(57)【要約】【課題】  基板回転と磁石回転による膜厚バラツキを減少し、基板に堆積する膜の膜厚均一性を向上することを目的としている。【解決手段】  反応室内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、前記反応室にプラズマを発生させ、ターゲットに負の電圧を印加することで、前記ターゲットに対向する基板ホルダーに載置された基板を処理するスパッタリング方法であって、前記ターゲットの基板と対向する面の裏面に磁気回路を有し、この磁気回路の中心軸と前記基板ホルダーの中心軸とは偏心して回転し、成膜時間に応じて前記磁気回路と前記基板の回転数を制御することで、基板の回転開始時の位置と回転終了時の位置を一致させることを特徴とする。【選択図】  図２
2005054251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、前記反応室にプラズマを発生させ、ターゲットに負の電圧を印加することで、前記ターゲットに対向する基板ホルダーに載置された基板を処理するスパッタリング方法であって、前記ターゲットの基板と対向する面の裏面に磁気回路を有し、この磁気回路の中心軸と前記基板ホルダーの中心軸とは偏心して回転し、成膜時間に応じて前記磁気回路と前記基板の回転数を制御することで、基板の回転開始時の位置と回転終了時の位置を一致させることを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項２】
磁気回路の回転開始時と回転終了時の位置を一致させることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング方法。
【請求項３】
成膜時間に応じて前記磁気回路と前記基板の回転数が異なることを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング方法に関し、特に基板に堆積する膜の均一性を向上させる方法に特徴がある。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体などの電子デバイスは、急速に細密化が進んでおり、高精度の加工処理が求められている。このような微細加工技術のうち、特に薄膜形成工程では、スパッタリング法を用いた成膜方法が一般的となっている。
【０００３】
スパッタリング法とは、低真空雰囲気で気体放電を引き起こすことによりプラズマを発生させ、このプラズマの陽イオンをスパッタリング電極と呼ばれる負極に設置されたターゲットに衝突させ、その衝突によりスパッタされた粒子が被処理基板に付着して薄膜形成させる方法である。スパッタリング法は、一般に組成の制御や装置の操作性が比較的容易であることから、成膜過程で広く利用されているのが現状である。
【０００４】
以下、図２〜４を参照しながら、従来のスパッタリング技術を説明する。
【０００５】
図２は、基板６を載置する基板ホルダー５が回転するだけでなく、基板ホルダー５に対向して配設されたターゲット２の裏面に配設された磁気回路３も回転する機構を備えたマグネトロンスパッタ装置の一例である。
【０００６】
以下、具体的な動作仕様を詳述する。
【０００７】
まず、真空排気ポンプ８を起動させることで、反応室１内を１０-5Ｐａ程度まで排気する。次に、ガス供給系９を起動させることで、反応室１に放電ガスを導入し、反応室１内の圧力を０．２〜数Ｐａ程度に保持する。このとき、ターゲット２が載置されるカソード４に直流或いは高周波の電源７から電力を供給することで電場を発生させ、ターゲット２の裏面に設置された磁気回路３による磁場の作用効果で、ターゲット２表面付近にプラズマが発生し、ターゲット２から放出されたスパッタ粒子により基板ホルダー５に載置された基板６の表面に薄膜が形成される。
【０００８】
その際、基板ホルダー５は回転中心軸１１を中心に回転しており、磁気回路３もまた、中心軸１２を中心に回転しているが、互いの回転方向は相反するようになっている。但し、磁気回路３と基板ホルダー５は、図３に示すように、同一の回転数で回転するのが一般的である。
【０００９】
前述するような方法で、基板６表面への成膜処理を行うと、ターゲット２の表面は、図４に示すように磁気回路３のＮ極とＳ極間の磁力の強い部分にリング状に密度が高く形成されやすくなる（これを「エロージョン」という）。しかしながら、磁気回路３は中心軸１２が回転軸１１と偏心した状態で回転するため、ターゲット２表面をエロージョンが回転移動し、ターゲット２表面の侵食が移動し、ターゲット２の材料利用効率が向上する。また、基板６も回転することにより、基板６の周方向の膜厚が平均化され、膜厚の均一性が向上するとされている。
【特許文献１】特開平１０−１３０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以下に上記内容を図５を参照しながら具体的に説明する。
【００１１】
図５は、磁気回路３を回転させることにより、ターゲット２の表面の浸食状態を説明する図である。まず、図５（ａ）には、磁気回路３を偏心させずに回転させる場合のターゲット２のエロージョン形状を示している。マグネトロンスパッタリングでは、電界と磁界との角度がより９０度に近いところ（これを「直交部」と称す）で強く放電することから、深くエロージョンされる傾向にある。図５（ａ）に示す磁気回路３による磁場では、内側の磁石（Ｎ極）と外側の磁石（Ｓ極）との間の中間の位置が直交部となり、ターゲット２はこの部分において深いエロージョンが形成される。
【００１２】
このような不均一なエロージョンのままターゲット２を使用すると、ターゲット２の利用効率が格段に低下することになる。すなわち、内側の磁石（Ｎ極）と外側の磁石（Ｓ極）の中間部分でエロージョンが進行して、ターゲット２に深い穴が開いてしまった場合でも、その他の部分ではまだ多くのターゲット材料が残っていることになる。ターゲット２に穴が開くと、背後の磁気回路３の部分にまでプラズマが拡散して磁気回路３をエロージョンしてしまうため、使用できなくなることにもなる。
