JPS63247361A - スパツタリング装置 - 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、スパッタリング装置に係り、特に多数枚の基
板を高速で処理する盟主機種に好適なスパッタリング装
置に関する。

〔従来の技術〕

スパッタリング装置は重要な成膜手法の１つとして今日
幅広く用いられており、又その種類もさまざまである。

基本構成としては１例えば特開昭５６−６５９８１号公
報に記載のように、真空容器内に、ターゲット電極板と
、基板をとりつけた基板ホルダとを有している０両者間
に高周波電圧又は直流電圧を印加することにより、ター
ゲット電極表面にイオンが衝突し、ターゲット部材の一
部が飛散する。そして、飛散方向に配置した基板面上に
付着し、薄膜を形成していくものである。

ここで、成膜完了の度に、真空容器を開放すると、真空
容器内、特に成膜材となるターゲット表面が導入ガス又
は大気中の塵埃などにより汚染されることば避けられな
い。そこで、先の公知例には開示されていないが、ター
ゲット電極板と、基板ホルダーの間に、仕切板を挿入し
、仕切板とターゲット電極間で予備スパッタ放電を行な
わせることにより、ターゲット表面の洗浄を行なう方法
がよく採用されている。又、公知例のように、密閉ゲー
ト弁を備えてターゲット表面の汚染を防止する方法も効
果が期待できる。

一方、基板ホルダーにも電圧を印加し、基板ホルダーと
仕切板の間でプラズマ放電を行なわせることにより、基
板面のエツチング洗浄を行なうことも広く採用されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術はスパッタ装置でも最重要な役割を占める
放電プラズマ形成領域に仕切板もしくはゲート弁を挿入
することが必要であった。

然しなから、ターゲット電極と基板ホルダー間にシャッ
タ等の出し入れをすることは、予備スパッタ時と、本ス
パッタ時の放電プラズマのインピーダンスを変えること
になり、その都度放電状態が最適となるよう調整が必要
であった。

一方、均質な成膜を高速で処理しようとするとターゲッ
ト電極と基板間の距離を出来る丈短くして成膜速度を上
げる場合が多い。特に成膜速度が遅いセラミックス系の
材料を成膜する場合は、成膜時間が数十時間となる場合
もあり、大きく影響する。しかし、仕切板等の出し入れ
を行なうとなると、構造上制約があり、又放電の安定性
及びガス分布の均一性の上からも、同間隔を狭くするこ
とは麗しく、すばれも量産化を検討する場合問題があっ
た。

本発明の目的は、量産化のたるの、クリーンで均質で且
つ高速処理が可能なスパッタ装置を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ターゲット電極と基板間に仕切板を挿入し
、予備スパッタを行なわせるときの極間距離及び放電イ
ンピーダンスと、仕切板を引戻し本スパッタを行なわせ
るときの極間距離及び放電インピーダンスが出来る丈等
しく且つ極間距離は出来る丈短かくすること及び、放電
領域外側に隔壁を設け、放電ガスの排気コンダクタンス
、圧力分布を均等にすることにより達成される。

このとき、極間距離を等しくさせるために基板ホルダー
もしくはターゲット電極の中心軸上での上下動が必要と
なる。

また、隔壁には、ガス導入、ガス排気の為の複数の開口
部が必要となる。

〔作用〕

従来、仕切板は、ターゲット電極と基板ホルダー間の空
間を分割するように挿入され、ターゲット面よりのスパ
ッタ飛散粒子が基板面に到達するのを防ぐ役目をしてい
る。しかしながら、仕切板で仕切られた空間は必ずしも
閉領域とはならず、周辺部はオープンとなっている。仕
切板と基板ホルダー間の空間についても同様である。

ターゲット電極と基板ホルダーの周囲にそれぞれ隔壁を
設け、この間に仕切板を挿入して、電極間及び基板間に
独自の閉空間を構成する。これによって、ターゲット面
のブリスパッタ、基板面のエツチングは、他の汚染を広
げることなく前記閉空間内で行なうことができる。また
、隔壁周囲に設けた。排気孔を周囲に等間隔で設けるこ
とにより放電領域内のガス分布の均一性を向上させるこ
とができる。

