(57)【要約】【課題】複雑かつ大型化することなく、放出角度の異なる複数のターゲットに対して膜厚分布を容易に制御可能なスパッタリング装置を提供すること。【解決手段】材料の異なる少なくとも２つ以上のターゲット５ａ，５ｂの中から１つのターゲットをスパッタし、スパッタされるターゲットと対向配置される基板３を成膜するスパッタリング装置１において、基板３を保持する基板ホルダ４と、選択されたターゲットを基板３と対向配置させる移動機構７と、選択されたターゲットと対向配置され、ターゲットから放出されるスパッタ粒子が侵入可能な第１開口部９１ａが形成された第１板９０ａと、基板ホルダ４側で第１板９０ａと対向配置され、第１開口部９１ａと対向配置される第２開口部９１ｂが形成され、かつ、スパッタガスが供給されて成膜室２０の圧力よりも高圧に設定される高圧室９０ｄを第１板９０ａとの間に形成する第２板９０ｂと、を有する内容器と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室にスパッタガスを充填して、前記成膜室に配置した材料の異なる少なくとも２つ以上のターゲットの中から選択した１つのターゲットをスパッタし、スパッタされるターゲットと対向配置される基板を成膜するスパッタリング装置において、
前記成膜室で基板を保持する基板ホルダと、
選択されたターゲットを前記基板ホルダに保持された基板と対向配置させる移動機構と、
前記選択されたターゲットと対向配置され、スパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子が侵入可能な第１開口部が形成された第１板と、基板ホルダ側で前記第１板と対向配置され、前記第１開口部及び前記基板ホルダに保持された基板と対向配置される第２開口部が形成され、かつ、スパッタガスが供給されて前記成膜室の圧力よりも高圧に設定される高圧室を前記第１板との間に形成する第２板と、を有する高圧部と、を備え、
前記高圧室を通過することで散乱されるスパッタ粒子で基板に成膜させる、
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記高圧部は、前記第１板と、前記第２板と、前記第１板と前記第２板とを接続する側板と、から形成される内容器からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記高圧室にスパッタガスを供給する供給部と、前記成膜室に充填されたスパッタガスを排気する排気部と、を備え、
前記排気部から排気されるスパッタガスの量を調節して前記成膜室の圧力を前記高圧室の圧力よりも低圧にする、
ことを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記高圧部は、前記第１板が前記成膜室の内壁に固着されて、少なくとも２つ以上のターゲット側に第１処理室を形成し、前記第２板が前記成膜室の内壁に固着されて、基板ホルダ側に第２処理室を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記高圧室にスパッタガスを供給する供給部と、前記第１処理室に充填されたスパッタガスを排気する第１排気部と、前記第２処理室に充填されたスパッタガスを排気する第２排気部と、を備え、
前記第１排気部及び前記第２排気部を調節して、前記第１処理室の圧力を前記高圧室よりも低圧、かつ、前記第２処理室よりも高圧にする、
ことを特徴とする請求項４に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、基板を成膜するスパッタリング装置に関し、特に、複数のターゲットで成膜を行うスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等の光学機器に用いられるレンズには、反射防止膜やＸ線波長領域の光学素子として用いられる多層膜反射ミラー等の光学薄膜が成膜されており、光学薄膜の成膜には、スパッタリング装置が広く用いられている。スパッタリング装置は、成膜速度が安定しており、例えば、材料源であるターゲットからの位置調整等により、所望の膜厚及び膜厚分布を容易に得ることができる。
【０００３】
ところで、反射防止膜や多層膜反射ミラーのように、複数の材料から構成される光学薄膜の成膜で所定の光学性能を得るためには、構成されている複数の材料毎に膜厚分布を制御する必要がある。例えば、ターゲットをスパッタする場合、スパッタによりターゲットから放出されたスパッタ粒子の放出角度は、材料源であるターゲットに依存する。そのため、反射防止膜や多層膜反射ミラーのように複数の材料から構成されている光学薄膜の成膜では、放出角度の異なる複数のターゲットに対して、それぞれの膜厚分布を制御しなければならない。
【０００４】
