(57)【要約】     【課題】スパッタリングの際にスパッタリングターゲットとスパッタ粒子の放出角度を規制する部分との間で発生するアーク放電等の異常放電を抑制することができる技術を提供する。    【解決手段】通過成膜を行うスパッタリング装置で、一対のターゲット２１を取り囲むように設けられ、ターゲット２１から放出されるスパッタ粒子の放出角度を規制する開口部３２を有する規制部３０を備える。規制部３０は、ターゲット２１を取り囲むように設けた筒状の壁部３０Ａと、壁部３０Ａの搬送経路１５側の端部において筒の内側に枠状に張り出してその端縁部３１ａによって開口部３２を形成するためのひさし部３１とを有する。ターゲット２１のスパッタ面２１ａを含む搬送経路１５と平行な面と、規制部３０のひさし部３１のターゲット２１側の端縁部３１ａを含む搬送経路１５と平行な面との距離が、４０ｍｍ以上９０ｍｍ以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内において成膜対象物を搬送経路に沿って直線状に移動させ、スパッタリングターゲットの近傍を通過する成膜対象物に対してスパッタリングによって成膜を行うスパッタリング装置であって、
前記スパッタリングターゲットを取り囲むように設けられ、当該スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子の放出角度を規制する開口部を有する規制部を備え、
前記規制部は、前記スパッタリングターゲットを取り囲むように設けられた筒状の壁部と、当該壁部の前記搬送経路側の端部において当該筒の内側に枠状に張り出してその端縁部によって前記開口部を形成するための所定厚さのひさし部とを有するとともに、
前記スパッタリングターゲットのスパッタ面を含む前記搬送経路と平行な面と、前記規制部のひさし部の前記スパッタリングターゲット側の端縁部を含む前記搬送経路と平行な面との距離が、４０ｍｍ以上９０ｍｍ以下であるスパッタリング装置。
【請求項２】
前記規制部の開口部は、前記スパッタリングターゲットの外径と同等以上の内径を有する請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記規制部の開口部は、前記搬送経路に沿う方向の長さが、前記スパッタリングターゲットの前記搬送経路に沿う方向の長さに対して０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下である請求項２記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
バイポーラパルス電力をバッキングプレートを介して一対のターゲットに印加するように構成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記スパッタリングターゲットが、ＴａＳiＯ2からなる請求項１乃至４のいずれか１項記載のスパッタリング装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関し、特に高抵抗のスパッタリングターゲット（以下、適宜「ターゲット」という。）に対して基板を移動させつつ成膜を行う所謂通過型のスパッタリング装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスパッタリング装置においては、スパッタリングを行う際に真空槽内の壁面等に対する成膜材料等の付着を防止するなどを目的として、ターゲットを取り囲むように設けられ、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の放出角度を規制する開口部を有する箱状の規制部（チムニーとも呼ばれる）を有するものが知られている。
【０００３】
このような規制部を有するスパッタリング装置においては、ターゲットと規制部との間においてアーク放電等の異常放電が生ずることがある。
このような異常放電は、ターゲットとして、金属ターゲットより抵抗率の大きい金属酸化物等からなる酸化物ターゲットを用いた場合に発生しやすい。
【０００４】
この理由は、スパッタリングを継続することによって規制部に高抵抗率の金属酸化物が付着・堆積して膜が形成されることに起因すると考えられる。
したがって、従来より、上述したような異常放電を抑制することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３８２３０号公報
