JPH03264667A - カルーセル型スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、カル−セル型スパッタリング装置に関し、特
に、基板に対するスパッタリング膜厚を均一化する技術
に関する。

（従来の技術） 一般に、カル−セル型スパッタリング装置は、真空槽内
のターンテーブル上に、複数の基板取付面を角筒状に連
ねたカル−セル型治具が立設され、このカル−セル型治
具の外周囲にターゲットが配設されたものであり、上記
カル−セル型治具を回転させながら、ターゲットからの
スパッタ粒子を上記基板取付面の基板に堆積せしめるよ
うになされている。そして、通常、上記カル−セル型治
具は定速で回転され、またターゲットをスパッタするた
めの放電電力も一定とされている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、一般にスパッタリング装置においては、基板
にはスパッタ角度分布に対応して不均一な厚さの膜が形
成されるが、上記カル−セル型の場合は、上記膜の膜厚
分布に基板の回転も影響している。

すなわち、第３図に示す如く、基板３０のＰ点の膜厚Ｔ
は、Ｐ点が角ＡＯＢを通過する間にスパッタ粒子が堆積
され、かつターゲット８からの放射率Ｒと基板面がター
ゲットとなす角度の余弦ｃ。

Ｓβとの積になるものとすると、ターゲット８からＰ点
までの距離を無視すれば、 Ｔ＝ｆＲｃｏｓβｄｔ ＝（１／ω） ｘｆＲｃｏｓ（θｏ＋α−θ）ｄθ −（２Ｒ／ω）・Ｃｏｓα・ｓｉｎθ。

＝（Ｒ／ω）　　　（Ｗ／ｒ） ×（ＣＯ３２α／ｃｏｓα０） となる。尚、０はカル−セル型治具の回転中心、αは回
転中心Ｏから基板３０の一点Ｐに下ろした直線と同じく
基板３０に下ろした垂線とのなす角度、ωは基板３０の
回転角速度、θ。は角ＡＯＢの半分、α。は基板３０の
拡がり角の半分、Ｗはターゲット８の幅、ｒは回転中心
Ｏから基板３０の端縁まての距離である。

従って、断面６角形のカルーセル型治其の場合、α。＝
３０度であるから、 Ｔ＝　（Ｒ’／ω）　　・（Ｗ／　ｒ）　　・１．１５
ｃｏｓ　２ａとなる。また、断面８角形のカル−セル型
治具の場合、αｏ＝２２．５度であるから、 Ｔ＝　（Ｒ／ω）　　・（Ｗ／　ｒ）　　・１．０８ｃ
ｏｓ　２ａとなり、基板３０の膜厚分布は、第４図に示
すように、基板３０の中央部（α＝０）が最も厚く、こ
の中央部から両側に離れるに従って薄くなったものにな
る。

本発明の目的は、基板の回転に起因するスパッタリング
膜厚の不均一をできるだけ少なくすることにある。

（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明では、第３図
において基板の中央のＱ点におけるスパッタ粒子の堆積
は回転角が一θ０〜十θ。の範囲で生じ、その前後では
生じないが、基板の回転方向の先端では上記範囲の前で
もスパッタ粒子の堆積が生じ、基板の回転方向の後端で
は上記範囲の後でも生ずることに鑑み、放電電力をスパ
ッタ粒子の堆積が基板の両端部で生ずるときに大きくす
る等して、可変とすることにより、スパッタリング膜厚
の均一化を図ろうとしている。

すなわち、この発明は、真空槽内において複数の基板取
付面が断面多角形状に配設されてなるカル−セル型治具
を回転可能に支持するとともに、このカル−セル型治具
の外周囲にターゲットを配設し、カル−セル型治具を回
転させながら、上記基板取付面に取り付けた基板に対し
てスパッタリングを行うようにしたスパッタリング装置
において、上記ターゲットを放電させるための放電電力
を、上記基板がカル−セル型治具の回転方向におけるタ
ーゲットの略中央を向いた状態のときと、上記回転方向
におけるターゲットの両端を向いた状態のときとで相対
的に変化させる等、基板の向きに応じて可変制御する制
御手段を備えていることを特徴とする。