これに対しては、放出角度の異なる複数のターゲットと基板ホルダとの相対位置を調節可能な位置調節手段を設け、位置調節手段を調節して所定の膜厚分布が得られるようにしたスパッタリング装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のスパッタリング装置は、複数のターゲットと基板ホルダの相対位置を調整する位置調整手段を設けるため、装置が大型化すると共に構成も複雑となる。
【０００６】
また、上述したように、放出されるスパッタ粒子は、ターゲットにより異なる放出角度で放出されることにより指向性を有している。そのため、所望の光学性能を得るためにはスパッタ粒子の指向性の違いを考慮して、それぞれに対応させる必要がある。
【０００７】
これに対しては、複数のターゲットから放出されたスパッタ粒子の放出角度分布に対応させた形状の開口部を有するスパッタ粒子制御板を配置して、放出角度に対応した膜厚分布が得られるようにしたスパッタリング装置が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２２９１３５号公報
【特許文献２】特開２００６−３７２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載のスパッタリング装置は、複数のターゲットの放出角度に対応させた複数の開口を有するスパッタ粒子制御板と、スパッタ粒子制御板を移動させる移動機構とが必要となる。そのため、この場合においても、スパッタリング装置が大型化すると共に構成も複雑化する。これにより、昨今望まれているスパッタリング装置の小型化や低コスト化が抑制される。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、複雑かつ大型化することなく、放出角度の異なる複数のターゲットに対して膜厚分布を容易に制御可能なスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、成膜室にスパッタガスを充填して、前記成膜室に配置した材料の異なる少なくとも２つ以上のターゲットの中から選択した１つのターゲットをスパッタし、スパッタされるターゲットと対向配置される基板を成膜するスパッタリング装置において、前記成膜室で基板を保持する基板ホルダと、選択されたターゲットを前記基板ホルダに保持された基板と対向配置させる移動機構と、前記選択されたターゲットと対向配置され、スパッタされたターゲットから放出されるスパッタ粒子が侵入可能な第１開口部が形成された第１板と、基板ホルダ側で前記第１板と対向配置され、前記第１開口部及び前記基板ホルダに保持された基板と対向配置される第２開口部が形成され、かつ、スパッタガスが供給されて前記成膜室の圧力よりも高圧に設定される高圧室を前記第１板との間に形成する第２板と、を有する高圧部と、を備え、前記高圧室を通過することで散乱されるスパッタ粒子で基板に成膜させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複雑かつ大型化することなく、放出角度の異なる複数のターゲットに対して膜厚分布を容易に制御可能なスパッタリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスパッタリング装置の全体構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るスパッタリング装置の全体構造を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例に係るスパッタリング装置の膜厚分布の差を示す図である。
【図４】比較例に係るスパッタリング装置の膜厚分布の差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るスパッタリング装置について、図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、材料の異なる少なくとも２つ以上のターゲットとして第１ターゲット及び第２ターゲットの２つのターゲットを用い、第１ターゲット及び第２ターゲットで成膜するスパッタリング装置を用いて説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るスパッタリング装置１について、図１を参照しながら説明する。まず、第１実施形態に係るスパッタリング装置１の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るスパッタリング装置１の全体構造を模式的に示す断面図である。
