(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一乃至複数個の第一のマグネトロン磁石装置が配置され、前記第一のマグネトロン磁石装置が移動する第一の磁石走行軌道と、
前記第一のマグネトロン磁石装置とは別の第二のマグネトロン磁石装置が配置され、前記第二のマグネトロン磁石装置が移動する第二の磁石走行軌道と、
スパッタリングされる第一のターゲットと、
前記第一，第二の磁石走行軌道はそれぞれ環状に形成され、前記第一，第二のマグネトロン磁石装置が、前記第一，第二の磁石走行軌道に沿ってそれぞれ周回移動するように構成され、
前記第一の磁石走行軌道は、前記第二の磁石走行軌道の内側に配置され、
前記第一のターゲットの真裏位置には、前記第一，第二の磁石走行軌道の一部が配置されたスパッタリング装置。
【請求項２】
スパッタリングされる第二のターゲットを有し、
前記第二のターゲットの真裏位置には、前記第一，第二の磁石走行軌道の一部が配置された請求項１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の技術分野に係り、特に、通過成膜型のスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の基板表面に薄膜を形成するスパッタリング装置では、ターゲット材料と対面しながらターゲット材料の正面を通過し、通過する間に薄膜が形成される通過型スパッタリング装置が用いられている。
【０００３】
このようなスパッタリング装置では、ターゲットのエロージョン領域を拡大するために、ターゲット裏面に配置されたマグネトロン磁石装置を移動させる構成が採用されており、例えば、ターゲット材料の裏面に長手方向に沿ってマグネトロン磁石装置の走行軌道を敷設し、走行軌道上を小径のマグネトロン磁石装置が多数走行し、ターゲット材料裏面の広い領域とマグネトロン磁石装置が向き合うことで、エロージョン領域が拡大するようにされている。
【特許文献１】特開２００３−２９３１３０号公報
【特許文献２】特開平７−１８４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記のように磁石を走行させても、ターゲットの中央部分と外周部分はスパッタされにくく、ターゲットの使用効率を向上させるのにも限界がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、一乃至複数個の第一のマグネトロン磁石装置が配置され、前記第一のマグネトロン磁石装置が移動する第一の磁石走行軌道と、前記第一のマグネトロン磁石装置とは別の第二のマグネトロン磁石装置が配置され、前記第二のマグネトロン磁石装置が移動する第二の磁石走行軌道と、スパッタリングされる第一のターゲットと、前記第一，第二の磁石走行軌道はそれぞれ環状に形成され、前記第一，第二のマグネトロン磁石装置が、前記第一，第二の磁石走行軌道に沿ってそれぞれ周回移動するように構成され、前記第一の磁石走行軌道は、前記第二の磁石走行軌道の内側に配置され、前記第一のターゲットの真裏位置には、前記第一，第二の磁石走行軌道の一部が配置されたスパッタリング装置である。
また、本発明は、スパッタリングされる第二のターゲットを有し、
前記第二のターゲットの真裏位置には、前記第一，第二の磁石走行軌道の一部が配置されたスパッタリング装置である。
【０００６】
本発明は上記のように構成されており、複数の磁石走行軌道が一乃至複数のターゲットの裏面側に配置されており、各磁石走行軌道の一部が各ターゲットの真裏位置に配置されている。各磁石走行軌道には、それぞれマグネトロン磁石装置が取り付けられており、各マグネトロン磁石装置がターゲットの真裏位置を移動し、ターゲット表面に複数のエロージョン領域が形成され、ターゲットの使用効率が向上するようになっている。
【発明の効果】
【０００７】
各磁石走行軌道上のマグネトロン磁石装置によるエロージョン領域が重なり合わないように磁石走行軌道を配置しているので、ターゲット使用効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一例のスパッタリング装置１０であり真空槽５７を有している。真空槽５７の内部には基板移動軌道３５が敷設されている。基板移動軌道３５には基板ホルダ３９が取り付けられており、図示しないモータ等の駆動装置を動作させると、基板ホルダ３９は真空槽５７内を基板移動軌道３５に沿って移動するように構成されている。
真空槽５７内の基板移動軌道３５と対面する位置には、表面が露出された板状の第一，第二のターゲット１１，１２が、バッキングプレート２０に取り付けられて配置されている。
【０００９】
