(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内に設置され、または真空槽内を走行する基体に対向配置されるターゲットと、
両端から導入されるスパッタガスを放出するガス放出孔が長手方向にわたって複数設けられ、上記ターゲットに沿って基体の幅方向にわたり互いに平行に配置される少なくとも一組の第１及び第２のガス供給管からなるガス供給機構と、
上記ガス供給機構の上記第１のガス供給管の両端及び上記第２のガス供給管の両端から導入されるスパッタガスの導入量をそれぞれ個別に調節するガス導入量調節機構とを備え、
上記ガス供給機構は、第１のガス供給管のガス放出孔による放出量が一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされ、第２のガス供給管のガス放出孔によるガス放出量が一端側から長手方向の中央部にむかって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
上記ガス供給機構は、上記第１のガス供給管のガス放出孔の孔面積が一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされ、上記第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積が一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
上記ガス供給機構は、上記第１のガス供給管の隣接するガス放出孔間の間隔が一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされ、上記第２のガス供給管の隣接するガス放出孔間の間隔が一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
上記ガス供給機構の上記第１のガス供給管の両端及び上記第２のガス供給管の両端から導入されるスパッタガスの濃度をそれぞれ個別に調節するガス濃度調節機構を備えることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
上記ターゲットの長手方向に沿って平行に配置され、上記ガス供給機構の上記第１及び第２のガス供給管から放出されるスパッタガスを混合するガス混合管を備え、上記第１及び第２のガス供給管は、上記ガス混合管内に配設されることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
上記ガス供給機構は、上記ターゲットを挟んで相対する位置にそれぞれ配置される２組の第１のガス供給管及び第２のガス供給管からなることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グロー放電でできたイオンをターゲットに衝突させ、ターゲット原子を基体に付着させて薄膜を形成するスパッタリング装置に関し、詳しくは基体の幅方向の膜特性を均一とすることが可能なスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基体に薄膜を形成する手法として、スパッタリング等の真空薄膜形成手段が知られており、半導体デバイスの製造プロセスをはじめ各種の材料加工プロセスにおいて実用化されている。このスパッタリングによって薄膜を形成する際は、先ず、真空槽内の電場や磁場を利用してＡｒガスや複数組成の混合ガス等のスパッタガスの電離（プラズマ化）を行う。そして、電離されたＡｒイオン等を加速してターゲットに衝突させることにより、ターゲット原子がＡｒイオン等と運動量を交換して、ターゲットの表面から空間にはじき出される。そしてこのはじき出されたターゲット原子が、ターゲットと対向配置される基体上に付着し、堆積することによって、目的とする薄膜が形成される。
【０００３】
そして、幅の広いフィルム状の基体に、スパッタリングにより薄膜を形成するには、図１６及び図１７に示すようなスパッタリング装置１００が用いられていた。
【０００４】
このスパッタリング装置１００は、真空槽内に設置され、または真空槽内を走行する基体に対向配置されるターゲット１０１と、ターゲット１０１を挟んで相対するようにターゲット１０１の長手方向と平行に配置される一対のガス供給管１０２と、この一対のガス供給管１０２の両端から導入されるスパッタガスの導入量を調節するガス導入量調節機構１０３とを有して構成される。そして、一対のガス供給管１０２には、図１８に示すように、それぞれ長手方向にわたって、スパッタガスを放出する複数のガス放出孔１０４が、孔面積を同じくして等間隔で設けられている。
【０００５】
このスパッタリング装置１００は、一対のガス供給管１０２に設けられたガス放出孔１０４からイオン源であるＡｒガス等のスパッタガスを放出するようにしている。したがって、このスパッタリング装置１００は、ターゲット１０１の長手方向の全域にわたって十分な量のスパッタガスを供給することができ、幅の広い基体に薄膜を成膜することが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、幅の広い基体に薄膜を成膜する場合、スパッタ装置１００の特性や、ターゲット１０１の消耗や組立誤差等の種々の要因により、基体に成膜される薄膜の膜特性が不均一になり易い。特に、基体の幅が広いため、基体の幅方向の両端と中央部とにおいて膜厚の差が大きくなってしまうことがある。そして、薄膜の均一化を図るためには、ターゲット１０１の長手方向の各位置における相対的なスパッタガスの供給量や濃度を調整することが必要とされる。