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態に係るスパッタリング装置１は、チャンバ２と、基板３を保持する基板ホルダ４と、第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂと、を備えている。また、スパッタリング装置１は、第１ターゲット５ａを保持する第１ターゲットホルダ６ａ及び第２ターゲット５ｂを保持する第２ターゲットホルダ６ｂと、第１ターゲットホルダ６ａ及び第２ターゲットホルダ６ｂを移動させる移動機構７と、を備えている。更に、スパッタリング装置１は、スパッタ電力を供給する電源８と、高圧領域を形成する高圧部としての内容器９と、供給部としてのスパッタガス供給装置１０と、を備えている。
【００１７】
チャンバ２は、スパッタガスが充填される成膜室２０と、不図示の開閉弁を介して排気ポンプ等で成膜室２０に充填されたスパッタガスを排気する排気部２１と、を備えている。チャンバ２は、排気部２１で成膜室２０からスパッタガスを排気することで所定の真空度に保持可能となっている。
【００１８】
基板ホルダ４は、成膜室２０の下部に配設されており、基板３を保持する不図示の保持機構と、上下方向を回転軸として回転自在に構成された不図示の回転機構と、を備えている。基板ホルダ４は、基板３を保持すると共に、回転軸を中心に保持した基板３を回転させる。なお、基板ホルダ４が保持する基板３としては、例えば、レンズ等の光学部品や反射ミラー等が挙げられる。
【００１９】
第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂは、成膜室２０の上部で第１ターゲットホルダ６ａ及び第２ターゲットホルダ６ｂに保持されており、移動機構７により、スパッタされるターゲットが基板３の直上に位置するように移動される。つまり、第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂは、移動機構７により成膜に用いられるターゲットが切り替えられる。本実施形態においては、移動機構７は、上下方向に伸びる回転軸７ａを中心に回転することにより、第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂの中から選択されたターゲットを切り換える。なお、第１ターゲット５ａと第２ターゲット５ｂとは、異なる材料により形成されており、第１ターゲット５ａと第２ターゲット５ｂとを切り換えることで、基板３上に異なる光学特性を有する薄膜が成膜される。
【００２０】
電源８は、基板３の直上に位置するターゲット（図１においては第１ターゲット５ａ）を保持するホルダ（図１においては第１ターゲットホルダ６ａ）に接続されており、例えば、第１ターゲットホルダ６ａを介して第１ターゲット５ａにスパッタ電力を供給する。また、第２ターゲット５ｂが基板３の真上に位置する際には、第２ターゲットホルダ６ｂに接続して、第２ターゲットホルダ６ｂを介して第２ターゲット５ｂにスパッタ電力を供給する。
【００２１】
内容器９は、基板ホルダ４と、基板ホルダ４の真上に位置するターゲット（図１においては第１ターゲット５ａ）と、の間に配設されており、不図示の保持機構により、基板ホルダ４、第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂとは、独立して保持されている。内容器９は、真上に位置するターゲットと平行となるようにターゲット側に配設された第１板９０ａと、第１板９０ａと平行となるように基板ホルダ側に配設された第２板９０ｂと、第１板９０ａと第２板９０ｂとを接続する側板９０ｃと、から形成されている。第１板９０ａ、第２板９０ｂ及び側板９０ｃは、内容器９の高圧室９０ｄを構成する。
【００２２】
第１板９０ａには、真上に位置するターゲットからスパッタにより叩き出された（放出された）スパッタ粒子が侵入可能な第１開口部９１ａが形成されており、第２板９０ｂには、第１開口部９１ａと対向配置される第２開口部９１ｂが形成されている。側板９０ｃには、スパッタガスを供給するための供給口９２が設けられており、供給口９２に接続された供給管９３を介してスパッタガス供給装置１０に接続されている。
【００２３】
なお、本実施形態における第１開口部９１ａ及び第２開口部９１ｂの形状（コンダクタンス）は、０．１〜２．０ｍ３／ｓの範囲内に設定されている。この範囲内にコンダクタンスを設定することで、内容器９の高圧室９０ｄとチャンバ２の成膜室２ａとの圧力差が所定の圧力差で保持可能となる。
【００２４】