【特許文献２】特願２０１７−１５９４８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、スパッタリングの際にスパッタリングターゲットとスパッタ粒子の放出角度を規制する部分との間で発生するアーク放電等の異常放電を抑制することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明は、真空槽内において成膜対象物を搬送経路に沿って直線状に移動させ、スパッタリングターゲットの近傍を通過する成膜対象物に対してスパッタリングによって成膜を行うスパッタリング装置であって、前記スパッタリングターゲットを取り囲むように設けられ、当該スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子の放出角度を規制する開口部を有する規制部を備え、前記規制部は、前記スパッタリングターゲットを取り囲むように設けられた筒状の壁部と、当該壁部の前記搬送経路側の端部において当該筒の内側に枠状に張り出してその端縁部によって前記開口部を形成するための所定厚さのひさし部とを有するとともに、前記スパッタリングターゲットのスパッタ面を含む前記搬送経路と平行な面と、前記規制部のひさし部の前記スパッタリングターゲット側の端縁部を含む前記搬送経路と平行な面との距離が、４０ｍｍ以上９０ｍｍ以下であるスパッタリング装置である。
本発明は、前記規制部の開口部は、前記スパッタリングターゲットの外径と同等以上の内径を有するスパッタリング装置である。
本発明は、前記規制部の開口部は、前記搬送経路に沿う方向の長さが、前記スパッタリングターゲットの前記搬送経路に沿う方向の長さに対して０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下であるスパッタリング装置である。
本発明は、バイポーラパルス電力をバッキングプレートを介して一対のターゲットに印加するように構成されているスパッタリング装置である。
本発明は、前記スパッタリングターゲットが、ＴａＳiＯ2からなる上記いずれかのスパッタリング装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にあっては、スパッタリングターゲットから放出されるスパッタ粒子の放出角度を規制する開口部を有する規制部において、スパッタリングターゲットを取り囲むように設けられた筒状の壁部の搬送経路側の端部において当該筒の内側に枠状に張り出してその端縁部によって当該開口部を形成するための所定厚さのひさし部を設け、スパッタリングターゲットのスパッタ面を含む搬送経路と平行な面と、ひさし部のスパッタリングターゲット側の端縁部を含む搬送経路と平行な面との距離を、４０ｍｍ以上９０ｍｍ以下にすることによって、プラズマが空間的な広がりを持つため、ひさし部がプラズマ空間の近傍に近づくと静電破壊を引き起こし、またひさし部の距離が長くなると着膜する面積すなわち静電破壊を発生する面積が増えるため、スパッタリングの際にスパッタリングターゲットと規制部との間で発生するアーク放電等の異常放電を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）〜（ｄ）：本発明に係るスパッタリング装置の一例を示す図で、図１（ａ）は、概略内部構成を示す平面図、図１（ｂ）は、規制部を示す平面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｄ）は、ターゲットのスパッタ面を含む面と、規制部のひさし部のターゲット側の端縁部を含む平面との距離を示す説明図
【図２】本例の規制部の開口部の寸法を示す平面説明図
【図３】実施例１の結果を示すグラフ
【図４】実施例２の結果を示すグラフ
【図５】実施例３の結果を示すグラフ
【図６】比較例の結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係るスパッタリング装置の一例を示す図で、図１（ａ）は、概略内部構成を示す平面図、図１（ｂ）は、規制部を示す平面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｄ）は、ターゲットのスパッタ面を含む面と、規制部のひさし部のターゲット側の端縁部を含む平面との距離を示す説明図である。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、本例のスパッタリング装置１は、いわゆる通過型のもので、仕込取出室２にゲートバルブ３を介して接続された成膜室４を有している。
【００１２】
そして、仕込取出室２と成膜室４との間において、例えばトレー状の基板ホルダー５に保持された基板６（成膜対象物）を、縦にした状態で搬送経路１５に沿って直線状に搬送するように構成されている。
【００１３】
仕込取出室２はクライオポンプ等の真空排気装置７に接続されている。成膜室４は、クライオポンプ等の真空排気装置８に接続されるとともに、例えばアルゴンガス等のスパッタガスを成膜室４内に導入するためのガス源９にバルブ１０を介して接続されている。