【０００７】
ターゲット１０１の長手方向の各位置におけるスパッタガスの供給量や濃度は、スパッタガスが放出されるガス放出孔１０４の孔面積やピッチによって決定されるので、上述したスパッタ装置１００により均一な薄膜を形成するには、最も適切なスパッタガスの供給量及び濃度が得られるまで、ガス供給管１０２に設けられたガス放出孔１０４の孔面積やピッチを設定しなおし、スパッタ装置１００の条件の追い込みを行う必要がある。
【０００８】
このため、スパッタ装置１００は、均一な薄膜を成膜するための条件設定に時間と労力を要し、また、動作中にスパッタガスの供給量や濃度を微調整することができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、スパッタガスが放出されるガス放出孔の孔面積やピッチを変更せずに、幅の広い基体に均一な薄膜を簡便に成膜することができるとともに、動作中であっても、スパッタガスの供給量や濃度を微調整することができるスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスパッタリング装置は、上述した目的を達成すべく、真空槽内に設置され、または真空槽内を走行する基体に対向配置されるターゲットと、両端から導入されるスパッタガスを放出するガス放出孔が長手方向にわたって複数設けられ、上記ターゲットの長手方向に沿って互いに平行に配置される第１及び第２のガス供給管からなる少なくとも一組のガス供給管と、第１のガス供給管の両端及び第２のガス供給管の両端から導入されるスパッタガスの導入量をそれぞれ個別に調節するガス導入量調節機構とを備えて構成される。そして、このスパッタリング装置は、一組のガス供給管のうち、第１のガス供給管のガス放出孔による放出量が一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされ、一組のガス供給管のうち、第２のガス供給管のガス放出孔によるガス放出量が一端側から長手方向の中央部にむかって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされることを特徴としている。
【００１１】
このスパッタリング装置は、一組のガス供給管を構成する第１のガス供給管と第２のガス供給管とが、ターゲットの長手方向の各位置において、それぞれ相反する量のスパッタガスを放出するとともに、第１のガス供給管の両端及び第２のガス供給管の両端から導入されるスパッタガスの導入量が、ガス導入量調節機構によりそれぞれ個別に調節されるので、ターゲットの長手方向の各位置において、装置の特性やターゲットの消耗、組立誤差等の諸条件に対応した供給量のスパッタガスが供給され、幅の広い基体に均一な薄膜が成膜される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をマグネトロンスパッタリング装置に適用した具体的な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
このスパッタリング装置１は、図１及び図２に示すように、内部が所定の真空度に保たれた真空槽２を備える。そして、この真空槽２内には、幅広とされるフィルム状の基体３を走行させる走行系４が設けられている。
【００１４】
走行系４は、図１中時計回り方向に低速回転する、基体３の幅と略同じ長さの供給ロール５と、図１中時計回り方向に低速回転する、基体３の幅と略同じ長さの巻取りロール６とを有し、この供給ロール５から巻取りロール６にかけて基体３が順次走行するようになされている。
【００１５】
そして、供給ロール５と巻取りロール６間の基体３が走行する中途部には、基体３の幅と略同じ長さを有し、供給ロール５及び巻取りロール６の径よりも大径とされるとともに、供給ロール５及び巻取りロール６に同期して図１中時計回りに低速回転する冷却キャン７が配設されている。そして、基体３は、この冷却キャン７の外周面に沿って走行する際に薄膜が形成される。この冷却キャン７には、内部に図示しない冷却機構が設けられ、スパッタリングの際の基体３の温度上昇を抑制し、基体３の熱による変形を防止するようになされている。また、この冷却キャン７は、電源に接続され、アノード電極としての機能を果たす。
【００１６】
また、供給ロール５と冷却キャン７間及び冷却キャン７と巻取りロール６間には、それぞれガイドロール８，９が配設され、このガイドロール８，９により基体３に所定のテンションを与えて、基体３の走行を円滑にするようになされている。
【００１７】
また、真空槽２内には、走行する基体３に対向して、この基体３に形成される薄膜の素材となるターゲット１０が配置されている。
【００１８】
ターゲット１０は、目的とする薄膜に合わせて選択された金属材料や無機物材料等が、基体３の幅に対応した長さを有する平板状に成形されてなる。そして、このターゲット１０は、カソード電極を構成するバッキングプレート１１に支持されて、冷却キャン７の外周面に沿って走行する基体３と所定の間隔を存して対向するように、真空槽２内に配設されている。