【００１３】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、基板と磁気回路の回転数を考慮し、基板表面に成膜される膜の厚みが均一になることを可能とするスパッタリング方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明のスパッタリング方法は、反応室内にガスを供給しつつ排気し、所定の圧力に制御しながら、前記反応室にプラズマを発生させ、ターゲットに負の電圧を印加することで、前記ターゲットに対向する基板ホルダーに載置された基板を処理するスパッタリング方法であって、前記ターゲットの基板と対向する面の裏面に磁気回路を有し、この磁気回路の中心軸と前記基板ホルダーの中心軸とは偏心して回転し、成膜時間に応じて前記磁気回路と前記基板の回転数を制御することで、基板の回転開始時の位置と回転終了時の位置を一致させることを特徴とする。
【００１５】
このとき、磁気回路の回転開始時と回転終了時の位置を一致させると好適である。
【００１６】
更に、成膜時間に応じて前記磁気回路と前記基板の回転数が異なると好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のスパッタリング方法によれば、基板に均一に膜が形成され、膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のスパッタリング方法の実施形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る成膜時間と基板回転数を示す図である。以下、本発明のスパッタリング方法の具体的な動作について図２も参照しながら説明する。
【００２０】
まず、反応室１内部を真空排気ポンプ８で１０-5Ｐａ程度の真空度まで真空排気する。次に、反応室１内部にＡｒガスをガス供給系９より導入し、調圧弁１０により０．６７Ｐａ程度の真空度に調圧する。更に磁気回路３と基板ホルダー５を回転中心軸１１を中心に回転する。電源７により直流電圧または高周波電圧を印加し、反応室１内部にプラズマを発生させることにより、回転している基板６に スパッタリング膜が形成される。
【００２１】
このとき、磁気回路３は中心軸１２が回転軸１１と偏心した状態で回転するため、ターゲット２表面をエロージョンが回転移動し、ターゲット２の侵食面積が増加し、材料利用効率が向上する。そこで、基板６は図に示すように、成膜開始から、終了までの間に５回転することになる。即ち、基板６の回転の始点と終点が同じとなる。従って、ターゲット２の特定の位置の下を通過する回数が基板６の位置によって異なることがなくなるため、基板６上に均一に膜が形成され、膜厚均一性が向上する。また、成膜時間が変化した場合においても、連動して基板６の回転の始点と終点が同じとなるように回転速度を制御することにより、常に膜厚均一性を向上することが可能となる。
【００２２】
次に、第２のスパッタリング方法の実施形態を図１，図２，図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成要素は同一参照符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００２３】
図１（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における成膜時間と磁石回転数を示す図である。また、図２及び図４は、従来例で説明したものと同様である。
【００２４】
以上の構成において、磁気回路３は、図１（ｂ）に示すように、成膜開始から、終了までの間に２回転することになる。即ち、磁気回路３の回転の始点と終点が同じとなる。    
【００２５】
従って、エロージョンがターゲット２の特定の表面を通過する回数が異なることがなくなるため、基板６上に均一な膜が形成され膜厚均一性が向上する。
【００２６】
また、成膜時間が変化した場合においても、連動して磁気回路３の回転の始点と終点が同じとなるように回転速度を制御することにより、常に膜厚均一性を向上することが可能となる。
【００２７】
更に、第３のスパッタリング方法の実施形態を図１，図２，図４を参照して説明する。なお、第１と第２の実施形態と同一の構成要素は同一参照符号を付して説明を省略する。
【００２８】
以上の構成において、基板６は図１（ａ）に示すように、成膜時間内に５回転し、磁気回路３は図１（ｂ）に示すように、成膜時間内に２回転することになる。従って、基板６と磁気回路３の回転速度が異なるため、基板６と磁気回路３との位置関係が同じと状態で回転することがなくなり、各々の回転の効果が発揮され、膜厚均一性が向上することとなる。また、基板６回転速度は、磁気回路３回転速度の２倍以上となることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のスパッタリング方法は、光ディスク全般、特にＤＶＤに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願第１の実施形態に係る成膜時間と基板回転数との関係を示す図
【図２】本発明の実施例と従来例に用いるスパッタリング装置の概略構成図
【図３】従来例のスパッタリング方法の成膜時間と基板回転数を示す図
【図４】本発明の実施例と従来例に用いる磁気回路の概略正面図
【図５】従来例のターゲットの表面の浸食状態を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１  反応室
２  ターゲット
３  磁気回路
４  カソード
５  基板ホルダー
６  基板
７  電源
８  真空排気ポンプ
９  ガス供給系
１０  防着板
１１  磁気回路と基板の回転軸
１２  磁気回路の中心軸
【図１】
2005054251.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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