JPH0589448U - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な膜厚分布のスパッタリング装置を提供
する。 【構成】 基板との相対位置が異なる複数のターゲット
による成膜を重ね合わせることで基板内膜厚分布を均一
化する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、グロ−放電を利用して、基板上に薄膜を形成するスパッタリング装 置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図２は、従来の平行平板方式のスパッタリング装置の成膜室断面図の一例を示 す図である。このスパッタリング装置は、内部が真空に保持される成膜室１と、 基板２Ａ、２Ｂを載置する基板ホルダ３と、この基板２Ａと対向するように配置 するターゲット４と、ターゲット４に電力を印加するための電源５とから主に構 成される。

【０００３】 基板ホルダ３は、回転可能な円板であり、歯車６、７を介してモータ８の動力 がその回転軸Ｒに伝達され回転されるとともに、電気的に接地されている。また 、成膜室１には図示しない真空排気系および成膜時にＡｒガスを導入するための ガス導入系が設けられている。

【０００４】 このような従来のスパッタリング装置において、成膜室１を真空状態にしてか らＡｒガスを導入し、電源５によりターゲット４に電力を印加すると、ターゲッ ト４と基板２Ａとの間にグロー放電が発生し、ターゲットがスパッタされること によって基板２Ａ上に薄膜が形成される。このとき基板ホルダ３を回転しながら 成膜を実行すると、基板２Ａだけでなく基板２Ｂにも同時に成膜できる。このよ うに基板ホルダ３を回転させることで、基板ホルダに取り付けられた複数の基板 に同時に成膜することが可能になる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来のスパッタリング装置では、基板に対向するタ−ゲット表面の形状は 、入手しやすいことから円形のものが一般的に使用されており、各基板はタ−ゲ ットのほぼ真上を通過するときだけ成膜される。ところが、タ−ゲットが円形で あるため、基板上の各点がタ−ゲット上の成膜可能領域を回動して通過する時間 に差が発生する。すなわち、基板の中心部分と周辺部分とでは、中心部分はタ− ゲットの中央部上を通過するため通過時間は長く、周辺部分は、タ−ゲットの縁 部上を通過するため時間が短くなる。このため基板上の各点、例えば、中央部と 周辺部に形成される薄膜の厚さが不均一になってしまい、基板の中央部付近は厚 く、逆に周辺部は薄く成膜されていた。

【０００６】 そこで従来より基板上の各点の膜厚を一定にし、つまり膜厚分布の均一化を図 るため、ターゲット４の表面のうちで、基板の膜厚が平均膜厚より厚く成膜され る部分に対応する箇所を補正板で覆うことで基板とタ−ゲットとが直接対向する 時間を短縮して膜厚が厚くなることを防止する方法がとられていた。この補正板 を配置することは均一化には有効であるが、ターゲット表面の一部を補正板で覆 うことにより成膜速度が低下すること、補正板に付着した膜が剥離して異常放電 を生じたりダストとなって基板に付着するなど、他に問題が生じた。

【０００７】 本考案は前記従来例のような基板ホルダを回転しながら成膜する場合においても 良好な膜厚分布を維持し、しかも成膜速度の低下などの他の問題が全く発生しな い新しいタイプの装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記問題を解決するためになされた本考案は、 回転可能な基板ホルダに載置された基板と、この基板に対し、対向配置される タ−ゲットとを有し、基板ホルダを回転させながらグロー放電を発生させて基板 上に薄膜を形成するスパッタリング装置において、 基板回転軌道に対向して複数個の同一材質のターゲットを配置するとともに、少 なくとも１個のタ−ゲットを他のタ−ゲットより基板回転軌道に対してその外周 側にずらして配置したことを特徴とするものである。

【０００９】 以下、この構造のスパッタリング装置がどのように作用するかを説明する。

【００１０】

【作用】

本考案のスパッタリング装置の構成によれば、基板ホルダを回転しながら成膜 行程を実施すると基板ホルダ上に載置された基板は、同一材質の複数のターゲッ トの上を次々と通過する。このとき少なくとも１つのターゲットの配置が基板ホ ルダの周辺部、つまり従来にあっては基板上の成膜が薄くなる部分に対向した基 板回転軌道の外周側に少しずらされて配置されているので、基板とターゲットの 対向範囲が変わり、基板の各点のタ−ゲット上を通過する時間がその１回転にお いてほぼ等しくなってくるため、基板上の膜厚分布がより均一になる。つまり、 他のタ−ゲット上を通過して膜厚分布が不均一になった基板が、この外周側へ少 しずらされたターゲットによって、その不均一部分、つまり膜厚の薄い部分が補 正されるのである。すなわち、この考案はタ−ゲットによる成膜を他の補正用の ターゲットにより形成される成膜で補正するようにして膜厚の均一化を図るもの である。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図を用いて説明する。

【００１２】 第１図は本考案による一実施例を示したスパッタリング装置の成膜室断面図で ある。このスパッタリング装置は内部が真空に保持される成膜室１と、基板２Ａ 、２Ｂを載置する基板ホルダ３と、基板ホルダ３に対向するように配置されたタ ーゲット４Ａ、４Ｂと、これらターゲットに電力を印加するための電源５Ａ、５ Ｂとから主に構成される。基板ホルダ３は、回転可能な円板であり、歯車６、７ を介してモータ８の動力がその回転軸Ｒに伝達される。また、基板ホルダ３は、 電気的に接地されている。