【００１９】
バッキングプレート１１は、熱伝導性に優れた銅等の金属材料がターゲット１０よりも大面積を有する平板状に成形されてなる。そして、このバッキングプレート１１は電源に接続され、カソード電極としての機能を果たす。また、このバッキングプレート１１には、図示しない冷却機構が取り付けられ、バッキングプレート１１上に載置されるターゲット１０の温度上昇を抑制するようになされている。
【００２０】
バッキングプレート１１の裏側には、磁場を形成するマグネット１２が配設されている。マグネット１２は、断面略Ｅ字状を呈し、所定の長さを有するセンターポール１２ａと、このセンターポール１２ａの周囲を取り囲む矩形環状のマグネットリング１２ｂとから構成されている。そして、このマグネット１２は、センターポール１２ａとマグネットリング１２ｂとが互いに異なった極性を有し、例えば、センターポール１２ａがＳ極、マグネットリング１２ｂがＮ極とされている。このマグネット１２は、マグネットケース１３に収納されて、バッキングプレート１１の裏側、即ちバッキングプレート１１のターゲット１０が載置される側と反対側に配置されている。
【００２１】
このマグネット１２がターゲット１０の近傍に磁場を形成することにより、このスパッタリング装置１は、Ａｒイオン等が磁場が形成されているターゲット近傍に集中され、効率よくスパッタリングが行える。
【００２２】
また、真空槽２内には、ターゲット１０の長手方向に沿って、イオン源となるスパッタガスを供給するガス供給機構１４が配設されている。
【００２３】
このガス供給機構１４は、ターゲット１０の長手方向に沿って互いに平行に配置される第１のガス供給管１５と第２のガス供給管１６とが２本で一組とされ、この２本一組のガス供給管が、ターゲット１０を挟んで相対する位置にそれぞれ配置されてなる。即ち、図１中、ターゲット１０の左上の位置と、右上の位置に、それぞれ第１のガス供給管１５と第２のガス供給管１６とが一組となって配置され、ガス供給機構１４を構成している。なお、このガス供給機構１４は、１組の第１及び第２のガス供給管１５，１６から構成されるようにしてもよいし、また、３組以上の第１及び第２のガス供給管１５，１６から構成されるようにしてもよい。そして、このガス供給機構１４は、第１のガス供給管１５の両端及び第２のガス供給管１６の両端から、それぞれスパッタガスが導入される。
【００２４】
第１のガス供給管１５と第２のガス供給管１６とには、それぞれ、長手方向にわたって、管の両端から導入されるスパッタガスを放出する複数のガス放出孔１７，１８が形成されている。そして、ガス供給機構１４は、第１及び第２のガス供給管１５，１６のガス放出孔１７，１８の孔面積またはピッチを所定の値に設定することにより、第１のガス供給管１５のガス放出孔１７による放出量が、第１のガス供給管１５の一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小となるようにするとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大となるようにし、また、第２のガス供給管１６のガス放出孔１８によるガス放出量を、第２のガス供給管１６の一端側から長手方向の中央部にむかって次第に大となるようにするとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小となるようにする。
【００２５】
本例においては、図３に示すように、第１のガス供給管１５に形成されるガス放出孔１７を、その孔面積が、第１のガス供給管１５の一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるようにする。そして、第２のガス供給管１６に形成されるガス放出孔１８を、その孔面積が、第２のガス供給管１６の一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされるようにする。
【００２６】
以上のように、第１の及び第２のガス供給管１５，１６のガス放出孔１７，１８の孔面積を設定することにより、第１のガス供給管１５のガス放出孔１７による放出量は、第１のガス供給管１５の一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされ、また、第２のガス供給管１６のガス放出孔１８によるガス放出量は、第２のガス供給管１６の一端側から長手方向の中央部にむかって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされる。
【００２７】
また、図４に示すように、第１及び第２のガス供給管１５，１６のガス放出孔１７，１８のピッチを設定することにより、上述したようなガス放出量が得られるようにしてもよい。即ち、第１のガス供給管１５に形成されるガス放出孔１７を、隣接するガス放出孔１７間の間隔が、第１のガス供給管１５の一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされるようにする。そして、第２のガス供給管１６に形成されるガス放出孔１８は、隣接するガス放出孔１８間の間隔が、第２のガス供給管１６の一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるようにする。
