JPH05320893A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタリングによる成膜のときの微小孔な
どへの成膜において、高い被膜率を得ることを目的とす
る。 【構成】 成膜質４内のターゲット１と基板２の間に、
基板２の法線方向に対して角度を持ったスリット３を配
置し、ターゲット１から弾き飛ばされるスパッタ原子の
飛行方向を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、薄膜形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の薄膜形成装置の構成を示
す断面図であり、この薄膜形成装置は、「スパッタリン
グ現象」（東京大学出版会，１９８４）の第１５０頁に
記載されているものである。図５において、１は成膜材
料であるターゲット、２は成膜される基板、４は成膜
室、５は真空ポンプ、６はガス供給管である。

【０００３】つづいて、この薄膜形成装置を用いた成膜
方法について説明する。まず、成膜室４を真空ポンプ５
により約１０^-6Ｔｏｒｒ以下に排気した後、ガス供給配
管６からＡｒを含む放電ガスを成膜室４に導入し、成膜
室４内の圧力を１０^-3Ｔｏｒｒ程度に調整する。この状
態で、ターゲット１と基板２の間に所定の電圧を印加
し、放電ガスを電離させてプラズマを発生させＡｒ⁺ イ
オンを生成する。

【０００４】このとき電気引力によってＡｒ⁺ が陰極で
あるターゲット１の方向に加速しながら引き寄せられて
ターゲット１に衝突し、このＡｒ⁺ の衝突によってター
ゲット１の表面の原子がターゲット１より弾き出され
る。この現象がスパッタリング現象であり、このスパッ
タリングにより弾き飛ばされたターゲット１の原子が対
向する基板２の方に飛んで行き、この飛来した原子が基
板２上に付着，堆積し、これにより基板２上にターゲッ
ト１の材質からなる薄膜が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スパッタリ
ングにより弾き飛ばされたターゲット１の原子は、その
弾き飛ばされた原子同士や、成膜室４内に存在する気体
の分子，イオンと衝突しながら飛行していくので、その
飛行方向は色々変化する。図６は、基板２上に形成され
た微小孔７部分に、スパッタリングによりターゲット１
（図５）より弾き飛ばされたスパッタ原子８が堆積し
て、薄膜９が形成されている状態を示す断面図である。
図６に示すように、ターゲット１から飛び出したスパッ
タ原子８が基板２に到達するときは、任意の分布を持っ
た入射角度で入射する。ここで、入射角度とは、基板２
とスパッタ原子８の基板２への入射方向とが成す鋭角を
示す。

【０００６】従来の薄膜形成装置では、微小孔７の底に
到達可能なスパッタ原子８は、微小孔７の底面に対して
９０°の入射角のものに限られ、微小孔の側面に到達す
るスパッタ原子８は、基板２表面に対してその入射角が
９０°でないものに限られる。一方、微小孔７以外の基
板２の表面には、入射角がどのような状態でもスパッタ
原子８は到達する。したがって、従来の薄膜形成装置で
の基板２への成膜は、基板２の表面に形成される膜が基
板２の微少孔７内の側面や底面に形成される膜より厚く
なり、微小孔７内部に成膜される薄膜９の最小膜厚を基
板２の微小孔７以外の平坦部に成膜される薄膜９の最大
膜厚で除した値（被覆率）は低い値となり、製品の信頼
性を著しく阻害する。

【０００７】この発明は、以上のような問題を解決する
ためになされたもので、スパッタリングによる成膜のと
きの微小孔などへの成膜において、高い被膜率を得るこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の薄膜形成装置
は、形成する薄膜の原料である薄膜が形成される基板と
対向する位置に設置されたターゲットと、基板とターゲ
ットの間に設置され基板の表面からみて垂直な方向に対
して傾きを持ったスリットとを有し、基板もしくはスリ
ットが回転可能であることを特徴とする。

【０００９】

【作用】スリットの傾き角度と同程度の入射角を持った
スパッタ原子が、そのスリットを通過して基板に到達す
ることができる。さらに、基板またはスリットのどちら
か一方を回転させて、微小孔内に均一に膜を形成するこ
とにより、基板上の微少孔の側面全域にスパッタ原子が
到達できる。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）以下、この発明の１実施例を図を参照して
説明する。図１は、この発明の１実施例である薄膜形成
装置の構成を示す断面図である。図１において３はスリ
ットであり、他は図５の薄膜形成装置と同様である。ま
た、図２はスリット３の傾きとそれに対応する微少孔７
を有する基板２の被膜状況を示す断面図である。