スパッタガス供給装置１０は、スパッタガス（例えば、アルゴンガス（Ａｒ））を供給するための不図示の開閉弁と、スパッタガスの供給量を制御する不図示のコントローラと、供給するスパッタガスの種類を切り替える不図示の切換え弁と、を備えている。スパッタガス供給装置１０は、スパッタガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）を供給口９２から供給することで、高圧室９０ｄを介して成膜室２０にスパッタガスを充填する。なお、高圧室９０ｄに供給するガスは、スパッタガスに限定されないが、構成の簡略化、部品点数の抑制及びコストアップの抑制等のためには、高圧室９０ｄに供給するガスはスパッタガスであることが好ましい。
【００２５】
次に、第１実施形態に係るスパッタリング装置１による基板３への光学薄膜の成膜について説明する。まず、スパッタリング装置１は、移動機構７により、第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂの中から選択されたターゲットを所定の位置（基板３が配置される位置の真上）に移動させる。例えば、第１層の成膜に第１ターゲット５ａの材料が使用される場合には、移動機構７は回転機構を駆動して、第１ターゲット５ａを所定の位置に移動させる。所定の位置に移動された第１ターゲット５ａは、電源８に接続された状態になる。
【００２６】
第１ターゲット５ａが所定の位置に移動すると、排気部２１を調節して、成膜室２０を所定の真空度に排気した上で、不図示のロードロック室から基板３が保持された基板ホルダ４が搬入される。基板ホルダ４が搬入されると、不図示の回転機構が基板ホルダ４を回転させると共に、スパッタガス供給装置１０によりスパッタガスが内容器９の高圧室９０ｄに供給される。内容器９の高圧室９０ｄにスパッタガスが供給されると、高圧室９０ｄの圧力が成膜室２０の圧力よりも高くなり、所定の圧力差を超えると、排気部２１を調整して、所定の圧力差を保持する。
【００２７】
次に、電源８より第１ターゲット５ａに所定の電力を印加して、プラズマを発生させる。発生したプラズマのプラズマイオンは、第１ターゲット５ａの表面に衝突し、プラズマイオンが衝突することで第１ターゲット５ａの表面がスパッタされる。スパッタによって叩き出されたスパッタ粒子は、内容器９の第１開口部９１ａから内容器９の高圧室９０ｄに侵入し、高圧室９０ｄを通過した後、第２開口部９１ｂから排出される。このとき、高圧室９０ｄの圧力は、成膜室２０の圧力よりも高圧に保持されており、高圧室９０ｄを通過することでスパッタ粒子の拡散が促進される。これにより、スパッタ粒子の指向性が抑制され、第２開口部９１ｂから飛び出したスパッタ粒子は、高圧室９０ｄで指向性が抑制された状態で、基板３に到達し、基板３への成膜が行われる。
【００２８】
第１ターゲット５ａによる成膜が終了すると、移動機構７が第２ターゲット５ｂを所定の位置（基板３の真上）に移動させ、第２ターゲット５ｂによる上述と同様の成膜が行われる。この工程を繰り返すことで、基板３上に多層膜が形成される。
【００２９】
以上説明したように、第１実施形態に係るスパッタリング装置１は、第１開口部９１ａと、第２開口部９１ｂとが形成された内容器９を成膜室２０に配置する。そして、内容器９を介してスパッタガスを供給し、内容器９の高圧室９０ｄの圧力を成膜室２０の圧力よりも高くする。更に、第１開口部９１ａ及び第２開口部９１ｂの形状（コンダクタンス）を最適化（０．１〜２．０ｍ３／ｓの範囲内に設定）する。これにより、内容器９の高圧室９０ｄの圧力と成膜室２０の圧力との圧力差を所定の値に保持することができる。
【００３０】
そして、内容器９を基板３へと向かうスパッタ粒子の軌道上に配置することで、基板３へと向かうスパッタ粒子の散乱が内容器９の高圧室９０ｄで促進され、スパッタ粒子の指向性が低減される。これにより、例えば、異なる材料で形成された第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂから叩き出されたスパッタ粒子の放出角度分布の差を低減させることができる。その結果、スパッタ粒子の放出角度分布の違いに起因する膜厚分布の変化を抑制することができる。
【００３１】
このように、基板３へと向かうスパッタ粒子の軌道上において、成膜室２０の圧力よりも圧力が高い領域でスパッタ粒子の散乱を促進させるという簡単な構成で、スパッタ粒子の放出角度分布の違いに起因する膜厚分布の変化を抑制することができる。これにより、スパッタリング装置１を複雑で大型化することなく、放出角度分布の異なる複数のターゲットに対して、膜厚分布を制御することが可能となる。
【００３２】
また、第１実施形態に係るスパッタリング装置１は、成膜室２０の圧力が必要以上に高くなることを抑制可能に構成されている。そのため、例えば、内容器９の高圧室９０ｄでスパッタ粒子の散乱を促進するためにスパッタガスの供給量を増やした場合、成膜室２０の圧力が高くなり、スパッタするターゲットの表面近傍の圧力が必要以上に高くなる場合が考えられる。スパッタするターゲットの表面近傍の圧力が必要以上に高くなると、ターゲットの表面近傍でもスパッタ粒子の散乱が促進され、散乱されたスパッタ粒子は、スパッタするターゲットの表面に再付着して、ノジュールが生成される原因となることが考えられる。これにより、成膜レートの低下や異常放電が発生し、基板３に成膜された薄膜の膜質が低下するおそれがある。
