(57)【要約】【課題】地絡の発生を充分に防止して、長時間に亘って安定した成膜を行い、安定した品質の厚膜を形成することが可能なスパッタ成膜技術を提供する。【解決手段】成膜材料からなるターゲットを載置するターゲット載置台、ターゲット載置台に載置されるターゲットの周囲を、所定の間隔を設けて取り囲むアースシールド、ターゲット載置台に対向して設けられた基材保持部を備えたスパッタ成膜装置であって、アースシールド内への異物の侵入を防止する、アースシールドよりも高い筒状の異物侵入防止用覆いが、アースシールドの周囲を、所定の間隔を設けて取り囲んで立設されていることを特徴とするスパッタ成膜装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料からなるターゲットを載置するターゲット載置台、前記ターゲット載置台に載置されるターゲットの周囲を、所定の間隔を設けて取り囲むアースシールド、前記ターゲット載置台に対向して設けられた基材保持部を備えたスパッタ成膜装置であって、
アースシールド内への異物の侵入を防止する、前記アースシールドよりも高い筒状の異物侵入防止用覆いが、前記アースシールドの周囲を、所定の間隔を設けて取り囲んで立設されていることを特徴とするスパッタ成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタ成膜装置を用いて成膜を行うことを特徴とするスパッタ成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法に関し、より詳しくは、長時間の成膜が可能で、安定して厚膜を形成することができるスパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極からの放電により真空室内で基板に成膜する成膜装置の一例として、スパッタ成膜装置が知られている。このスパッタ成膜装置では、真空の成膜装置内に不活性ガスを入れて放電によりプラズマを生成させ、ターゲットから成膜物質をはじき出して基材に向かって勢いよく飛ばし、基材上に堆積させることにより薄膜を形成させている。
【０００３】
従来のスパッタ成膜装置の一例を図３に示す。図３は、従来のスパッタ成膜装置の主要部を模式的に示す断面図である。図３において、１はターゲット、２はアースシールド、３は基材、４は真空チャンバーである。そして、６はターゲット１からはじき出されて基材３上に堆積された蒸着膜であり、８はターゲット１とアースシールド２との間の隙間である。
【０００４】
しかし、このようなスパッタ成膜装置内には、ターゲット１からはじき出されたものの基材３上に堆積されていない浮遊物質や、以前に行った成膜で発生してチャンバー壁面に付着していたコンタミなどが存在しており、成膜時、これらの異物が、矢印で示すように、アースシールド２内に舞い込んで隙間８の近辺に付着し、さらに奥まで侵入すると異物の堆積物７が形成される（図４参照）。
【０００５】
このような異物の付着や堆積が起こると、地絡してターゲットとアースシールドやチャンバーとの電位差が０になり、それ以上に厚膜を形成することが不可能になる。
【０００６】
そこで、地絡が発生した時点で成膜を中止し、地絡を解消した後、成膜を再開することが試みられたが、再開の前後で２種類の膜が形成されて積層されることとなるため、品質的に安定した厚膜を得ることができなかった。
【０００７】
これらの問題点を解決するために、異物の侵入による地絡の発生を防止し、より厚膜の形成を安定して行い、品質的に安定した厚膜を得ることができる技術の検討が行われている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、反応ガス源を作動させる反応工程と、スパッタ成膜源を作動させる成膜工程との干渉を防止することにより、安定した厚膜を得る技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、スパッタリングターゲットと基板との間に仕切り板を設けることにより、安定した厚膜を得る技術が開示されている。
【００１０】
また、特許文献３には、真空成膜室内に複数個のターゲットを配し、各ターゲットの周囲にターゲットと試料基板とを対向配置させる箱状の防着箱を設けることにより、スパッタ粒子の飛散を防止して成膜を行う技術が開示されている。
【００１１】
また、特許文献４には、ターゲットの外周側面における表面側に、外周全体に亘りフランジ部を突出させ、このフランジ部の裏面側にアースシールドの内周縁部をターゲットと間隔をあけて配置することにより、アースシールドの内周縁部に成膜材料やダストが堆積しにくくなるようにして地絡を抑制し、安定した厚膜を得る技術が開示されている。
【００１２】
そして、特許文献５には、上部電極に設けられた防着板（アースシールド）の表面を粗面に形成することにより、防着板の付着物を剥がれにくくさせて、地絡を抑制し、安定した厚膜を得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−１５６１３７号公報
【特許文献２】特開２００５−４２２００号公報
【特許文献３】特開平５−１３２７７０号公報
