(57)【要約】【課題】  ターゲット材接合部隙間のスパッタを抑え、成膜内への不純物混入及び接合部の局所的な消耗を防止する。【解決手段】  材質の異なる複数のターゲット材よりなる複合ターゲットをスパッタして基板上に成膜を行うスパッタ装置において、複合ターゲット３１のスパッタ面３１ａにおけるターゲット材３２，３３間の境界線３４が、そのスパッタ面に照射されるイオンビーム（粒子ビーム）１６の照射軸のスパッタ面への投影方向と平行でない線で構成されると共に、その投影方向において周期的な繰り返しで構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材質の異なる複数のターゲット材よりなる複合ターゲットをスパッタして基板上に成膜を行うスパッタ装置であって、
上記複合ターゲットのスパッタ面における上記複数のターゲット材間の境界線が、そのスパッタ面に照射される粒子ビームの照射軸のスパッタ面への投影方向と平行でない線で構成されると共に、その投影方向において周期的な繰り返しで構成されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のスパッタ装置において、
上記複合ターゲットは材質の異なる２つのターゲット材よりなり、それらターゲット材は上記投影方向と直交する方向に配列されて、その配列方向に上記複合ターゲットが移動可能とされていることを特徴とするスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板上に所望の膜を成膜形成するために使用する成膜用スパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３はこの種のスパッタ装置の一例として、ターゲットのスパッタにイオンビームを用いるイオンビームスパッタ装置の従来構成例の概要を模式的に示したものであり、図中、１１はイオンガン、１２はターゲット、１３は基板を示す。また、１４はバッキングプレートを示し、１５はボンディング材を示す。ターゲット１２はボンディング材１５を介してバッキングプレート１４に固定保持されている。なお、これらが収容配置される真空チャンバの図示はこの例では省略している。
【０００３】
イオンガン１１から出射されたイオンビーム１６はターゲット１２に照射され、ターゲット１２に照射されたイオンビーム１６はターゲット１２をスパッタする。ターゲット１２からたたき出された粒子は真空チャンバ内に飛散し、基板１３上に付着する。これにより、基板１３上に成膜が行われる。
なお、成膜粒子を効率良く基板１３上に堆積させるために、イオンビーム１６をターゲット１２のスパッタ面１２ａに対し、垂直よりある程度角度を付けて照射するようにし、成膜粒子の飛散方向１７を図３に示したように基板１３に向けるように構成されている。
【０００４】
ところで、このようなスパッタ装置を用いて例えば２種類の物質が混合されてなる膜を成膜する場合には、１つのイオンガンでそれら２種類の物質を同時にスパッタするといった方法が用いられることが多く、この場合、ターゲットには２種類のターゲット材が隣接配置されてなる複合ターゲットが一般に使用される。
【０００５】
図４はこのような複合ターゲット２１にイオンビーム１６が照射される様子を示したものであり、図中、１６ａは複合ターゲット２１のスパッタ面２１ａにおけるイオンビーム照射領域を示す。
複合ターゲット２１は２種類のターゲット材２２，２３が突き合わされて接合されたものとされ、両ターゲット材２２，２３はこの例ではイオンビーム１６に対して左右方向に並列配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−１５８４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図４に示したような複合ターゲット２１の配置形態では両ターゲット材２２，２３の接合部の境界線２４はイオンビーム１６の照射軸（中心軸）のスパッタ面２１ａへの投影方向と平行となっており、よってイオンビーム１６が接合部の隙間に進入し易いことから、ターゲット材２２，２３の接合部（接合部エッジ）の局所的な消耗が激しく、その点でターゲット寿命が短いといった問題があった。
また、イオンビーム１６が接合部の隙間に進入することにより、複合ターゲット２１を固定保持するボンディング材１５やバッキングプレート１４（図３参照）がターゲット材２２，２３と同時にスパッタされ、よってこれらの材料が不純物として基板１３上に成膜される膜に混入し、膜質が悪化するといった問題があった。
【０００７】
これに対し、図５Ａに示したように複合ターゲット２１を図４の配置形態と異なり、ターゲット材２２，２３がイオンビーム１６に対して前後方向に位置するように配置すると、両ターゲット材２２，２３間の境界線２４はイオンビーム１６の照射軸のスパッタ面２１ａへの投影方向と直交する方向となり、よってスパッタ面２１ａに対し、斜めに入射するイオンビーム１６は両ターゲット材２２，２３の接合部に進入しにくいものとなり、上述したような問題を回避することができる。
【０００８】