【００１４】
なお、本例の成膜室４は、その壁部が接地電位となるように構成されている。
成膜室４内の一方の壁部には、マグネトロンスパッタリング用の一対のターゲット２１が隣接して設けられている。
【００１５】
これらターゲット２１は、同等の大きさに形成され、それぞれバッキングプレート２２に取り付けられ、そのスパッタリングされる一対のスパッタ面２１ａ同士が、それぞれ搬送経路１５と平行で且つ同一の平面内に配置されている。
【００１６】
なお、バッキングプレート２２及びターゲット２１は、それぞれ成膜室４の壁部に対して絶縁されている。
そして、各バッキングプレート２２のターゲット２１に対して反対側には、マグネトロン発生用の磁石装置２５が設けられている。
【００１７】
これらのターゲット２１は、同一組成の例えば金属より高抵抗の酸化物材料（ＴａＳiＯ2等）からなり、いわゆるデュアルカソードが構成されるように、電力変換器２３を介して直流電源２４に接続されている。
【００１８】
すなわち、本例では、直流電源２４からの直流電力を電力変換器２３によって変換し、変換されたバイポーラパルス電力をバッキングプレート２２を介して一対のターゲット２１に印加するように構成されている。
これにより、一対のターゲット２１は、所定の周波数でアノード電極とカソード電極が相互に切り換わるようになっている。
【００１９】
なお、本例の直流電源２４は、スパッタリングの際にターゲット２１において生じたアーク放電の数（アークカウント）を測定・計数する機能を有している。
【００２０】
本例では、成膜室４内に以下に説明する規制部３０が設けられている。
本例の規制部３０は、例えばオーステナイト系ステンレス等の金属材料からなるもので、上述した一対のターゲット２１を取り囲むように設けられた矩形筒状の壁部３０Ａを有している。
なお、本発明において、規制部３０は、成膜室４と同様に接地電位に設定してもよいし、浮遊電位に設定してもよい。
【００２１】
規制部３０の壁部３０Ａの上述した搬送経路１５側の端部には、ひさし部３１が設けられている。
ここで、ひさし部３１は、壁部３０Ａの筒の内側に枠状に張り出してその端縁部３１ａによって開口部３２が形成されている。この開口部３２は、ターゲット２１から放出されるスパッタ粒子の放出角度を規制する役割を果たすものである。
【００２２】
本例の規制部３０のひさし部３１は、一定の幅に形成され、その開口部３２は、一対のターゲット２１の外径に対して同等以上の内径を有している（図１（ｂ）参照）。
【００２３】
すなわち、本例の規制部３０では、ひさし部３１の端縁部３１ａが、搬送経路１５に対して直交する方向に関してターゲット２１のスパッタ面２１ａと重ならないようにそれぞれの形状及び寸法が設定されている。
【００２４】
これは、ターゲット２１のスパッタ面２１ａから放出されるスパッタ粒子が規制部３０のひさし部３１のターゲット２１側の面に付着する量を抑えることによって、成膜速度の低下や、ひさし部３１からの膜剥離を抑制するという理由に基づくものである。
【００２５】
また、ひさし部３１は、所定の厚さ（２ｍｍ程度）を有し、そのターゲット２１側の端縁部３１ａを含み搬送経路１５と平行な面が、ターゲット２１のスパッタ面２１ａより搬送経路１５側に位置するようにその寸法が設定されている（図１（ａ）参照）。
【００２６】
そして、本発明の規制部３０は、各ターゲット２１のスパッタ面２１ａを含む面と、ひさし部３１のターゲット２１側の端縁部３１ａを含む平面との距離Ｄ（図１（ｄ）参照）が、４０ｍｍ以上９０ｍｍ以下となるように構成されている。
【００２７】
このような構成を有する本例によれば、後述するように、スパッタリングの際にターゲット２１とスパッタ粒子の放出を規制する規制部３０との間で発生するアーク放電等の異常放電を抑制することができる。
【００２８】
図２は、本例の規制部の開口部の寸法を示す平面説明図である。
上述したように、本例の規制部３０のひさし部３１によって形成される開口部３２は、一対のターゲット２１の外径に対して同等以上の内径を有している。
【００２９】
本例では、図２に示すように、規制部３０の開口部３２における搬送経路１５に沿う方向の長さｄ１は、一対の隣接するターゲット２１の搬送経路１５に沿う方向についての長さｄと同等以上となるように形成されている。
【００３０】
この場合、特に限定されることはないが、成膜速度の低下を抑えるとともに、基板６に対するスパッタ粒子の斜め入射成分を抑制する観点からは、規制部３０の開口部３２の搬送経路１５に沿う方向の長さｄ１と、同方向についての一対のターゲット２１の両端の間の長さｄの差分ｄ１−ｄを、０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下となるように設定することが好ましい。
