(57)【要約】【課題】  この発明は、複数の基板のスパッタが可能であると共に、それぞれの基板に対するスパッタ粒子の入射角度を変化させることができ、所望の成膜分布を得ることができるスパッタ装置を提供する。【解決手段】  この発明は、真空室内に回転自在に設置された基板ホルダと、該基板ホルダ上に載置された複数の基板と、該基板に薄膜を形成するためのターゲットと、該ターゲットが搭載される回転可能なスパッタカソードとを少なくとも具備し、前記ターゲットをスパッタして前記基板に薄膜を形成するスパッタ装置において、前記ターゲットの中心軸と、前記スパッタカソードの回転軸とを偏心させることにある。【選択図】  図１
2005187830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室内に回転自在に設置された基板ホルダと、該基板ホルダ上に載置された複数の基板と、該基板に薄膜を形成するためのターゲットと、該ターゲットが搭載される回転可能なスパッタカソードとを少なくとも具備し、前記ターゲットをスパッタして前記基板に薄膜を形成するスパッタ装置において、
前記ターゲットの中心軸と、前記スパッタカソードの回転軸とを偏心させることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記スパッタカソードは、前記ターゲットに背面に設けられる冷却手段と、前記ターゲットに磁界を発生させるマグネットと、前記ターゲットの周囲に配設されるアースシールドとを少なくとも具備し、回動手段によって回転自在であることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記ターゲットと前記基板との間には、シャッター板が移動可能に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記ターゲットと前記基板との間には、所定の開口部を有する分布修正板が配されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記スパッタカソードの回転軸は、前記基板ホルダの半径上に対峙するように配されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板に薄膜を形成するためのターゲットを有し、このターゲットに対してイオン化した気体を衝突させてターゲットの原子又は分子をたたき出し、これらの原子または分子を前記基板に付着させて基板上に薄膜を形成するスパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されるマグネトロンスパッタリング装置は、成膜対象である基板に対向して設けられているターゲットの裏側に、回転軸を中心に回転する磁石機構を設け、ターゲットの表面に、この磁石機構の形成する磁場に応じてスパッタを行うもので、特に、前記磁石機構が、概略楕円形の内周磁石と、この内周磁石の周囲を一定の間隔を隔てて取り囲む中空部を有する外周磁石とを備え、この磁石機構自体の中心位置と前記回転軸との間の距離、いわゆる偏心処理を任意に調節することによってターゲット表面の各部分における被スパッタ量、すなわち浸食量を、詳細且つ精密に制御するものである。
【０００３】
特許文献２に開示される半導体製造装置は、基板を保持する基板ホルダを中心点から外周方向に偏心させ、その基板ホルダを成膜時に回転させることによりスパッタ粒子の至達量の均一化を図り、基板上に付着する金属薄膜の面内膜厚分布を向上させるようにしたものである。さらに、前記基板ホルダを回転と同時に傾きも変化させ、半導体基板の段差部及び孔内側壁部に至達するスパッタ粒子を増大させることで金属皮膜の良好なステップカバレージを得るものである。
【０００４】
特許文献３に開示されるスパッタリング装置は、３つの円形ターゲットと、一つの円形基板の間に、同一形状の３つの分布修正板を配置し、自転する基板の回転中心とターゲットの中心とを所定の距離オフセットし、前記基板に対してスパッタ粒子が斜めに入射するように基板とターゲットとを配置するものである。
【特許文献１】特開２０００−３４５３３６号公報
【特許文献２】特開平７−２２３４８号公報
【特許文献３】特開２００２−２０８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されるものでは、ターゲットの裏側に偏心して配された磁石機構を回転させることにより、ターゲットから基板に対して放出されるスパッタ粒子は、基板に対して所定の角度で３６０°の方角から入射することができるが、複数の基板に対してスパッタする場合には、ターゲットを大きくする必要があるため、ターゲット材のコストアップ及び消費電力の増大という不具合が生じる。