（作用） 上記の構成により、スパッタリング装置においては、放
電電力を変えることができるから、放電電力が一定であ
る場合にはスパッタリング膜厚が薄くなる部分に他の部
分よりもスパッタ粒子が多く堆積するように、放電電力
を増大させることにより、スパッタリング膜厚の均一化
を図ることができる。例えば、上述の例の如く基板の両
側部のスパッタリング膜厚が薄くなる場合には、基板が
ターゲットの略中央を向いた状態のときよりもターゲッ
トの両端を向いた状態のときの方が相対的に大きくなる
ように上記放電電力を制御すればよい。すなわち、この
後者の状態は基板の中央部ではスパッタ粒子の堆積が少
ないか零のときであるものの、基板の両端部のいずれか
一方ではスパッタ粒子が堆積している状態であるから、
放電電力が増大する分、該放電電力が一定である場合よ
りも基板の両端部でのスパッタ粒子の堆積が多くなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は本発明の実施例に係るスパッタリン
グ装置を示す、同図において、１は図外の基台上に固定
支持された密閉円筒状の真空槽で、この真空槽１は固定
壁１ａと、該固定壁１ａにヒンジ１ｃを介して回動可能
に支持され、真空槽１内を開閉する可動壁１ｂとを備え
、上記固定壁１ａにはスパッタガス導入ボート２、真空
引き用の排気ポート３及びスパッタガス用の排気ポート
４が開口されている。

真空槽１の底部中央にはターンテーブル５が軸心を垂直
にした回転軸６により回転可能に支持され、このターン
テーブル５の上には、各々基板３０．３０．・・・が取
り付けられる複数の基板取付面７ａ、７ａ、・・・を断
面多角形（本実施例では８角形）状に配設したカル−セ
ル型治具７が立設されており、この治具７は上記可動壁
１ｂを開閉することで真空槽１内に出し入れされるよう
になっている。

また、第２図に示す如く、真空槽１の側壁内周にはその
直径方向に対向した位置に１対のターゲット８，８が上
記カル−セル型治具７を間に相対して配設され、この各
ターゲット８は、真空槽１内の周壁に固定した支持部材
９に対しホルダー１０により保持されている。また、各
ターゲット８の背部には複数のマグネット１１，１１．
・・・が間隔をおいて配設されている。

そして、上記各ターゲット８は、ターゲット８の放電電
力を可変とする電力調整装置１２を配設した電源回路１
３を介して放電電源１４に接続されている。すなわち、
各ターゲット８には放電電源１４のマイナス側が、また
真空槽１の固定壁１ａには同プラス側がそれぞれ接続さ
れており、スパッタガス導入ポート２から真空槽１内に
導入されたスパッタガスをプラスイオンにイオン化して
各ターゲット８に衝突させ、スパッタ粒子を発生させる
ようにしている。

さらに、上記真空槽１の土壁には、上記各ターゲット８
から基板３０を遮蔽するためのシャッター１５．１５か
回転可能に支持され、この各シャッター１５はモータ１
６にて回転駆動される。また、真空槽１の内周にはハロ
ゲンランプヒーター７２，１７．・・・が配設されてい
る。

上記ターンテーブル５の回転軸６下端には従動ギヤ１８
が取り付けられ、このギヤ１８には治具駆動モーター９
の出力軸１９ａに取り付けた駆動ギヤ２０が噛合されて
いる。上記従動ギヤ１８の外周下側にはカル−セル治具
７の位置（従って、この位置により基板３０の向きが判
る）を検出するエンコーダ２１が配設され、このエンコ
ーダ２１の出力信号は上記電力調整装置１２を制御する
制御装置２２に入力されている。この場合、制御装置２
２は、エンコーダ２１の出力信号を受けて各ターゲット
８に対する放電電力を、基板３０におけるスパッタ粒子
の堆積量が基板３０の全面にわたって略一定になるよう
制御する。

すなわち、第３図において、放電電力を変化させたとき
の補正係数をＫ（β）とし、簡単化のためにθ。−α。

とじて比例定数を無視すると、基板３０の単位時間当り
のスパッタ粒子の堆積量Ｔは、基板３０の回転方向にお
ける先端Ｃては、Ｔ　　（Ｃ）＝、Ｉ’Ｋ　　（β）・
ｃｏｓ　　βｄβとなる。また、基板３０の中央Ｑでは
、Ｔ　（Ｑ）　＝、ｌ”Ｋ　（β）・ｃｏｓβｄβとな
り、基板３０の回転方向における後端りでは、Ｔ　（Ｄ
）　＝、／’Ｋ　（β）・ｃｏｓβｄβとなる。従って
、Ｋ（β）　−１／ｃｏｓβであれば、Ｔ　（Ｃ）　＝
Ｔ　（Ｑ）　＝Ｔ　（Ｄ）となる。つまり、上記制御装
置２２は、放電電源１４の放電電力を、予め設定した平
均値に上記Ｋ（β）−１／ｃｏｓβに対応する。つまり
は基板３０がカル−セル型治具７の回転方向におけるタ
ゲット８の略中央を向いた状態のときに少なく、また基
板３０が上記回転方向におけるターゲット８の両端を向
いた状態のときに大きくなるサインカーブ状の振幅（例
えば±１０％）を与えて制御するようになっている。こ
の場合、上記ニンニク２１は、基板３０とターゲット８
とが平行になって正面で向い合う、つまり基板３０がタ
ーゲット８の中央を向く基準位置からの基板３０のすれ
角度βを検出して、その検出信号を制御装置２２０ に与えることになる。