【特許文献４】特開平１０−２１２５７４号公報
【特許文献５】特開２００１−１３１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、これらの特許文献に示された技術をもってしても、地絡の発生を充分に防止できているとは言えない。このため、本発明は、異物の侵入による地絡の発生を充分に防止して、長時間に亘って安定した成膜を行い、安定した品質の厚膜を形成することが可能なスパッタ成膜技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記課題の解決につき、鋭意検討の結果、以下に記載する手段により上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
本発明のスパッタ成膜装置は、
成膜材料からなるターゲットを載置するターゲット載置台、前記ターゲット載置台に載置されるターゲットの周囲を、所定の間隔を設けて取り囲むアースシールド、前記ターゲット載置台に対向して設けられた基材保持部を備えたスパッタ成膜装置であって、
アースシールド内への異物の侵入を防止する、前記アースシールドよりも高い筒状の異物侵入防止用覆いが、前記アースシールドの周囲を、所定の間隔を設けて取り囲んで立設されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、アースシールドよりも高い筒状の異物侵入防止用覆いが、アースシールドを取り囲んで立設されているため、成膜時、真空チャンバー内の浮遊異物やコンタミのアースシールド内への舞い込みによる地絡の発生を防止することが可能なスパッタ成膜装置を提供することができる。
【００１８】
そして、このように、成膜途中において地絡が発生することを防止することができるスパッタ成膜装置であるため、より長時間の成膜作業が可能となり、厚膜の形成を安定して行うことができる。
【００１９】
筒状の異物侵入防止用覆いとしては、飛散するスパッタ粒子の捕獲を促進する観点より、Ｃｕ箔製もしくはＳＵＳ製の覆いが好ましく用いられる。形状は、アースシールドと相似の形状が好ましく、一般に円筒状が用いられる。
【００２０】
また、筒状の異物侵入防止用覆いが立設される位置や高さは、異物の舞い込みを防止することができる限り、特に限定されず、ターゲットやアースシールドとの間隔、異物侵入防止用覆いとアースシールドとの高低差、異物侵入防止用覆いとアースシールドとの間隔などを勘案して、適宜決定することができる。
【００２１】
そして、種々の形状の異物侵入防止用覆いと適宜取り換えられるようにすることにより、多くの成膜条件に容易に対応することができる。
【００２２】
なお、本発明にいう「アースシールド内への異物の侵入を防止する」とは、完全な侵入防止を意味するものではなく、実質的に侵入が防止できていればよく、本発明の趣旨に反しない程度に異物が侵入する場合を排除するものではない。
【００２３】
また、本発明にいう「ターゲット載置台に載置されたターゲット」とは、必ずしも、ターゲット載置台の上にターゲットを載置することを意味しておらず、上下が逆になった場合も含まれる。
【００２４】
そして、本発明のスパッタ成膜方法は、
前記のスパッタ成膜装置を用いて成膜を行うことを特徴とする。
【００２５】
成膜途中において地絡が発生することを防止することができるスパッタ成膜装置を用いて成膜を行うため、成膜装置に合わせて、電極に印加する印加電圧、成膜雰囲気などの条件を適切に設定することにより、より長時間の成膜作業が可能となり、品質の安定した厚膜の形成を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、異物の侵入による地絡の発生を充分に防止して、長時間に亘って安定した成膜を行い、安定した品質の厚膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態のスパッタ成膜装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態のスパッタ成膜装置の主要部の成膜時の様子を模式的に示す断面図である。
【図３】従来例のスパッタ成膜装置の成膜時の主要部の様子を模式的に示す断面図である。
【図４】従来例のスパッタ成膜装置の成膜時の主要部の様子を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００２９】
１．スパッタ成膜装置
図１は、本発明の一実施の形態のスパッタ成膜装置の主要部を模式的に示す断面図である。
【００３０】
スパッタ成膜装置は、図１に示すように、ターゲット１を載置するターゲット載置台（図示略）と、成膜材料からなるターゲット１に電圧を印加する電極（図示略）と、ターゲット１の周囲を所定の間隔を設けて取り囲むアースシールド２と、蒸着膜が形成される基材３を保持する基材保持部（図示略）と、真空チャンバー４とを備えている。
【００３１】
アースシールド２は、真空チャンバー４の底部から立設されており、アースシールド２の上部にはスパッタ粒子を通過させるための開口部２ａが形成され、また、アースシールド２の上部は、内方に折れ曲がった断面Ｌ形に形成されている。また、ターゲット１と基材３とは、真空チャンバー４内において、開口部２ａを通して上下に対向するように配置されている。