【０００６】
また、特許文献２に開示されるものにおいても、基板ホルダをターゲットに対して偏心させて回転させるため、基板ホルダの回転範囲を覆う大きさのターゲットが必要となるため、ターゲット材のコストアップ等の不具合が生じる。
【０００７】
さらに、特許文献３に開示されるものにおいては、基板に対するスパッタ粒子の入射角度が一定であるため、複数のターゲットをスパッタすることによって一つの基板に薄膜を形成する場合には有効であるが、複数の基板に薄膜を形成する場合には、構造上の問題を生じる。
【０００８】
以上のことから、この発明は、複数の基板に薄膜を形成することが可能であると共に、それぞれの基板に対するスパッタ粒子の入射角度を変化させることができ、所望の成膜分布を得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】
【０００９】
したがって、この発明は、真空室内に回転自在に設置された基板ホルダと、該基板ホルダ上に載置された複数の基板と、該基板に薄膜を形成するためのターゲットと、該ターゲットが搭載される回転可能なスパッタカソードとを少なくとも具備し、前記ターゲットをスパッタして前記基板に薄膜を形成するスパッタ装置において、前記ターゲットの中心軸と、前記スパッタカソードの回転軸とを偏心させることにある。
【００１０】
これによって、スパッタカソードの回転軸に対してターゲットの中心軸が偏心していることから、ターゲットが基板に対して旋回運動を行うことになるため、基板に対する位置が変動し、基板に対するスパッタ粒子の入射角度を変化させることができるものである。
【００１１】
また、前記スパッタカソードは、前記ターゲットに背面に設けられる冷却手段と、前記ターゲットに磁界を発生させるマグネットと、前記ターゲットの周囲に配設されるアースシールドとを少なくとも具備し、回動手段によって回転自在であることが望ましい。
【００１２】
さらに、前記ターゲットと前記基板との間には、シャッター板が移動可能に設けられることが望ましい。これによって、シャッター板によって基板上を塞いでスパッタすることによってプリスパッタを実施でき、またスパッタの開始及び停止を厳密に制御可能にすることができるものである。
【００１３】
さらにまた、前記ターゲットと前記基板との間には、所定の開口部を有する分布修正板が配されることが望ましい。
【００１４】
また、前記スパッタカソードの回転軸は、前記基板ホルダの半径上に対峙するように配されることが望ましい。これによって、複数の基板に対して均等に薄膜を形成することができるものである。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、この発明によれば、複数の基板に対していろいろな方向からのスパッタが可能となるため、成膜分布の均一化を図ることができると共に、凹凸のある基板に対しても有効な成膜を実施できるものである。
【００１６】
また、成膜の付着率が向上するため、生産性を向上させることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例１】
【００１８】
本願発明の実施例に係るスパッタ装置１は、図１に示すように、内部に真空空間２を画成する真空容器３と、前記真空空間２内に配される基板ホルダ４と、この基板ホルダ４上に載置される複数の基板５と、この基板５に対峙して配されるターゲット６と、このターゲット６が搭載されるスパッタカソード７と、前記ターゲット６及び前記基板５との間に移動可能に設けられるシャッター板８と、前記ターゲット６及び前記基板５の間に設けられる分布修正板９とによって少なくとも構成される。
【００１９】
前記真空容器３は、図示しない真空排気ポンプが接続された真空排気口１０により内部を真空状態として前記真空空間２を形成する。また、前記真空容器３には、前記真空空間２内に、アルゴンガス等のガスを供給するガス導入口１１が設けられ、このガス導入口１１は、弁１２によって適宜開閉される。
【００２０】
前記基板ホルダ４は、複数の基板５が載置される円盤状の回転台４ａと、この回転台４ａを支持する回転軸４ｂと、この回転軸４ｂを回転させる駆動モータ４ｃとによって構成される。これによって、駆動モータ４ｃが前記回転軸４ｂを回転させることによって回転台４ａが回転し、回転台４ａ上に載置された複数の基板５が公転するものである。
【００２１】
前記分布修正板９は、前記基板５の公転範囲を含む開口部９ａを有し、支持柱９ｂによって前記基板ホルダ４の回転台４ａと所定の間隔を有するように支持固定される。
【００２２】