【００３１】
一方、規制部３０の開口部３２における搬送経路１５に沿う方向に対して交差する（ここでは直交する）方向の長さｄ２については、一対の隣接するターゲット２１の搬送経路１５に沿う方向に対して交差する（ここでは直交する）方向についての長さｄ３と同等以上となるように形成されている。
【００３２】
この場合、特に限定されることはないが、プラズマが規制部３０に接触しないようにするという観点からは、規制部３０の開口部３２における搬送経路１５に沿う方向に対して交差する（特に直交する）方向の長さｄ２を、同方向についての一対のターゲット２１の長さｄ３以上となるように設定することが好ましい。
【００３３】
以上述べたように本発明にあっては、ターゲット２１から放出されるスパッタ粒子の放出角度を規制する開口部３２を有する規制部３０において、ターゲット２１を取り囲むように設けられた筒状の壁部３０Ａの搬送経路１５側の端部において当該筒の内側に枠状に張り出してその端縁部３１ａによって当該開口部３２を形成するための所定厚さのひさし部３１を設け、ターゲット２１のスパッタ面２１ａを含む搬送経路１５と平行な面と、ひさし部３１のターゲット２１側の端縁部３１ａを含む搬送経路１５と平行な面との距離を、４０ｍｍ以上９０ｍｍ以下にすることによって、プラズマが空間的な広がりを持つため、ひさし部３１がプラズマ空間の近傍に近づくと静電破壊を引き起こし、またひさし部３１の距離が長くなると着膜する面積すなわち静電破壊を発生する面積が増えるため、スパッタリングの際にスパッタリングターゲット２１と規制部３０との間で発生するアーク放電等の異常放電を抑制することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、種々の変更を行うことができる。  例えば、上記実施の形態は、直流電源２４からの直流電力を電力変換器２３によって変換し、変換されたバイポーラパルス電力をバッキングプレート２２を介して一対のターゲット２１に印加するスパッタリング装置に適用した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、種々のスパッタリング装置に適用することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）に示す構成のスパッタリング装置を用い、スパッタリングによって基板上にＴａＳiＯ2膜を形成した。
【００３６】
この場合、ターゲットとして、ＴａＳiＯ2ターゲットを用い、スパッタガスとしてアルゴンガスを導入し、成膜室内の圧力を０．３６Ｐａ、０．５４Ｐａ、０．９４Ｐａに設定した。
また、ターゲットに印加する電力を増加させ、その際に発生するアークカウント（アーク放電数）を直流電源によって測定した。
【００３７】
＜実施例１＞
ターゲットのスパッタ面を含む搬送経路と平行な面と、接地電位にされた規制部のひさし部のターゲット側の端縁部を含む搬送経路と平行な面との距離（スパッタ面及び規制部間の距離）を５０ｍｍに設定し、上記条件でスパッタリングを行った。その結果を図３に示す。
【００３８】
＜実施例２＞
ターゲットのスパッタ面を含む搬送経路と平行な面と、接地電位にされた規制部のひさし部のターゲット側の端縁部を含む搬送経路と平行な面との距離（スパッタ面及び規制部間の距離）を７０ｍｍに設定し、上記条件でスパッタリングを行った。その結果を図４に示す。
【００３９】
＜実施例３＞
ターゲットのスパッタ面を含む搬送経路と平行な面と、浮遊電位にされた規制部のひさし部のターゲット側の端縁部を含む搬送経路と平行な面との距離（スパッタ面及び規制部間の距離）を５０ｍｍに設定し、上記条件でスパッタリングを行った。その結果を図５に示す。
【００４０】
＜比較例＞
上述した規制部を設けずに、実施例１〜３と同一の条件でスパッタリングを行った。その結果を図６に示す。
【００４１】
図３〜図５に示すように、上記スパッタ面及び規制部間の距離を５０ｍｍ、７０ｍｍに設定した実施例１〜３のスパッタリング装置は、実効電力が２ｋＷまでの範囲においてアーク放電が殆ど発生せず、図６に示す比較例のスパッタリング装置と遜色のない結果が得られた。
以上より、本発明の効果を確認することができた。
【符号の説明】
【００４２】
１……スパッタリング装置
２……仕込取出室
４……成膜室
６……基板（成膜対象物）
１５…搬送経路
２１……スパッタリングターゲット
２１ａ…スパッタ面
３０……規制部
３０Ａ…壁部
３１……ひさし部
３１ａ…ひさし部のターゲット側の端縁部
３２……開口部 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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