(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室を真空排気するための排気流路内に、スパッタ処理に使用するためのガスのガス導入口を備えたことを特徴とするスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタリング装置に関し、より詳細には、成膜やエッチングの分布が均一になるようなスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング法による基板への金属薄膜、酸化物薄膜その他種々の薄膜の作成あるいはエッチングは、半導体産業、メディア産業等において重要視されている。
【０００３】
スパッタリング法を用いて処理を行うためのスパッタリング装置では、処理室である真空容器内に被処理基板とともにアルゴンなどのスパッタリングガスを導入し、さらに電圧を印加してグロー放電を発生させることにより、成膜処理を行うときはターゲットにイオンを衝突させて飛び出したターゲット原子を対向配置させた基板表面に付着するようにし、またエッチング処理を行うときは被処理基板が載置された基板ホルダにイオンを衝突させて基板表面原子をスパッタエッチングするものである。
【０００４】
このようなスパッタリング装置の従来例を第２図により示す。図において１は処理室、２はターゲット、３はマグネトロンスパッタリングを行うための磁石、４はターゲットに対向配置された基板ホルダ（この上に基板が載置されている）、５は処理室を真空排気するための排気流路、６はバルブ、７はターボ分子ポンプ、８は油回転ポンプ、９は高周波電源、１０は処理室の壁面に取り付けられたガス導入口でここからアルゴンガスが導入される。なお、反応性スパッタリング等ではスパッタ用ガスであるアルゴンの他に酸素ガス等も同時に導入されることもある。また、スパッタエッチングを行う場合は基板ホルダ側に高周波電源を接続する。この装置で高周波電源により電圧を印加すると、アルゴンイオンが生じて高周波電極側をスパッタリングするようになり、所定の成膜またはエッチングが行われるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで成膜処理やエッチング処理における処理膜厚の分布の均一化には、種々のパラメータが寄与する。そして分布を悪化させる原因のひとつとして、ガス導入と排気とにより生じる処理室内の圧力勾配により処理室内におけるスパッタリングレートの空間的な差が大きく異なりこれが膜厚分布を悪化させる要因となっていることが知られている。
【０００６】
そのため、従来はシャワー状の孔を開けたものを、ガス導入口に取り付けることにより、ガスの流れを少しでも均一化するようにしている。
【０００７】
しかしながら、シャワー板を処理室内に配置するためには、そのための空間が必要になる。また、均一化をより改善するためにはガス導入を均一に導入するためのシャワー板を大きくするほどよいが、そのためにはますます空間が必要になる。処理室が大きくなると、処理室のみならず排気系も大型化し、装置全体が大型化することとなり、ガス導入の均一化と装置の大型化が相反する課題となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は従来と全く異なる方法により、装置の大型化をすることなく、処理室の圧力勾配の均一化を図るようにしたスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明のスパッタリング装置は、処理室を真空排気するための排気流路内に、スパッタ処理に使用するためのガスのガス導入口を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の装置では、スパッタ処理に使用するためのガスのガス導入口を排気流路内に設けている。これにより、ガス導入口から放出されたガスのほとんどはそのまま排気流路を下流側に流れて排気されるが、一部のガスは拡散効果により均一に処理室に満たされるようになる。即ち、ガス導入口より上流の処理室側には排気系が存在しないため、原理的に大きな圧力勾配が発生しない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図を用いて説明する。図１に本発明の一実施例であるスパッタリング装置の構成図を示す。図において１は処理室、２はターゲット、３はマグネトロンスパッタリングを行うための磁石、４はターゲットに対向配置された基板ホルダ（この上に基板が載置されている）、５は処理室を真空排気するための排気流路、６は圧力調整および開閉を行うためのバルブ、７はターボ分子ポンプ、８は油回転ポンプ、９は高周波電源である。以上は従来例と基本的に同じものである。本発明の装置では、処理室１を排気するための管状の排気流路５が処理室壁面に接続されているが、この排気流路５にガス導入口１１が設けられているのが特徴である。排気流路５のガス導入口１１の取付位置は、処理室から離れるほど拡散効果が低減するので、その場合は圧力調整バルブを用いて排気速度を絞る必要がある。通常は、処理室との境界位置あるいは境界位置から３０ｃｍぐらいの間に導入口を設ければ適度な拡散効果が適度な圧力調整バルブの開度状態で得られる。
【００１２】
処理室の内径が１０ｃｍ〜１ｍ程度であり、スパッタリング圧力を分子流領域から中間流領域である圧力範囲（１ｍｍＰａ〜１０Pa）で行う場合に限り、本発明が有効である。
【００１３】
ガス導入口１１は排気流路５の管壁自身に直接開口部分を設けてもよいが、好ましくは吹き出し方向が排気ポンプ側（下流側）に向くように排気流路管内に吹き出しノズル部分１２を取り付けておいてもよい。また、拡散効果を高めるためにガス導入口１１の下流側での近傍に拡散板１３を設けるようにすればより効果的である。
【００１４】
次にこのスパッタリング装置の動作を説明する。  まず最初に、処理室に処理基板を入れて真空排気する。その後、ガス導入口１１からアルゴンを導入し処理室圧力がスパッタリングを行う圧力（０.1Pa程度）になるように圧力調整バルブ６により、圧力調整を行う。なお、圧力調整バルブ６を使用せずに、ガス流量を制御することにより圧力調整を行ってもよい。なお、このときガス導入口１１が排気流路５にあるので処理室１の圧力を決定するアルゴンは排気流路５から拡散により処理室に入ったものである。したがって、処理室内での圧力勾配がほとんどない状態で所定の圧力に維持されることとなっている。
【００１５】
圧力が安定した状態で高周波電源９により電圧を印加してグロー放電を発生させることにより、成膜あるいはエッチング処理が行われる。
【００１６】
以下に、本発明の実施態様をまとめておく。
【００１７】
（１）処理室を真空排気するための排気流路側に、スパッタ処理に使用するためのガスのガス導入口を備え、このガス導入口の吹出方向を下流側に向けたことを特徴とするスパッタリング装置。
【００１８】
（２）処理室を真空排気するための排気流路側に、スパッタ処理に使用するためのガスのガス導入口を備え、このガス導入口の吹出方向を下流側に向けるとともに、吹き出されたガスを衝突させて拡散するための拡散板を導入口近傍に設けたことを特徴とするスパッタリング装置。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、処理室内の圧力勾配が抑えられるので、より均一な分布を有する成膜あるいはエッチングが可能となる。また、完全に封じ込んだ状態で処理するのではないため、処理室壁面から放出される不純物ガスが排気系により排気されるので、処理室内の純度を一定以上に保つことができ、膜質も劣化することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるスパッタリング装置の構成図。
【図２】従来からのスパッタリング装置の構成図。
【符号の説明】
１：処理室
２：ターゲット
４：基板ホルダ
５：排気流路
６：バルブ
７：ターボ分子ポンプ
８：油回転ポンプ
９：高周波電源
１１：ガス導入口
【図１】
0003728925.tif 000002
【図２】
0003728925.tif 000003