前記スパッタカソード７は、前記ターゲット６の中心軸Ａに対して偏心した回転軸Ｂを有し、この回転軸Ｂの周囲には、電極ベース１３が設けられ、この電極ベース１３を囲むように絶縁部材１５を介してアースシールド１４が設けられる。また、前記ターゲット６が装着されるベース台１６の背面には、真空遮断されてマグネット２０が配されると共に、前記ターゲット６の熱上昇を抑えるために、冷却水導入口１７ａ及び冷却水排出口１７ｂを介して冷却水が供給される。また、前記電極ベース１３は、スパッタ電源１８の一端に接続され、前記真空容器３がスパッタ電源１８の他端に接続される。尚、スパッタ電源は、直流又は高周波電源である。また、前記スパッタカソード７は、駆動モータ１９によって回動することができる。
【００２３】
前記シャッター板８は、回転支持軸８ａによって所定の位置に支持されると共に、駆動モータ８ｂによってターゲット６の前面を開閉するものである。また、このシャッター板８は、前記真空容器３と電気的に接続されており、前記ターゲット６の前面に位置することによってプリスパッタを可能にすると共に、ターゲット６の前面を開閉することによってスパッタの開始及び停止を制御することができるものである。
【００２４】
以上の構成のスパッタ装置１において、スパッタカソード７の回転軸Ｂがターゲット６の中心軸Ａに対して偏心していることにより、駆動モータ１９の回転によりターゲット６は、図２で示すようにターゲット６に面する基板５の公転移動範囲に対して旋回運動を行うことが可能となる。
【００２５】
このため、基板ホルダ４の回転台４ａを回転させて複数の基板５を所定の速度で公転させ、これに対してスパッタカソード７を所定の回転速度で回転させ、ターゲット６を基板５に対して旋回運動させて、スパッタを行うことができる。
【００２６】
また、基板ホルダ４の回転台４ａを回転させて複数の基板５を所定の速度で公転させ、これにたしてスパッタカソード７を回動させて所定の位置で停止させ、所定時間基板に対してスパッタした後、スパッタカソード７を再度回動させて位置を変更し、さらに基板に対してスパッタを行うこともできるものである。
【００２７】
このように、図２で示すようにスパッタカソード７を回動させてターゲット６を回転台４ａの径方向最外側端に位置するようにした場合（６Ａ）、図３に示すように、ターゲット６からスパッタされたスパッタ粒子は、基板５に対して回転台４ａの径方向外方から内方へ傾斜する方向で基板５に入射する。また、図２で示すようにスパッタカソード７を回動させてターゲット６を回転台４ａの径方向最内側端に位置するようにした場合（６Ｃ）、図４に示すように、ターゲット６からスパッタされたスパッタ粒子は、基板５に対して回転台４ａの径方向内方から外方へ傾斜する方向で基板５に入射する。さらに、図２で示すターゲット６が６Ｂおよび６Ｄの位置にある場合には、基板５に対して真上からスパッタすることができるものである。
【００２８】
このため、スパッタカソード７を回動させることによって、基板５に対するスパッタ粒子の入射角度を変化させることができるので、良好な膜厚分布及びカバレージ分布を得ることができるものである。
【００２９】
さらに、図２に示すように、回転台４ａの回転方向Ｄに対してスパッタカソード７の回転方向Ｅを回転台４ａの径方向外側位置において合致させるように制御することにより、移動速度の速い回転台４ａの径方向外側位置では、ターゲット６と基板５とが同方向に移動することからそれらの間の相対速度を低下させることができると共に、移動速度の遅い回転台４ａの径方向内側位置では、ターゲット６と基板５とが反対方向に移動することから、それらの間の相対速度を上昇させることができるため、スパッタ粒子の均一な付着を達成できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明の実施例に係るスパッタ装置の概略構成図である。
【図２】本願発明のスパッタ装置におけるターゲットと基板との位置関係を説明するための説明図である。
【図３】ターゲットが基板ホルダに対して最も外側に位置する場合の説明図である。
【図４】ターゲットが基板ホルダに対して最も内側に位置する場合の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  スパッタ装置
２  真空空間
３  真空容器
４  基板ホルダ
５  基板
６  ターゲット
７  スパッタカソード
８  シャッター板
９  分布修正板
【図１】
2005187830.tif 000003
【図２】
2005187830.tif 000004
【図３】
2005187830.tif 000005
【図４】
2005187830.tif 000006