【００３３】
また、基板３の近傍の圧力が高くなることも考えられ、この場合は、基板３に成膜された薄膜に混入するスパッタガスの量が多くなる。スパッタガスの成分は薄膜にとっては不純物であるため、スパッタガスの混入量が多くなると、薄膜の膜質が低下してしまう。第１実施形態に係るスパッタリング装置１では、排気部２１を調整することで、スパッタガスの供給量を増やしても成膜室２０の圧力が高くなりすぎることを抑制することができる。そのため、スパッタするターゲットや基板３の近傍の圧力が必要以上に高くなることを防止可能となり、上記問題が発生するリスクを低減させることができる。
【００３４】
なお、スパッタガスの供給量を増やした場合に、排気部２１の排気能力を上げて成膜室２０の圧力を所定の圧力に保持した場合、内容器９の高圧室９０ｄの圧力も下がることが考えられる。しかしながら、内容器９の高圧室９０ｄの圧力は、成膜室２０の圧力よりも高い（通常は５倍以上）ため、その影響は小さく、内容器９の高圧室９０ｄでのスパッタ粒子の散乱が促進されることに変わりはない。
【００３５】
また、例えば、スパッタリング装置で内容器９を配置せずにスパッタ粒子の散乱を促進させようとすると、成膜室の圧力が全体的に上がってしまう。成膜室の圧力が全体的に上がると、上述した問題（ターゲットの表面でのノジュールの生成や薄膜内に混入する不純物量の増加）が発生することが考えられる。つまり、ターゲット表面及び基板の表面近傍の圧力にはそれぞれ最適な圧力があり、所望の値まで圧力を上げることができず、スパッタ粒子の散乱を促進させる効果が得られなくなるおそれがある。
【００３６】
第１実施形態に係るスパッタリング装置１では、第１開口部９１ａと第２開口部９１ｂとが形成された内容器９を配置し、第１開口部９１ａ及び第２開口部９１ｂの形状（コンダクタンス）とスパッタガス供給量を最適化する。そのため、内容器９の高圧室９０ｄの圧力を任意の値に調整することができる。この時、成膜室２０の圧力は排気部２１により、任意の値に調整できる。したがって、第１実施形態に係るスパッタリング装置１では、上述した問題（成膜レートの低下と、成膜した薄膜内に混入する不純物量の増加）の発生を防ぎ、且つ、スパッタ粒子の散乱を促進させる効果を得ることができる。
【００３７】
なお、例えば、スパッタされるターゲットと、基板３との間には、成膜の開始と終了を制御するためのシャッタや、膜厚或いは膜厚分布を調整するための絞り部を設けてもよい。スパッタするターゲットと基板との間に絞り部を配置する場合、内容器９に形成された第１開口部９１ａ或いは第２開口部９１ｂが絞り部を兼ねるように形成することが好ましい。第１開口部９１ａ或いは第２開口部９１ｂが絞り部を兼ねることで、絞り部を設けることによるコストアップを抑制することができる。
【００３８】
また、例えば、第１開口部９１ａ或いは第２開口部９１ｂの外側に、第１開口部９１ａ及び第２開口部９１ｂと同じ或いはそれ以上の大きさの開口を有する隔壁を配置してもよい。隔壁は、内容器９の外側に配置され、内容器９に保持されることが好ましい。内容器９の外側に隔壁を設けることで、より少ない流量で、内容器９の高圧室９０ｄの圧力を成膜室２０の圧力よりも高くすることができる。
【００３９】
なお、第１実施形態においては、第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂを移動させる構成としたが、例えば、第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂを固定して、基板ホルダ４及び内容器９を移動させてスパッタするターゲットと対向させてもよい。
【００４０】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るスパッタリング装置１Ａについて、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係るスパッタリング装置１Ａの全体構造を模式的に示す断面図である。第２実施形態に係るスパッタリング装置１Ａは、第１板９０ａと第２板９０ｂとが成膜室２０の内壁に固着されて高圧室９０ｄを構成する点が第１実施形態と相違する。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態と異なる点、すなわち、成膜室２０の内部構成を中心に説明し、第１実施形態に係るスパッタリング装置１と同様の構成のものについては、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図２に示すように、第２実施形態に係る成膜室２０は、第１処理室２２と、第２処理室２３と、高圧室９０ｄと、を備えており、第１処理室２２、第２処理室２３及び高圧室９０ｄは、第１板９０ａ及び第２板９０ｂにより仕切られることで形成されている。第１処理室２２は、第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂ側に設けられ、第２処理室２３は基板ホルダ４側に設けられ、高圧室９０ｄは、第１処理室２２と第２処理室２３との間に設けられている。
