７Ａの直線部７１，７２によるエロージョン実行領
域の断面を示している。２つのプラズマ７の各々は揺動
方向の長さｗを有している。
【００２８】次に図５に時刻ｔ２においてターゲット２
０の表面がスパッタエッチングされる状態を示す。時刻
ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２は、直上
にプラズマ７が移動してくることにより、スパッタエッ
チングされるエロージョン部となる。部位９１は時刻ｔ
１におけるエロージョン部に対応する部位である。時刻
ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２は、マグ
ネトロン磁気回路２４の揺動速度を前述のごとく低速に
したため、その直上において十分な時間をかけてプラズ
マ７（直線部７２によるエロージョン実行領域）が連続
して移動し、その結果、部位９２の各点はプラズマ７中
に前述のごとく連続して１秒以上滞在することになるの
で、時刻ｔ１の時に堆積した再付着粒子８１がすべてス
パッタエッチングされ、ターゲット２０の表面は図５に
示すように掘り込まれる。これが繰り返され、ターゲッ
ト２０の表面のスパッタエッチングが長時間進行する
と、ターゲット２０の表面ではノジュールが形成される
ことなく、図６に示すように掘り込まれる。図６で８２
は縁部に残るわずかな変質した再付着粒子である。
０の表面がスパッタエッチングされる状態を示す。時刻
ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２は、直上
にプラズマ７が移動してくることにより、スパッタエッ
チングされるエロージョン部となる。部位９１は時刻ｔ
１におけるエロージョン部に対応する部位である。時刻
ｔ１の時に非エロージョン部であった部位９２は、マグ
ネトロン磁気回路２４の揺動速度を前述のごとく低速に
したため、その直上において十分な時間をかけてプラズ
マ７（直線部７２によるエロージョン実行領域）が連続
して移動し、その結果、部位９２の各点はプラズマ７中
に前述のごとく連続して１秒以上滞在することになるの
で、時刻ｔ１の時に堆積した再付着粒子８１がすべてス
パッタエッチングされ、ターゲット２０の表面は図５に
示すように掘り込まれる。これが繰り返され、ターゲッ
ト２０の表面のスパッタエッチングが長時間進行する
と、ターゲット２０の表面ではノジュールが形成される
ことなく、図６に示すように掘り込まれる。図６で８２
は縁部に残るわずかな変質した再付着粒子である。
【００２９】具体的な結果（実施例）について説明す
る。ただしノジュールの数については数えるのが困難で
あるため、ノジュールが形成されることにより変化する
ターゲット２０の利用効率、アーク回数、および成膜速
度の経時変化の結果について述べる。
る。ただしノジュールの数については数えるのが困難で
あるため、ノジュールが形成されることにより変化する
ターゲット２０の利用効率、アーク回数、および成膜速
度の経時変化の結果について述べる。
【００３０】基板４２としてガラス基板を用い、膜形成
中の基板４２の搬送速度は１５０mm／分とした。またマ
グネトロン磁気回路２４の動きは、単振動揺動とし、モ
ータ２７１の回転速度は０．１０回／秒、円盤２６の中
心からクランク棒２５の取り付け基部までの距離は６５
mm、クランク棒２５の長さは２７０mmとした。図７は実
施形態におけるマグネトロン磁気回路２４の揺動速度の
位置依存性である。マグネトロン磁気回路２４の揺動速
度はマグネトロンカソード２の中心付近で最も高速とな
り、その揺動速度は４０mm／秒であった。直流電源２８
による投入電力は２．５Ｗ／cm2 とし、この投入電力に
おける静止エロージョンのマグネトロン磁気回路２４の
揺動方向における長さは４０mmであった。この状態にお
けるターゲット２０の表面の各部位の連続的スパッタエ
ッチング時間は１秒以上であった。Ａｒガスの流量は５
００sccmとし、スパッタガス圧力は０．５Ｐａとした。
さらに必要に応じて少量の酸素ガスを導入した。
中の基板４２の搬送速度は１５０mm／分とした。またマ
グネトロン磁気回路２４の動きは、単振動揺動とし、モ
ータ２７１の回転速度は０．１０回／秒、円盤２６の中
心からクランク棒２５の取り付け基部までの距離は６５
mm、クランク棒２５の長さは２７０mmとした。図７は実
施形態におけるマグネトロン磁気回路２４の揺動速度の
位置依存性である。マグネトロン磁気回路２４の揺動速
度はマグネトロンカソード２の中心付近で最も高速とな
り、その揺動速度は４０mm／秒であった。直流電源２８
による投入電力は２．５Ｗ／cm2 とし、この投入電力に
おける静止エロージョンのマグネトロン磁気回路２４の
揺動方向における長さは４０mmであった。この状態にお