次に仕切板を真空容器内の一部へ引き戻し、基板ホルダ
ーを押し上げ、前記ブリスパッタの際の仕切板の位置と
等しくなるようにする。これによって、ターゲット電極
と基板ホルダー間で行なわれるスパッタリングは、ブリ
スパッタのそれとほぼ等しい条件の下で行なうことがで
きる。

即ち、ブリスパッタ時陽極となる仕切板と、陰極となる
ターゲット電極との関係が、スパッタ時陽極となる基板
ホルダーと陰極との関係に等しくすることにより、ブリ
スパッタ及びスパッタでの処理での調整が殆んど不要と
なる。

更に、仕切板を引き戻し、基板ホルダーを上昇させてス
パッタを行なうことは、ターゲット電極と基板ホルダー
間の空間に仕切板の様な構造物がないため、スパッタリ
ング放電に悪影響を及ぼすこともなく、両者間の放電に
必要なだけ極間接離を短くして、成膜速度を早めること
ができる。

また、ブリスパッタ時と同じく設けた隔壁により、放電
領域内のガス圧分布、カズ流分布の均一性を高めること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。真空容器１内には、主にターゲット間２を保持し
スパッタ放電を行なう際に陰極となるターゲット電極３
とアースシールド４．成膜される基板５を保持する基板
ホルダー６と、前記両者間の空間を２分割に仕切る開閉
可能な仕切板７とが収納されている。

ターゲット電極３は、真空容器オバー８に真空シール機
能を備えた電気絶縁物１５を介して固定され、その大気
中に引き出された導入部には、スパッタ用電力を供給す
る高周波電源２０からの電力線がインピーダンス整合器
１８を経由して接続されている。

同じく基板ホルダー６は、真空シール機構の他に、２３
のように上下方向に摺動する機構を備えたベローズ２４
と絶縁物１６．を介して取付けられている。ホルダーの
上下駆動は、直下に設けた駆動機構２２により行なわれ
る。一方、基板面の汚れをエツチングにより行なわせる
ため、基板ホルダーには、直流もしくは高周波電源２１
と、高周波の場合に必要な整合器１９とが接続される。

ターゲット電極３と基板ホルダー６との間には両者間の
空間を２分割するシャツタ板７が、開閉駆動装置３０に
より開閉動作を行なう。このシャツタ板とターゲット電
極間の閉領域空間を形成するために隔壁９が周囲に設け
られている。一方基板ホルダーとの空間に対しても隔壁
１０、及び取付フランジ１１などにより仕切れられてい
る。

ここで、１２は基板ホルダーを絶縁するための絶縁物、
１３はＯリングの様な真空シール材、１４は導電性接触
板である。この接触板は隔壁９゜１０の上下端面に等間
隔に配置し、且つ、仕切板７との空隙を保たせる。これ
により、接触板間の空隙１１は、放電領域３２，３３．
３４内のガスを排気する排気孔の役目を果す。

２５は真空排気ポンプ、２６は真空容器と真空排気ポン
プ間の真空仕切弁、２７はフランジである。

次に本発明での動作について述べる。

成膜される基板５を基板ホルダーに取付固定後カバー８
を閉じ、真空排気ポンプ２５にて、真空容器内を排気す
る。次いで基板ホルダー及びターゲット間に仕切板７を
挿入し、所定の位置に停止後、駆動装置２２にて基板ホ
ルダーともども上方へ押し上げ、仕切板７と隔壁９及び
１０との間に閉領域空間３２．３３を形成される。

前記閉空間をそれぞれ、ブリスパッタ空間及びエツチン
グ空間と呼ぶことにする。但し、閉空間といえども、気
密性を有する必要はなく、それぞれにガス導入口及び排
気口を設けるか前述の空隙１１相当の連通孔があればよ
い。