しかしながら、この図５Ａに示したような複合ターゲット２１の配置では両ターゲット材２２，２３に照射されるイオンビーム１６のイオン密度に差が生じ、イオンガン１１に近いターゲット材２３には高いイオン密度のイオンビーム１６が照射され、イオンガン１１から遠いターゲット材２２には低いイオン密度のイオンビーム１６が照射されることになる。
【０００９】
図５Ｂはこのような状況下で複合ターゲット２１がスパッタされ、ターゲット材２２，２３が消費されて消耗していく様子を（１）→（２）→（３）と順に示したものであり、ターゲット材２２と２３とでは消耗に大きな差が生じ、（１）に示した初期の平らな面におけるターゲット材２２と２３とのスパッタ面積比と、消耗が進んだ（３）の状態におけるターゲット材２２と２３とのスパッタ面積比とは大きく相違するものとなる。
従って、このようなターゲット材２２と２３とのスパッタ面積比の変化に伴って、膜内の２つの物質の混合比は変化してしまうことから、２つの物質の所望の混合比を有する膜を安定して成膜することができないといった問題が生じる。
【００１０】
この発明の目的はこれら問題に鑑み、複合ターゲットを用いるスパッタ装置において、成膜内への不純物の混入を防止でき、かつ局所的なターゲットの消耗を抑制してターゲットの長寿命化を図ることができるようにしたスパッタ装置を提供することにあり、さらには成膜を重ねても所望の膜を安定して成膜することができるスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明によれば、材質の異なる複数のターゲット材よりなる複合ターゲットをスパッタして基板上に成膜を行うスパッタ装置において、複合ターゲットのスパッタ面における複数のターゲット材間の境界線が、そのスパッタ面に照射される粒子ビームの照射軸のスパッタ面への投影方向と平行でない線で構成されると共に、その投影方向において周期的な繰り返しで構成されているものとされる。
請求項２の発明では請求項１の発明において、複合ターゲットが材質の異なる２つのターゲット材よりなり、それらターゲット材は上記投影方向と直交する方向に配列されて、その配列方向に複合ターゲットが移動可能とされているものとされる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、複合ターゲットの複数のターゲット材の接合部の隙間に粒子ビームは進入しにくいものとなり、よってターゲット材の接合部の局所的な消耗を抑制することができ、その点で複合ターゲットの長寿命化を図ることができる。
また、複合ターゲットを固定保持するボンディング材やバッキングプレートのスパッタを防止できることから成膜内に不純物が混入し、膜質が悪化するといった問題を解消することができ、所望の膜を安定して成膜することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明による複合ターゲットを用いるスパッタ装置の一実施例の構成概要を模式的に示したものであり、図３及び４と対応する部分には同一符号を付してある。この例では複合ターゲット３１は材質の異なる２つのターゲット材３２，３３が接合されてなるものとされ、この複合ターゲット３１をイオンビーム１６によりスパッタして基板１３上に成膜を行うものとされる。
【００１４】
複合ターゲット３１を構成するターゲット材３２，３３は図１Ｂに示したようにストライプ状をなすように交互に配列されて配置され、その配列方向は複合ターゲット３１のスパッタ面３１ａに照射されるイオンビーム１６の照射軸のスパッタ面３１ａへの投影方向（以下、照射軸投影方向と言う。）と平行とされる。
ストライプ状をなす各ターゲット材３２，３３の幅（ストライプの幅）はそれぞれ所定の幅に選定されており、ターゲット材３２と３３とは規則的に繰り返されて配置されている。従って、これらターゲット材３２，３３の接合面の境界線３４は照射軸投影方向において周期的な繰り返しを構成しており、各境界線３４は照射軸投影方向と直交する線となっている。
【００１５】
上記のような複合ターゲット３１における各ターゲット材３２，３３は例えば板材（母材）を切断加工することによって得ることができ、それらを突き合わせてボンディング材１５によりバッキングプレート１４上に固定することによって、このようなストライプ状をなす複合ターゲット３１が構成される。なお、ボンディング材１５には例えばインジウム箔が用いられ、これを溶融することによってターゲット材３２，３３を例えば銅製のバッキングプレート１４上に固定する。
【００１６】
上記のような構成によれば、ターゲット材３２と３３との接合面の境界線３４は照射軸投影方向と直交する方向となっていることから、イオンビーム１６は両ターゲット材３２，３３の接合部の隙間に進入しにくいものとなっている。
従って、ターゲット材３２，３３の接合部の局所的な消耗は生じにくく、その点で複合ターゲット３１の長寿命化を図ることができ、さらにボンディング材１５やバッキングプレート１４がスパッタされて成膜内に不純物が混入し、膜質が悪化するといった問題を回避することができるものとなっている。
【００１７】