【００１３】 基板ホルダ３上に載置される基板２Ａ、２Ｂは、基板ホルダ３の回転軸Ｒ（回 転中心）から等距離にあり、基板ホルダ３を１８０度回転すると、２Ａの位置に あった基板は２Ｂの位置と入れ替わることになる。

【００１４】 この実施例では、ターゲット４Ａは第２図の従来例と同じく基板２Ａ、２Ｂの 回転軌道と対向するように配置され、一方ターゲット４Ｂは、基板の回転軌道に 対向する位置から図でも明らかなように少し外側に設置する。

【００１５】 このように構成したスパッタリング装置において、成膜室内を真空排気後、Ａ ｒガスを導入して電源５Ａ、５Ｂからターゲット４Ａ、４Ｂへ電力を印加すると ともに、モータ８と歯車６、７により基板ホルダ３上に載置した基板２Ａ、２Ｂ をターゲット４Ａ、４Ｂ上で回転させると、基板２Ａ、２Ｂの表面に薄膜が形成 される。このとき各基板に対してターゲット４Ａが形成する薄膜の膜厚分布とタ ーゲット４Ｂが形成する薄膜の膜厚分布は基板とターゲットとの対向位置関係が 違うため異なっている。

【００１６】 第３図におい具体的に説明すると、第１図においてターゲット４Ａのみによる 成膜では、その膜厚分布は各基板の中心よりやや回転軸側が厚く分布し、ターゲ ット４Ｂのみによる成膜での膜厚分布は基板の中心よりやや外周側が厚く分布す る。したがってこれら２つのターゲットを交互に通過して成膜された基板はそれ ぞれの膜厚分布を重ね合わせた相補的な膜厚分布となりこれによって基板内の膜 厚分布はより均一になる。

【００１７】 第３図は、第１図に示した実施例の装置においてなされた膜厚分布のデータで ある。以下に成膜を実施したときの各設定値を示す。

【００１８】 基板ホルダの回転中心Ｃと基板中心ＣＡまたはＣＢとの距離Ｒ０＝１１５ｍｍ 基板ホルダの回転中心Ｃとターゲット４Ａ中心ＴＡとの距離Ｒ１＝１１５ｍｍ 基板ホルダの回転中心Ｃとターゲット４Ｂ中心ＴＢとの距離Ｒ２＝１４０ｍｍ ターゲット４Ａ、４Ｂの直径 Ｔ１＝Ｔ２＝４インチ ターゲット４Ａと基板ホルダ３との間隔Ｈ１＝７０ｍｍ ターゲット４Ｂと基板ホルダ３との間隔Ｈ２＝７５ｍｍ 本条件の設定にて、 ターゲット４Ａのみで成膜したときのデータを○印で示す。

【００１９】 ターゲット４Ｂのみで成膜したときのデータを△印で示す。

【００２０】 ターゲット４Ａ、４Ｂの両方で成膜したときのデータを●印で示す。ただし成膜 時間はターゲット４Ａ、または４Ｂのみで成膜したときの半分である。

【００２１】 基板の中央より５０ｍｍ以内での膜厚分布を比較すると、従来装置での成膜に 該当するターゲット４Ａのみの成膜（○印）では膜厚分布が平均値±１３．１％ であるのに対し、本考案にかかるターゲット４Ａ、４Ｂ両方による成膜（●印） では膜厚分布が平均値±５．１％となって膜厚分布が大幅に改善されている。

【００２２】 本実施例では２つのターゲットで膜厚の均一化を図ったが基板とタ−ゲットと の対向位置関係が異なる３つ以上のターゲットを用いてもよい。またターゲット のうち少なくともひとつを基板ホルダの回転軸の半径方向に調節可能として膜厚 分布の最適化を図れるようにしてもよい。さらに各ターゲットと基板ホルダとの 間隔を変更しまたターゲットの直径を変更して膜厚分布の微調整ができるように してもよい。

【００２３】

【考案の効果】

以上、詳細に説明したように本考案によれば、基板との対向位置関係が異なる 複数のターゲットによる成膜を重ね合わせることで基板内膜厚分布を良好にする ことができる。しかも本考案においては補正板を用いていないため補正板に付着 した膜の剥離によるダストの問題は生じない。さらに、従来は膜厚分布を向上す るときは成膜速度は減少せざるを得なかったが本考案により良好な膜厚分布を維 持したまま成膜速度を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例であるスパッタリング装置の
成膜室断面図。

【図２】従来のスパッタリング装置の成膜室断面図。

【図３】本考案の一実施例であるスパッタリング装置に
より成膜された膜厚分布のデータ。

【符号の説明】

１：成膜室 ２Ａ、２Ｂ：基板 ３：基板ホルダ ４Ａ、４Ｂ：ターゲット ５Ａ、５Ｂ：電源 ６、７：歯車 ８：モータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な基板ホルダに載置された基板
   と、この基板に対し、対向配置されるタ−ゲットとを有
   し、基板ホルダを回転させながらグロー放電を発生させ
   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、 基板回転軌道に対向して複数個の同一材質のターゲット
   を配置するとともに、少なくとも１個のタ−ゲットを他
   のタ−ゲットより基板回転軌道に対してその外周側にず
   らして配置したことを特徴とするスパッタリング装置。