したがって、上記実施例のスパッタリング装置において
は、真空槽１に基板３０．３’０．・・・を取り付けた
カル−セル型治具７を入れてターンテーブル５に載置し
た後、大型の真空ポンプにより真空引き用の排気ポート
３から排気させて真空槽１内の圧力を下げ、次にスパッ
タガスを導入ポート２から導入し、かつスパッタガス用
の排気ポート４から小型の真空ポンプにて真空槽１内か
一定の真空圧になるように排気しながら、ヒータ１７に
よる一定温度下でスパッタリングを行う。

このスパッタリングにおいては、放電電源１４の放電電
力は、基板３０がターゲット８の略中央を向いた状態の
ときに少なくなるか、この状態は基板３０の中央部でス
パッタ粒子が多く堆積する状態であり、放電電力が弱く
なる分、基板３０の中央部でのスパッタ粒子の堆積が抑
制される。そして、基板３０の回転速度は基板３０がタ
ーゲット８の両端を向いた状態のときに大きくなり、こ
の状態は基板３０の中央部ではスパッタ粒子の堆１ 積か少ないか零のときであるものの、基板３０の両端部
のいずれが一方ではスパッタ粒子が堆積している状態で
あり、放電電力か強くなる分、基板３０の両端部でのス
パッタ粒子の堆積が多くなり、これにより、基板３０の
中央部と両端部とのスパッタリング膜厚の差が少なくな
る。

尚、上記実施例では、基板３０が１枚である状態を想定
して放電電力の可変制御の説明をしたが、複数の基板３
０　３０．・・・が一定の角度をもって連なっている場
合は、隣り合う基板３０．３０の境界がターゲット８の
中央に位置するときく第２図に示す状態）に、放電電力
が最も強くなるようにすることになる。

また、上記実施例は断面８角形のカル−セル型治具７を
用いた例であるが、本発明を他の多角形状のカル−セル
型治具を有するスパッタリング装置に対しても適用でき
ることは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、カルーセル型ス
パッタリング装置におけるターゲット族２ 市川の放電電力を回転治具の向きに応じて可変にしたか
ら、基板がターゲットの略中央を向いた状態のときより
も、当該基板がターゲットの両端を向いた状態のときの
方が相対的に放電電力が大きくなるように制御して、基
板の中央部でのスパッタ粒子の堆積の増加を抑えながら
、基板の両端部でのスパッタ粒子の堆積を増すこと等が
可能となり、基板全体としてのスパッタリング膜厚の均
一化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のスパッタリング装置の縦断面
図、第２図は同装置を一部切り欠いて示す平面図、第３
図は基板とターゲットの関係を示す概略平面図、第４図
は従来のスパッタリング膜厚分布を示す図である。 １・・真空槽 ５・・ターンテーブル ７・・カル−セル型治具 ７ａ・・・基板取付面 ８・・・ターゲット １２・・・電力調整装置 １４・・・放電電源 １９・・・治具駆動モータ ２１・・・エンコーダ ２２・・・制御装置（制御手段） ３０・・・基板 ３ ４ １・・・真空槽 ５・・・ターンテーブル ７・・・カル−セル型治具 ７ａ・・・基板取付面 ８・・・ターゲット １２・・・電力調整装置 １４・・・放電電源 １９・・・治具駆動モータ ２１・・・エンコーダ ２２・・・制御装置（制御手段） ３０・・・基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽内において複数の基板取付面が断面多角形
   状に配設されてなるカルーセル型治具を回転可能に支持
   するとともに、このカルーセル型治具の外周囲にターゲ
   ットを配設し、カルーセル型治具を回転させながら、上
   記基板取付面に取り付けた基板に対してスパッタリング
   を行うようにしたスパッタリング装置において、上記タ
   ーゲットをスパッタするための放電電力を、上記基板が
   カルーセル型治具の回転方向におけるターゲットの略中
   央を向いた状態のときと、上記回転方向におけるターゲ
   ットの両端を向いた状態のときとで相対的に変化させる
   等、基板の向きに応じて可変制御する制御手段を設けた
   ことを特徴とするカルーセル型スパッタリング装置。