なお、ターゲット材３２と３３とが照射軸投影方向において規則的に繰り返されて配置されていることから、イオンビーム照射領域１６ａ内において例えばイオンガン１１との距離に起因するようなイオン密度の差があり、それに応じて複合ターゲット３１に偏った消費（消耗）が生じるとしても、そのような消費の差がある部位でそれぞれターゲット材３２と３３とが平等に消費されてゆくため、成膜条件は変化せず、つまり成膜を重ね、複合ターゲット３１の消耗が進んだとしても２つの物質の所望の混合比を有する膜を安定して成膜することができるものとなっている。この点でターゲット材３２と３３との配列周期（ターゲット材３２，３３のストライプ幅）は小さいほど効果的である。
【００１８】
上述した例では複合ターゲット３１は２種類のターゲット材３２，３３によって構成されているが、これに限らず例えば３種類以上のターゲット材で構成される場合でも同様の配置形態を適用することができる。また、上述した例において、ターゲット材３２，３３のストライプ幅の比（ターゲット材３２，３３の面積比）は２つの物質の混合比に応じて決定される。
【００１９】
ところで、複合ターゲットをスパッタして基板上に成膜を行うスパッタ装置は、光学膜の分野において例えば厚さ方向に組成変化をもち、屈折率変化をもつ（屈折率が傾斜した）屈折率傾斜膜を成膜する場合に用いられ、この成膜は屈折率の異なる２つの物質（ターゲット材）が接合されてなる複合ターゲットを用い、この複合ターゲットを移動させながらスパッタして成膜を行うといった方法によって行われる。
【００２０】
図２Ａはこの屈折率傾斜膜のような厚さ方向に組成変化を有する膜の成膜に好適な複合ターゲットの形状を示したものであり、この例では複合ターゲット４１は２種類のターゲット材４２，４３が接合されたものとされ、真空チャンバ内に設けられた移動機構によって成膜中に移動されるものとされる。
ターゲット材４２，４３は照射軸投影方向と直交する方向に配列されており、図２Ａ中、矢印で示したようにこの配列方向に複合ターゲット４１は移動可能とされる。
ターゲット材４２，４３の接合面の境界線４４はこの例では三角波状をなす線とされ、つまり照射軸投影方向と平行でない線で構成されると共に、その投影方向において周期的な繰り返しで構成されている。
【００２１】
境界線４４をこのような線で構成することにより、イオンビーム１６は両ターゲット４２，４３の接合面の隙間に進入しにくいものとなり、よって図１に示した複合ターゲット３１と同様、成膜内への不純物の混入を防止でき、またターゲット４２，４３の接合面の局所的な消耗を抑制できるものとなる。
なお、図２Ａではイオンビーム照射領域１６ａは境界線４４をまたぐ位置に位置しているが、複合ターゲット４１の移動によりイオンビーム照射領域１６ａはターゲット材４２，４３間を移動することになる。
屈折率傾斜膜を成膜する場合の両ターゲット材４２，４３の材質の具体例を示せば、例えばシリコンとタンタルとされ、成膜には酸素が導入されてこれらが酸化され、シリコン酸化物とタンタル酸化物とが混合されてなる屈折率傾斜膜が作製される。
【００２２】
図２Ｂ及びＣはターゲット材４２，４３の接合面の境界線の他の構成例を示したものであり、図２Ｂに示した複合ターゲット４１′では境界線４５は照射軸投影方向と直交する方向の線分（直線）４５ａと半円弧状の曲線４５ｂとの組み合わせ、繰り返しによって構成された波線状をなす線とされ、図２Ｃに示した複合ターゲット４１″では境界線４６は半円弧状の曲線の繰り返しによって構成された波線状をなす線とされる。なお、境界線はこれら例に限らず、照射軸投影方向と平行な線を含まず、周期性があればよい。
【００２３】
上述した例では２種類のターゲットの接合部はいずれも境界線で示され、つまり隙間を積極的に設けるものとなっていないが、例えば２種類のターゲット材の熱膨張係数に差があり、接合部に熱膨張による応力が生じるような場合には熱膨張に対応する十分な隙間を設けておくようにする。このような隙間を設けてもこの発明の構成によれば、従来のようなボンディング材やバッキングプレートのスパッタによる不純物発生の問題を生じることはない。
なお、上述した例ではイオンガンを用い、イオンビームによってターゲットをスパッタするものとなっているが、イオンガンに限らず、他の高速粒子源を用いてスパッタすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】Ａはこの発明によるスパッタ装置の一実施例の構成概要を示す模式図、Ｂは一部省略してＡを上から見た図。
【図２】この発明によるスパッタ装置に用いる複合ターゲットの各種構成例を説明するための図。
【図３】スパッタ装置の従来例の構成概要を示す模式図。
【図４】従来の複合ターゲットの構成及び照射されるイオンビームの方向を説明するための図。
【図５】Ａは従来の複合ターゲットに対し、図４と異なる方向からイオンビームが照射される様子を示す図、ＢはＡにおける複合ターゲットが消費され、消耗してゆく様子を示す図。
【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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