第一，第二のターゲット１１，１２は、第一のターゲット１１が基板移動軌道３５の上流側、第二のターゲット１２が基板移動軌道３５の下流側に配置されており、基板ホルダ３９に基板８を保持させ、基板８の表面を第一，第二のターゲット１１，１２に向けながら移動させると、基板８の表面は、第一のターゲット１１の表面と第二のターゲット１２の表面にこの順序で対面しながら通過する。
【００１０】
第一，第二のターゲット１１，１２は長方形であり、その長手方向が基板８の移動方向と直交するように配置されている。従って基板８が移動すると、基板８は第一，第二のターゲット１１，１２の材料の長辺を横切る。
第一，第二のターゲット１１，１２の裏面側には、第一，第二の磁石走行軌道２１，２２が配置されている。
【００１１】
第一のターゲット１１の真裏位置には、第一，第二の磁石走行軌道２１，２２の一部がそれぞれ配置され、同様に、第二のターゲット１２の真裏位置にも、第一，第二の磁石走行軌道２１，２２の他の一部がそれぞれ配置されている。
第一，第二の磁石走行軌道２１，２２は環状であり、直線部分と半円形部分が組み合わされたトラック形状にされている。
【００１２】
第一，第二のターゲット１１，１２の真裏位置には、第一，第二の磁石走行軌道２１，２２の直線部分が配置されている。
ここでは、第一の磁石走行軌道２１の一周距離は、第二の磁石走行軌道２２の一周距離よりも短くされており、第二の磁石走行軌道２２の内側に配置されている。
【００１３】
第一，第二の磁石走行軌道２１，２２には、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２がそれぞれ一個又は複数個ずつ取り付けられている。
第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２は、それぞれ第一，第二の磁石走行軌道２１，２２に沿って並んで配置されている。
第一，第二の磁石走行軌道２１，２２は、磁石移動装置５３に接続されている。
【００１４】
第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２は、第一，第二の磁石走行軌道２１，２２上を、第一，第二の磁石走行軌道２１，２２に沿って、順番を変えずにそれぞれ走行し、繰り返し周回移動するように構成されている。
【００１５】
第一，第二のターゲット１１，１２は長方形形状であり、基板移動軌道３５が伸びる方向は、第一，第二のターゲット１１，１２の長辺が伸びる方向と直交しており、第一，第二のターゲット１１，１２の真裏に位置する第一，第二の磁石走行軌道２１，２２の部分は、第一，第二のターゲット１１，１２の長辺と平行にされている。
【００１６】
従って、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２が周回移動し、第一，第二のターゲット１１，１２の外側から真裏位置に進入する際、また、真裏位置から外部に脱出する際には、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２は、第一，第二のターゲット１１，１２の短辺を横断する。
【００１７】
第一，第二の磁石走行軌道２１、２２の半円部分は、第一，第二のターゲット１１，１２の真裏から離間した位置に配置されており、従って、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２が周回移動する際には第一，第二のターゲット１１，１２の外側で方向転換し、第一，第二のターゲット１１，１２の一方の真裏位置から他方の真裏位置に入るようになっている。
【００１８】
第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２の構造を図２に示す。同図に示すように、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２はリング状の外周磁石４６と、その外周磁石４６のリングの内側に配置された中心磁石４５をそれぞれ有している。ここでは中心磁石４５もリング形状であり、中心磁石４５の中心は、外周磁石４６のリング中心軸線上に位置するようにされた状態で、外周磁石４６と中心磁石４５のリング形状の一底面が板状の金属ヨーク４０の表面に接触して配置されている。
【００１９】
ここでは、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１、３２(及び後述する各マグネトロン磁石装置)の外周磁石４６同士と、中心磁石４５同士の大きさは等しくされている。但し、大きさが異なっていても、異なる磁石走行軌道上を移動するマグネトロン磁石装置同士のエロージョン領域が同じ位置に形成されなければよい。
【００２０】