ブリスパッタ空間３２では、ターゲット面を清浄にする
ため、ターゲット電極と仕切板間に高周波電源２０より
電圧をかける放電プラズマを形成する。こうしてできた
プラズマの正イオンがターゲット表面に衝突し、表面の
不純物をたたき出す。

このとき、空間３２のガス圧力及び電源投入パワーによ
り放電プラズマのインピーダンスが変わるため、整合器
１８により調整を行なう。

同様にエツチング空間３３でも放電プラズマを形成し、
基板面に正イオンを衝突させて、基板表面のクリーニン
グを行なう。

ターゲット面及び基板面がきれいになったところで、基
板ホルダーをわずかに下げ、仕切板７を真空容器１内に
設けた収納部３５に引き込み収納する。そして、今度は
基板ホルダーを駆動装置２２により先程ブリスパッタを
行なわせた仕切板の位置付近迄、基板面の位置を上昇さ
せる。このとき隔壁９と１０は干渉する事なく第２図の
ように組み合わされ、閉空間３４を形成する。この空間
をスパッタ空間と呼ぶ。

スパッタ空間３４では、ターゲット電極３にこれが陰極
となるように電圧を印加し、基板との間に放電プラズマ
を形成させる。このプラズマによリターゲット面がたた
かれ、それして飛散したスパッタ粒子が基板面に到来し
付着しながら薄膜を形成していく。

即ち１本実施例によれば、ブリスパッタ、エツチング放
電時には、仕切板も閉領域を形成する容器の一部とみな
し、スパッタ放電時には特に必要のない仕切板等をター
ゲラトル基板間の主放電領域より取り除くことができる
ので、仕切板構造物の影響による放電均一性、安定性の
向上に効果がある。一方、仕切板を除いた後、基板ホル
ダーを昇降させることにより、真に必要な距離迄電極間
距雛を調整した閉領域空間を形成することができるので
、成膜速度の遅い材料でも高速で、均質な成膜に効果が
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スパッタ前のブリスパッタエツチング
等の方法に関係なく、最適配置でターゲラトル基板間の
主放電を行なわせることができるので、 （１）主放電スパッタ空間を閉領域とし、均一でクリー
ンな成膜を行なうことができる。

（２）最短距離迄、独自に極間距離を調整し、成膜速度
の向上をはかることができる。

（３）主電極間の構造が単純となり、安定で、均質な成
膜を行なうことができる。

等の効果が上げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のうち、仕切板が基板〜ター
ゲラト間にあって２つの・処理空間の容器もしくは隔壁
を構成する場合の縦断面図、第２図は同じく仕切板がな
く、基板ホルダーが上昇し、ターゲットの間に処理空間
を構成する場合の縦断面図である。 １・・・真空容器、２・・・ターゲット板、３・・・タ
ーゲット電極、４・・・アースシールド、５・・・基板
、６・・・基板ホルダ、７・・・仕切板５８・・・隔壁
、１０・・・隔壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成膜すべき母材となるターゲット板と、該ターゲッ
   ト板を保持し、且つ成膜時には陰極となるターゲット電
   極と、前記ターゲット板と対向配置された基板と、該基
   板を保持する基板ホルダーと、前記ターゲット板と基板
   ホルダー間にはさまれた処理空間を２分割するよう配置
   された仕切板と、これらを収納し且つ真空状態を保持す
   る真空容器を備えたスパッタリング装置に於て、 前切仕切板が前記２分割した処理空間の閉領域を構成す
   る容器もしくは隔壁の一部となることを特徴としたスパ
   ッタリング装置。 ２、特許請求の範囲第１項に於て、ターゲット電極、お
   よび基板ホルダーのうち一方もしくは双方が、上下動を
   行なうことにより、処理空間の閉領域を構成する容器も
   しくは隔壁の一部となることを特徴としたスパッタリン
   グ装置。