けるターゲット２０の表面の各部位の連続的スパッタエ
ッチング時間は１秒以上であった。Ａｒガスの流量は５
００sccmとし、スパッタガス圧力は０．５Ｐａとした。
さらに必要に応じて少量の酸素ガスを導入した。
【００３１】図８は、ターゲット２０の利用効率の、タ
ーゲット２０が連続的にスパッタエッチングされる時間
依存性を示している。ターゲット２０が連続的にスパッ
タエッチングされる時間が従来の０．２６秒であるスパ
ッタ成膜装置においてターゲット２０の利用効率は３５
％であったのに対し、ターゲット２０が連続的にスパッ
タエッチングされる時間が１秒以上であるスパッタ成膜
装置は、ターゲット２０の表面にノジュールが形成され
ないので、ターゲット２０の利用効率４５％を実現する
ことができた。
ーゲット２０が連続的にスパッタエッチングされる時間
依存性を示している。ターゲット２０が連続的にスパッ
タエッチングされる時間が従来の０．２６秒であるスパ
ッタ成膜装置においてターゲット２０の利用効率は３５
％であったのに対し、ターゲット２０が連続的にスパッ
タエッチングされる時間が１秒以上であるスパッタ成膜
装置は、ターゲット２０の表面にノジュールが形成され
ないので、ターゲット２０の利用効率４５％を実現する
ことができた。
【００３２】図１０は成膜速度の投入電力量依存性を示
している。図１０中○で示す特性５１が上記実施形態の
動作における成膜速度の投入電力量依存性である。図１
０から明らかなように、上記実施形態の動作によれば、
成膜速度の低下の原因となるノジュールが形成されない
ので、投入電力量３００Ｗ・ｈｒ／cm2 まで成膜速度は
まったく低下しない。
している。図１０中○で示す特性５１が上記実施形態の
動作における成膜速度の投入電力量依存性である。図１
０から明らかなように、上記実施形態の動作によれば、
成膜速度の低下の原因となるノジュールが形成されない
ので、投入電力量３００Ｗ・ｈｒ／cm2 まで成膜速度は
まったく低下しない。
【００３３】図１１はアーク回数の投入電力量依存性を
示している。図１１中○で示す特性５３が上記実施形態
の動作におけるアーク回数の投入電力量依存性である。
図１１から明らかなように、上記実施形態の動作によれ
ば、アークの原因となるノジュールが形成されないの
で、投入電力量３００Ｗ・ｈｒ／cm2 までまったくアー
クが発生しない。
示している。図１１中○で示す特性５３が上記実施形態
の動作におけるアーク回数の投入電力量依存性である。
図１１から明らかなように、上記実施形態の動作によれ
ば、アークの原因となるノジュールが形成されないの
で、投入電力量３００Ｗ・ｈｒ／cm2 までまったくアー
クが発生しない。
【００３４】なお本発明の装置において、基板搬送速度
に対するマグネトロン磁気回路２４の速度の絶対値があ
る一定の値以下になった場合、基板４２には基板搬送方
向に膜厚と膜質のムラが発生する。しかし、このムラは
特願平１０−６６１７８号に開示された技術によりなく
すことが可能である。
に対するマグネトロン磁気回路２４の速度の絶対値があ
る一定の値以下になった場合、基板４２には基板搬送方
向に膜厚と膜質のムラが発生する。しかし、このムラは
特願平１０−６６１７８号に開示された技術によりなく
すことが可能である。
【００３５】なお上述した実施形態のスパッタ成膜装置
は、インライン型スパッタ成膜装置であったが、その他
のスパッタ成膜装置、例えば静止した基板にスパッタ膜
を成膜する枚葉型スパッタ成膜装置、バッチ式スパッタ
成膜装置等においても本発明は適用可能である。また、
スパッタ成膜する膜の例としては、上述したＩＴＯ膜の
他、再付着粒子が原因でノジュールが発生する酸化イン
ジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、カーボ
ン、ＧｅＳｂＴｅ等においても本発明は適用可能であ
る。
は、インライン型スパッタ成膜装置であったが、その他
のスパッタ成膜装置、例えば静止した基板にスパッタ膜
を成膜する枚葉型スパッタ成膜装置、バッチ式スパッタ
成膜装置等においても本発明は適用可能である。また、
スパッタ成膜する膜の例としては、上述したＩＴＯ膜の
他、再付着粒子が原因でノジュールが発生する酸化イン
ジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、カーボ
ン、ＧｅＳｂＴｅ等においても本発明は適用可能であ
る。
【００３６】前述の実施形態では、プラズマの生成に関
し連続放電を想定しているが、パルス放電あるいは間欠
放電を行う場合にも、ターゲット表面のエッチングされ
る各部位が前述の連続的スパッタエッチング時間Ｔに関
する条件を満たせば、前述の作用・効果を発揮させるこ