第一，第二のターゲット１１，１２の表面は略同一平面内に位置している。外周磁石４６と中心磁石４５は、第一，第二のターゲット１１，１２の表面が位置する平面と平行に配置されており、金属ヨーク４０とは反対側のリング一底面が第一，第二のターゲット１１，１２の表面が位置する平面に向けられている。
【００２１】
図３は、第一，第二の磁石走行軌道２１、２２と第一，第二のターゲット１１、１２の位置関係を説明するための平面図であり、同図では金属ヨーク４０は省略されている。
外周磁石４６と中心磁石４５は、それぞれリング形状の一方の底面にＮ極が形成され、他方の底面にＳ極が形成されており、互いに異なる極性の磁極が第一，第二のターゲット１１，１２表面が位置する平面に向けられている(外周磁石４６のＮ極と中心磁石４５のＳ極が第一，第二のターゲット１１，１２表面が位置する平面に向けられているか、又は、外周磁石４６のＳ極と中心磁石４５のＮ極が第一，第二のターゲット１１，１２表面が位置する平面に向けられている。)。
【００２２】
第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２が第一又は第二のターゲットの真裏位置を通過する際には、外周磁石４６と中心磁石４５の底面は、第一，第二のターゲット１１，１２の裏面に近接し、外周磁石４６と中心磁石４５の間に形成される磁力線は第一又は第二のターゲットの表面に漏洩する。外周磁石４６と中心磁石４５は異なる磁極が第一又は第二のターゲットの表面に向けられているため、第一，第二のターゲット１１，１２の表面にはリング状の磁力線トンネルが形成され、外周磁石４６と中心磁石４５の中間付近の真上位置でスパッタリング量が最も多くなる。外周磁石４６がリング形状であるため、このスパッタリング量が多い領域もリング状になる。
【００２３】
本発明のスパッタリング装置は上記のように構成されており、薄膜を形成する際には、真空排気系５５によって真空槽５７内を真空排気すると共に、ガス導入系５６から真空槽５７内にスパッタリングガスを導入し、スパッタ電源５４によって、バッキングプレート２０を介して第一，第二のターゲット１１，１２に電圧を印加し、第一，第二のターゲット１１，１２表面のスパッタリングを開始し、スパッタリングしながら基板ホルダ３９に保持された基板８を真空槽５７内に搬入し、第一，第二のターゲット１１，１２表面と対面させながら真空槽５７の内部を移動させる。
基板８の表面が第一，第二のターゲット１１，１２に対面する位置を通過する際に、第一，第二のターゲット１１，１２から飛び出したスパッタリング粒子が基板８表面に到達し、そこに薄膜が形成される。
【００２４】
スパッタリングの際には第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２は第一，第二のターゲット１１，１２の真裏位置では、長辺に沿って直線的に移動されており、各マグネトロン磁石装置３１，３２が形成するスパッタリング量が多い領域も直線的に移動し、第一，第二のターゲット１１，１２表面の移動範囲の両側位置に、移動方向に沿って一個のマグネトロン磁石装置３１，３２当たり二本のエロージョン領域(ターゲット表面が多量にスパッタリングされ表面が深く掘られる領域)が形成される。
【００２５】
図４は、第一，第二のターゲット１１，１２表面のエロージョン領域を説明するための平面図である。
本発明では、第一、第二のマグネトロン磁石装置３１，３２は、第一，第二のターゲット１１，１２の真裏位置で、異なる経路を移動し、互いのエロージョン領域が重複しないようにされ四本のエロージョン領域５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂが形成されている。従って、ターゲット表面の広い領域が均一にスパッタリングされ、ターゲット使用効率が向上する。
【００２６】
四本のエロージョン領域５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂは、第一，第二のターゲット１１，１２の長辺と平行であり、両端は、第一，第二のターゲット１１，１２の短辺上に位置している。
第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２の第一，第二のターゲット１１，１２の裏面での移動方向は、基板８の移動方向と垂直であり、基板８の移動速度を第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２の移動速度よりも遅くしておくと、基板８表面に膜厚分布のよい薄膜が形成される。
【００２７】
第一，第二の磁石走行軌道に加え、第三の磁石走行軌道を配置し、第一〜第三の磁石走行軌道の一部が第一，第二のターゲットの真裏に位置し、第一〜第三の磁石走行軌道に取り付けられた第一〜第三のマグネトロン磁石装置が、第一、第二のターゲットの真裏位置を移動するようにしてもよい。更に、第四以上の磁石走行軌道を設け、四以上の磁石走行軌道の一部が第一，第二のターゲットの真裏に位置するようにして、それらの磁石走行軌道上をマグネトロン磁石装置が移動するようにしてもよい。