【００４２】
第１処理室２２には、第１処理室２２のスパッタガスを排気可能な第１排気部２４が接続されており、第１排気部２４でスパッタガスを排気することで、第１処理室２２を所定の真空度に調節可能になっている。
【００４３】
第２処理室２３には、第２処理室２３のスパッタガスを排気可能な第２排気部２５が接続されており、第２排気部２５でスパッタガスを排気することで、第２処理室２３を所定の真空度に調節可能になっている。
【００４４】
第２実施形態に係るスパッタリング装置１Ａは、第１板９０ａ及び第２板９０ｂを成膜室２０の内壁に固着させて、成膜室２０を第１板９０ａ及び第２板で仕切ることで高圧室９０ｄを形成している。そのため、高圧室９０ｄにスパッタガスを供給することで、高圧室９０ｄを第１処理室２２及び第２処理室２３よりも高圧にすることができる。これにより、ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を高圧室９０ｄで散乱させることが可能になり、スパッタ粒子の指向性を低減させることができる。その結果、例えば、異なる材料で形成された第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂから叩き出されたスパッタ粒子の放出角度分布の差を低減させることができ、スパッタ粒子の放出角度分布の違いに起因する膜厚分布の変化を抑制することができる。
【００４５】
また、例えば、第１処理室２２は、必要以上に圧力を高くするとターゲット表面でノジュールが生成するリスクが大きくなるが、必要以上に圧力を低くするとプラズマが発生しない。一方、第２処理室２３は、成膜された薄膜への不純物混入量を少なくするため、圧力を低くすることが好ましい。そのため、第１処理室２２と第２処理室２３とでは、所望の圧力が異なることが考えられる。
【００４６】
第２実施形態に係るスパッタリング装置１Ａは、第１排気部２４が接続された第１処理室２２と、第２排気部２５が接続された第２処理室２３と、を備えており、第１処理室２２及び第２処理室２３の圧力を独立に調整することができる。そのため、高圧室９０ｄよりも低圧で、かつ、ターゲット表面でプラズマが発生する圧力に第１処理室２２を保持し、第２処理室２３の圧力を第１処理室よりも低圧に保持することができる。これにより、高圧室９０ｄでスパッタ粒子の散乱を促進させることに加え、例えば、スパッタ粒子の叩き出しを好適に促進させながら、薄膜内に混入する不純物量の増加を抑制させることができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。
【００４８】
例えば、本実施形態においては、材料の異なる２つ以上のターゲットとして第１ターゲット５ａ及び第２ターゲット５ｂを用いて説明したが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、材料の異なる第３ターゲット等の他のターゲットを加えて多層膜を形成させる構成であってもよい。
【００４９】
また、本実施形態においては、内容器９の高圧室９０ｄに供給されるスパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いて説明したが、供給されるスパッタガスはアルゴンに限定されない。例えば、スパッタガスとしてクリプトン（Ｋｒ）を供給してもよい。クリプトンは、アルゴンよりも分子直径が大きいため、スパッタ粒子の平均自由行程が短くなり、より散乱が促進される。
【００５０】
また、内容器９の高圧室９０ｄに供給されるスパッタガスは、ターゲットの表面でのプラズマの発生（放電の安定）と内容器９の高圧室での散乱の促進を考慮して、任意に選定することができる。さらに、スパッタ粒子の散乱の促進に適したガスと、プラズマの発生（放電の安定）に適したガスが異なる場合も考えられる。その場合は、ターゲットの近傍にスパッタガスを供給する供給口を配置してターゲットの表面にスパッタガスを供給する構成であってもよい。このように構成にすることで、内容器９の高圧室９０ｄには散乱に適したガスを供給することができ、放電の安定とスパッタ粒子の散乱の促進という２つの効果を得ることができる。例えば、ターゲットの表面にはアルゴンガスを供給し、内容器９の高圧室９０ｄにはクリプトン（Ｋｒ）を供給するという構成であってもよい。