【００１１】従来例で説明したように、真空ポンプ５で
排気され低圧となった成膜室４内にガス供給管６より導
入された放電ガスのプラズマにより発生したスパッタリ
ング現象により、スパッタ原子８はターゲット１から弾
き飛ばされ、成膜室４内の放電ガスのイオンやスパッタ
原子８との衝突により色々な方向へ飛行していく。しか
し、基板２の平面からみて垂直な方向に対して傾きを持
ったスリット３により、基板２への入射角度がスリット
３の傾き角度と同程度のスパッタ原子８だけが基板２に
到達する。ここで、図２に示すように基板１上の微少孔
７の部分ににスパッタ原子が堆積する場合、スリット３
が図２（ａ）に示すような位置にあるときは、微小孔７
の左側面に膜が形成されやすくなり、基板２の微小孔７
部分には薄膜９ａが形成される。

【００１２】つぎに、スリット３を回転させて図２
（ｂ）のような配置になったときは、微小孔７の右側面
に膜が形成されやすくなり、基板２の微小孔７の部分に
は薄膜９ａに加えて９ｂが形成される。したがって、成
膜中にスリット３を回転させることにより、図２（ｂ）
に示すように、微小孔７内の側面や底面に均一に膜を形
成することができる。またこのとき、微小孔７内に到達
できないような小さな入射角度のスパッタ原子８はスリ
ット３に補足され基板２まで到達しないので、このスリ
ット３の無い場合に比較して、微小孔７内部に到達する
スパッタ原子８の数と、基板２の微少孔７部でない平坦
部に到達するスパッタ原子８の数との差は減少し、すな
わち、被膜率の高い膜が得られる。

【００１３】ところで、スリット３の角度をつけすぎた
り、微少孔７が径が小さく深い場合、図２（ｃ）に示す
薄膜９ｃのように、スパッタ原子８が微少孔７の底部に
到達しなくなり、微少孔７の底部は成膜されなくなる。
したがって、スリット３の傾き角は、微小孔７のアスペ
クト比（孔の深さ／孔の直径）をＲとすると、ｔａｎ^ー1
Ｒが望ましい。

【００１４】（実施例２）なお、上記実施例では、スリ
ット３を回転させた場合について述べたが、基板２を回
転させても良く、実施例１と同様の効果を奏する。 （実施例３）ところで、ターゲット１よりスパッタリン
グ現象により弾き飛ばされるスパッタ原子は、ターゲッ
ト１に対して垂直に飛び出すものが多いので、図３に示
すようにターゲット１をスリット３の傾きに対して垂直
に配置して、ターゲット１より垂直に飛び出したスパッ
タ原子８が基板２に到達するようにしてもよい。 （実施例４）また、図４に示すようにスリット３は傾け
ず基板２を傾けても良く、ターゲット１より垂直に弾き
飛ばされたスパッタ原子がスリット３に補足されないよ
うにしてもよい。実施例３と実施例４においては、ター
ゲット１より飛び出すスパッタ原子８の中でその量がい
ちばん多いターゲット１に対して垂直に飛び出すものを
有効に利用するので、成膜速度が向上するという効果が
ある。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、スリットによりスパッタ原子の飛行方向を制御し、
かつ、基板を回転させて成膜しているので、微小孔のあ
る基板でも均一な成膜が可能となり、製品の信頼性が向
上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例である薄膜形成装置の構成
を示す断面図である。

【図２】この発明の１実施例の薄膜形成装置による微少
孔の成膜状態を示す断面図である。

【図３】この発明の他の実施例を示すターゲットとスリ
ットと基板との位置関係を示す断面図である。

【図４】この発明の他の実施例を示すターゲットとスリ
ットと基板との位置関係を示す断面図である。

【図５】従来の薄膜形成装置の構成を示す断面図であ
る。

【図６】従来の薄膜形成装置による微少孔の成膜状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ ターゲット ２ 基板 ３ スリット ４ 成膜室 ５ 真空ポンプ ６ ガス供給管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜が形成される基板に対向する位置に
   設置された前記薄膜の原料であるターゲットと、 前記基板とターゲットとの間に設置され前記基板の表面
   から見て垂直な方向に対して傾きを持った方向のスパッ
   タ原子を通過させるスリットとを有し、 前記基板及びスリットの少なくとも一方が回転すること
   を特徴とする薄膜形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の薄膜形成装置に置いて、 前記基板とターゲットを互いに傾斜して配置したことを
   特徴とする薄膜形成装置。