【００３２】
また、真空チャンバー４の底部には、アースシールド２を所定の間隔を設けて取り囲み、アースシールド２内への異物の侵入を防止する筒状の異物侵入防止用覆い５が立設されている。そして、筒状の異物侵入防止用覆い５は、アースシールド２よりも背が高くなるように形成されている。
【００３３】
２．スパッタ成膜方法
次に、スパッタ成膜方法について説明する。図２は、本発明の一実施の形態のスパッタ成膜装置の成膜時の主要部の様子を模式的に示す断面図である。
【００３４】
スパッタ成膜方法は、ターゲット１とアースシールド２の間に、所定の電力を印加してプラズマ放電させることにより、ターゲット１の表面をスパッタリングし、生成したスパッタ粒子を、開口部２ａを通過させて基材３の表面に蒸着させることにより、蒸着膜６を形成する。
【００３５】
そして、上記実施の形態の成膜装置を用いることにより、スパッタ成膜時に、真空チャンバー４内の浮遊異物や真空チャンバー４に付着しているコンタミが、成膜時（印加時）に、アースシールド２の開口部２ａを通してアースシールド２内に舞い込むのを、異物侵入防止用覆い５により、防ぐことができる。このため、地絡の発生を抑えることができ、長時間にわたって成膜を継続させることが可能になり、スパッタ成膜による厚膜の形成を安定して行うことができる。
【００３６】
なお、図２の矢印は、アースシールド２内への浮遊異物やコンタミの侵入を防ぐ様子を示している。
【実施例】
【００３７】
１．スパッタ成膜装置
［１］実施例
本実施例の装置は、上記の実施の態様と同じ装置である。具体的な構成は、次の通りである。
【００３８】
アースシールド２は、ＳＵＳ製であって、外径１９０ｍｍで内径１７０ｍｍの円筒状で形成され、高さは、１５ｍｍに設定されている。アースシールド２の開口部２ａは、直径１４３ｍｍに設定されている。
【００３９】
異物侵入防止用覆い５は、Ｃｕ箔製であって、外径２００ｍｍで内径１９８ｍｍの円筒状に形成され、高さは、６５ｍｍに設定されている。
【００４０】
ターゲット１、アースシールド２、アースシールド２の開口部２ａおよび異物侵入防止用覆い５は、同心円上に位置するようになっている。
【００４１】
アースシールド２と異物侵入防止用覆い５との高低差ｘ（図１参照）は、５０ｍｍに設定されている。また、アースシールド２と異物侵入防止用覆い５との間隔ｙ（図１参照）は、１４ｍｍに設定されている。さらに、ターゲット１とアースシールド２との隙間８は、２ｍｍに設定されている。高低差ｘ、間隔ｙ、アースシールド２の開口部２ａおよび隙間８の間の関係は、重要であり、これらを適宜に設定することにより、アースシールド２内への異物の侵入を効果的に防ぐことができる。
【００４２】
なお、本実施例においては、直径１５０ｍｍ（６インチ）の円盤状のターゲットが用いられる。
【００４３】
［２］比較例
比較例の装置は、異物侵入防止用覆い５が設けられていない点を除いて、実施例と同じ構成となっている。
【００４４】
２．スパッタ成膜方法
［１］実施例
上記の実施例のスパッタ成膜装置を用いて、Ａｒおよび酸素の混合ガス０．５Ｐａの雰囲気の下、Ｌｉ２ＣＯ３製のターゲット１とアースシールド２の間に１ｋＷのＲＦ（高周波電力）を印加し、連続してプラズマ放電を行い、非水電解質電池のＬｉ２ＣＯ３正極である膜を基材３に形成した。
【００４５】
［２］比較例
上記の比較例のスパッタ成膜装置を用いて、実施例と同じ条件の下で、Ｌｉ２ＣＯ３の膜を形成した。
【００４６】
［成膜の評価］
実施例の場合は、１７時間の成膜において、地絡の発生率が５％以下となり、厚さ６μｍ以上の成膜を安定して行うことが確認できた。一方、比較例の場合は、ターゲット１とアースシールド２間に異物が侵入し、また、ターゲット１とアースシールド２の間に異物の堆積物が認められ、１０時間以内に地絡が発生し、それ以降の成膜が不能となり、連続した成膜により厚さ６μｍ以上の成膜ができないことが確認された。
【００４７】
上記の実施例および比較例においては、正極であるＬｉ２ＣＯ３の成膜を行ったが、ＬｉＣｏＯ２やＬｉＮｂＯ３の非水電解質電池の電極やコーティング工具用Ａｌ２Ｏ３、光触媒用ＴｉＯ２、ＩｎＴｉＯ２の成膜についても、ほぼ同様の結果が得られた。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１          ターゲット
２          アースシールド
２ａ        開口部
３          基材
４          真空チャンバー
５          異物侵入防止用覆い
６          蒸着膜
７          異物の堆積物
８          ターゲットとアースシールドとの隙間
ｘ          アースシールドと異物侵入防止用覆いとの高低差
ｙ          アースシールドと異物侵入防止用覆いとの間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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