【００５１】
また、例えば、内容器９の高圧室９０ｄの圧力を測定する圧力計を配置し、測定結果に基づいてスパッタガス供給装置１０より供給されるスパッタガスの供給量を制御してもよい。この場合、スパッタガス供給装置１０にスパッタガスの供給量の制御を行う制御部を設けて、圧力計による計測結果をフィードバックさせてもよい。また、例えば、圧力計によって計測された計測結果と、目標圧力とを比較させて、圧力差が所定の範囲内に収まるように、スパッタガスの供給量を制御してもよい。このように圧力計を配置することで、内容器９の高圧室９０ｄの圧力が変動した場合にも容易に対応することができる。さらに、このような制御により、内容器９の高圧室９０ｄの圧力を任意に設定することができ、スパッタ粒子の散乱の割合を調整することができる。したがって、内容器９の高圧室９０ｄの圧力を変更することで、基板３上に成膜された薄膜の膜厚分布を調整することも可能となる。なお、ガスの種類を変更することで、スパッタ粒子の散乱の割合を調整してもよい。
【００５２】
また、例えば、本実施形態においては、内容器９の高圧室９０ｄにスパッタガスを供給する構成としたが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、ターゲットの近傍にはスパッタガスを供給し、内容器９の高圧室９０ｄには反応性ガスを供給してもよい。また、スパッタガスと反応性ガスの両方を、内容器９の高圧室９０ｄに供給してもよい。これらの構成でも本発明と同等の効果を得ることができる。
【００５３】
＜実施例＞
第１開口部９１ａ及び第２開口部９１ｂのコンダクタンスが１．５ｍ３／ｓで第１開口部９１ａと第２開口部９１ｂとの距離が１２０ｍｍの内容器９と、放出角度分布の異なるターゲット１及びターゲット２と、直径２１０ｍｍの基板と、を用意した。図１に示す１実施形態に係るスパッタリング装置１にこれらを取り付け、アルゴンガスを供給した後、成膜室２０と内容器９の高圧室９０ｄとの圧力差を１．５Ｅ−１Ｐａに保持し、それぞれのターゲットを用いて単層の成膜を行った。
【００５４】
成膜で得られた単層の膜厚それぞれに対して、基板中心で規格化を行った後、２つのターゲットの膜厚分布を比較した。その結果を図３に示す。図３では、横軸に基板の半径方向を、縦軸にはターゲット１とターゲット２で得られた膜厚分布の差を示している。図３に示すように、第１ターゲット１と第２ターゲット２では、得られた膜厚分布は、±０．２％以下と良好な結果であった。
【００５５】
本実験では、直径２１０ｍｍの基板への成膜を行ったため、第１開口部９１ａ及び第２開口部９１ｂのコンダクタンスは１．５ｍ３／ｓであり、コンダクタンスが大きな開口を使用したが、コンダクタンスは成膜が必要な領域によって任意に設定することができる。本願発明者の検討によれば、内容器９の高圧室９０ｄに供給するガス流量２０〜１００ｃｃｍの範囲では、コンダクタンスは０．１〜２ｍ３／ｓの範囲が好適であった。
【００５６】
＜比較例＞
放出角度分布の異なるターゲット１及びターゲット２と、直径２１０ｍｍの基板と、を用意した。内容器９が取り付けられていないスパッタリング装置にこれらを取り付け、アルゴンガスを供給した後、成膜室の圧力を５Ｅ−２Ｐａに保持し、それぞれのターゲットを用いて単層の成膜を行った。
【００５７】
成膜で得られた単層の膜厚それぞれに対して、基板中心で規格化を行った後、２つのターゲットの膜厚分布を比較した。その結果を図４に示す。図４では、横軸に基板の半径方向を、縦軸にはターゲット１とターゲット２で得られた膜厚分布の差を示している。図４に示すように、第１ターゲット１と第２ターゲット２では、得られた膜厚分布は、最大で０．８％の差が生じる結果となった。
【符号の説明】
【００５８】
１、１Ａ    スパッタリング装置
２、２Ａ    チャンバ
３    基板
４    基板ホルダ
５ａ    第１ターゲット
５ｂ    第２ターゲット
６ａ    第１基板ホルダ
６ｂ    第２基板ホルダ
７    移動機構
９    内容器（高圧部）
１０    スパッタガス供給装置（供給部）
２０    成膜室
２１    排気部
２２    第１処理室
２３    第２処理室
９０ａ    第１板
９０ｂ    第２板
９０ｃ    側板
９０ｄ    高圧室
９１ａ    第１開口部
９１ｂ    第２開口部
【図１】
2013185170.tif 000003
【図２】
2013185170.tif 000004
【図３】
2013185170.tif 000005
【図４】
2013185170.tif 000006