とができる。
し連続放電を想定しているが、パルス放電あるいは間欠
放電を行う場合にも、ターゲット表面のエッチングされ
る各部位が前述の連続的スパッタエッチング時間Ｔに関
する条件を満たせば、前述の作用・効果を発揮させるこ
とができる。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、マグネトロン磁気回路の揺動速度を低速にしたた
め、ターゲットの表面にノジュールが形成されず、ター
ゲットの利用効率が良く、成膜速度が経時的に変化せ
ず、アークの発生に伴う基板の外観損傷と基板に付着す
るＩＴＯ膜の膜質が悪化しないという効果が得られる。
さらにノジュールを削り落とす作業をしなくてすむた
め、装置の稼働率が高まり、生産性が向上する。
れば、マグネトロン磁気回路の揺動速度を低速にしたた
め、ターゲットの表面にノジュールが形成されず、ター
ゲットの利用効率が良く、成膜速度が経時的に変化せ
ず、アークの発生に伴う基板の外観損傷と基板に付着す
るＩＴＯ膜の膜質が悪化しないという効果が得られる。
さらにノジュールを削り落とす作業をしなくてすむた
め、装置の稼働率が高まり、生産性が向上する。
【図１】本発明の実施形態であるスパッタ成膜装置の平
面概略図である。
面概略図である。
【図２】マグネトロンカソードの構成を説明する平面概
略図である。
略図である。
【図３】プラズマに基づくエロージョン実行領域の全体
形状を示す平面図である。
形状を示す平面図である。
【図４】マグネトロンカソードにおいてターゲットがス
パッタエッチングされる第１の状態を示す図である。
パッタエッチングされる第１の状態を示す図である。
【図５】マグネトロンカソードにおいてターゲットがス
パッタエッチングされる第２の状態を示す図である。
パッタエッチングされる第２の状態を示す図である。
【図６】長時間スパッタエッチングを行ったターゲット
の断面図である。
の断面図である。
【図７】マグネトロン磁気回路の揺動速度の位置依存性
である。
である。
【図８】連続的スパッタエッチング時間とターゲットの
利用効率の関係を示すグラフである。
利用効率の関係を示すグラフである。
【図９】従来のスパッタ成膜装置におけるマグネトロン
磁気回路の揺動速度の位置依存性を示す図である。
磁気回路の揺動速度の位置依存性を示す図である。
【図１０】投入電力量と成膜速度の関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図１１】投入電力量とアーク回数の関係を示すグラフ
である。
である。
【図１２】従来のマグネトロンカソードにおいてターゲ
ットがスパッタエッチングされる第１の状態を示す図で
ある。
ットがスパッタエッチングされる第１の状態を示す図で
ある。
【図１３】従来のマグネトロンカソードにおいてターゲ
ットがスパッタエッチングされる第２の状態を示す図で
ある。
ットがスパッタエッチングされる第２の状態を示す図で
ある。
【図１４】従来のマグネトロンカソードにおいて形成さ
れるノジュールの断面図である。
れるノジュールの断面図である。
２ａ〜２ｄ マグネトロンカソード ５ａ〜５ｄ クライオポンプ ６ 磁力線 ７ プラズマ ２４ マグネトロン磁気回路 ２７ 円盤 ４１ トレイ ４２ 基板 ２００ スパッタ成膜チャンバ ２７１ モータ ２７２ 制御回路
Claims (2)
- 【請求項１】 スパッタ成膜チャンバ内に存在する基板
に対して対向するように配置されるターゲットと、この
ターゲットの背面に設けられるマグネトロン磁気回路と
を備え、前記マグネトロン磁気回路を少なくとも１つの
方向に揺動させ、前記基板の表面にスパッタ成膜を行う
スパッタ成膜装置において、 前記マグネトロン磁気回路に基づき前記ターゲットの表
面上に作られるスパッタ能力を持つプラズマ領域が前記
ターゲットの表面の各部位を通過するとき、前記各部位
が前記プラズマ領域の中に連続して滞在する時間が１秒
以上であるように、前記マグネトロン磁気回路の揺動速
度を制御する制御手段を備えることを特徴とするスパッ
タ成膜装置。 - 【請求項２】 基板に対向するように配置されたターゲ
ットの背面に設けられるマグネトロン磁気回路を少なく
とも１つの方向に揺動させ、前記基板の表面にスパッタ
成膜を行うスパッタ膜形成方法において、 前記マグネトロン磁気回路に基づき前記ターゲットの表
面上に作られるスパッタ能力を持つプラズマ領域が前記
ターゲットの表面の各部位を通過するとき、前記各部位
が前記プラズマ領域の中に連続して滞在する時間が１秒
以上であるように、前記マグネトロン磁気回路を揺動さ
せることを特徴とするスパッタ膜形成方法。
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