【００２８】
また、第一、第二のターゲットに、更に他の一又は複数のターゲットを加え、それらのターゲットの真裏位置に二個以上の磁石走行軌道を配置し、各磁石走行軌道上をマグネトロン磁石を走行させてもよい。
【００２９】
要するに、本発明は、一又は複数のターゲッのト裏面に複数の磁石走行軌道を配置し、各磁石走行軌道上を異なるマグネトロン磁石装置が走行するようにすればよい。複数の磁石走行軌道は環状にし、それぞれ交差しないように同心に配置することができる。
【００３０】
環状の磁石走行軌道を配置する場合、図５に示すように、環状の第一，第二の磁石走行軌道２３，２４を一枚のターゲット１３の真裏位置で一周するように配置し、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２が一枚のターゲット１３の裏面位置で周回移動させることができるが、この場合、複数(ここでは八本)の環状同心のエロージョン領域が得られるが、内側に位置するエロージョン領域程一周距離が短くなってしまう。
【００３１】
他方、図６に示すように、一枚のターゲット１３に対して環状の第一，第二の磁石走行軌道２５，２６を配置する際に、ターゲット１３の真裏位置に第一，第二の磁石走行軌道２５，２６の直線部分が位置し、ターゲット１３の真裏位置の外側に半円周部分が位置する本発明では、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２が形成する各エロージョン領域の両端はターゲット１３の短辺上で終端するから長辺と同じ長さになり、エロージョン領域の長さが長くなる。また、ターゲット１３の外側でマグネトロン磁石装置が方向転換できるから、一枚のターゲット１３の真裏位置に配置できる磁石走行軌道の数を増やすことができる。
【００３２】
なお、上記実施例では、第一，第二の磁石走行軌道２１，２３，２５，２２，２４，２６は環状であり、第一，第二のマグネトロン磁石装置３１，３２が第一，第二の磁石走行軌道２１，２３，２５，２２，２４，２６上を周回移動したが、図７に示すように、長方形のターゲット１４の長辺よりも長い直線状の第一〜第四の磁石走行軌道２７ａ〜２７ｄを、各磁石走行軌道２７ａ〜２７ｄの両端がターゲット１４の短辺からはみ出るように配置し、各磁石走行軌道２７ａ〜２７ｄの中央部分がターゲット１４の真裏に位置するようにし、第一〜第四の磁石走行軌道２７ａ〜２７ｄ上にそれぞれ一又は複数の同じ大きさの第一〜第四のマグネトロン磁石装置３３ａ〜３３ｄを取り付け、隣接する磁石走行軌道２７ａ〜２７ｄ上のマグネトロン磁石装置３３ａ〜３３ｄのエロージョン領域が重ならないようにしてもよい。
【００３３】
なお、上記各磁石走行軌道２１〜２６、２７ａ〜２７ｄのうち、同じ磁石走行軌道上を走行するマグネトロン磁石装置３１，３２，３３ａ〜３３ｄは同じ大きさであり、その中心は同じ軌跡上を移動するから、同じ磁石走行軌道２１〜２６、２７ａ〜２７ｄ上の異なるマグネトロン磁石装置３１，３２，３３ａ〜３３ｄのエロージョン領域は重なり合う。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のスパッタリング装置の内部説明図
【図２】外周磁石と中心磁石を説明するための図
【図３】第一，第二の磁石移動経路の一例を説明するための平面図
【図４】エロージョン領域を模式的に説明するための平面図
【図５】第一，第二の磁石移動経路の例を説明するための平面図
【図６】第一，第二の磁石移動経路の他の例を説明するための平面図
【図７】第一，第二のマグネトロン磁石装置が往復移動する場合の移動経路を説明するための平面図
【符号の説明】
【００３５】
１０……スパッタリング装置
１１……第一のターゲット
１２……第二のターゲット
２２……磁石走行軌道
３１……第一のマグネトロン磁石装置
３２……第二のマグネトロン磁石装置
３３ａ〜３３ｄ……第一〜第四のマグネトロン磁石装置
３５……基板移動軌道
４５……中心磁石
４６……外周磁石
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ……エロージョン領域
【図１】
0005140383.tif 000002
【図２】
0005140383.tif 000003
【図３】
0005140383.tif 000004
【図４】
0005140383.tif 000005
【図５】
0005140383.tif 000006
【図６】
0005140383.tif 000007
【図７】
0005140383.tif 000008