【００２８】
さらにまた、第１及び第２のガス供給管１５，１６のガス放出孔１７，１８の口径及びピッチをともに上述した設定としてもよい。即ち、第１のガス供給管１５に形成されるガス放出孔１７を、第１のガス供給管１５の一端側から長手方向の中央部に向かって、その孔面積が次第に小とされるとともに、隣接するガス放出孔１７間の間隔が次第に大とされるようにし、長手方向の中央部から他端側に向かって、その孔面積が次第に大とされるとともに、隣接するガス放出孔１７管の間隔が次第に小とされるようにする。そして、第２のガス供給管１６に形成されるガス放出孔１８を、第２のガス供給管１６の一端側から長手方向の中央部に向かって、その孔面積が次第に大とされるとともに、隣接するガス放出孔１８間の間隔が次第に小とされるようにし、長手方向の中央部から他端側に向かって、その孔面積が次第に小とされるとともに、隣接するガス放出孔１８間の間隔が次第に大とされるようにしてもよい。
【００２９】
ガス供給機構１４は、第１及び第２のガス供給管１５，１６から放出されるスパッタガスの放出量が上述したように設定されるとともに、後述するガス導入量調節機構部１９により第１のガス供給管１５の両端及び上記第２のガス供給管１６の両端から導入されるスパッタガスの導入量がそれぞれ個別に調節されることにより、ターゲット１０の長手方向の各位置において、スパッタリング装置１の特性やターゲット１０の組立誤差等の諸条件に対応した供給量のスパッタガスを供給することができる。
【００３０】
即ち、ターゲット１０の長手方向の各位置におけるスパッタガスの供給量は、それぞれの位置における第１のガス供給管１５から放出されるガスの量と、第２のガス供給管１６から放出されるガスの量との合計である。そして、ターゲット１０の長手方向の各位置における第１のガス供給管１５から放出されるガスの量の分布と、ターゲット１０の長手方向の各位置における第２のガス供給管１６から放出されるガスの量の分布とは、相反するように設定されている。したがって、第１のガス供給管１５の両端から導入されるガスの導入量と、第２のガス供給管１６の両端から導入されるガスの導入量をそれぞれ個別に調節することにより、ターゲット１０の長手方向の各位置におけるスパッタガスの供給量を調節することができる。
【００３１】
また、ガス供給機構１４は、図５に示すように、第１及び第２のガス供給管１５，１６が、これらの管よりも大径とされるガス混合管１９内に配設されるようにしてもよい。このガス混合管１９は、第１のガス供給管１５のガス放出孔１７から放出されるガスと、第２のガス供給管１６のガス放出孔１８から放出されるガスを混合し、この混合したガスをターゲット１０に向けて供給するものである。
【００３２】
このガス混合管１９には、図６に示すように、ターゲット１０と対向する主面に、混合ガスを放出するためのスリット２０が形成されている。そして、このスリット２０から混合ガスをターゲット１０に向けて放出する。
【００３３】
このように、第１及び第２のガス供給管１５，１６をガス混合管１９内に配設し、第１及び第２のガス供給管１５，１６から放出されるガスを混合した後にガス混合管１９のスリット２０から放出することにより、第１及び第２のガス供給管１５，１６のガス放出孔１７，１８から比較的速い流速でガスが放出された場合であっても、これらのガスがターゲット１０に直進してしまうことによるガス供給量の分布の乱れが防止できる。
【００３４】
また、ガス混合管１９は、ターゲット１０と対向する主面に、スリット２０のかわりに、図７に示すように複数のガス放出孔２１を形成するようにしてもよい。
【００３５】
ガス供給機構１４に導入されるガスの導入量は、図８に示すように、ガス導入量調節機構２２によって調節される。
【００３６】
このガス導入量調節機構部２２は、第１のガス供給管１５の一端側から導入されるガスの量を調節する第１のガス導入量調節機構２３と、第１のガス供給管１５の他端側から導入されるガスの量を調節する第２のガス導入量調節機構２４と、第２のガス供給管１６の一端側から導入されるガスの量を調節する第３のガス導入量調節機構２５と、第２のガス供給管１６の他端側から導入されるガスの量を調節する第４のガス導入量調節機構２６とを備えて構成される。
【００３７】
そして、第１のガス導入量調節機構２３が、第１のガス供給管１５の一端側から導入されるガスの量を調節し、第２のガス導入量調節機構２４が、第１のガス供給管１５の他端側から導入されるガスの量を調節することにより、第１のガス供給管１５に導入されるガス全体の量が調節されるとともに、第１のガス供給管１５内に導入されたガスの応力の中心を所定の位置に設定することができ、ガス放出孔１７から放出されるガス量の分布を調節することができる。
【００３８】
また、第３のガス導入量調節機構２５が、第２のガス供給管１６の一端側から導入されるガスの量を調節し、第４のガス導入量調節機構２６が第２のガス供給管１６の他端側から導入されるガスの量を調節することにより、第２のガス供給管１６に導入されるガス全体の量が調節されるとともに、第２のガス供給管１６内に導入されたガスの応力の中心を所定の位置に設定することができ、ガス放出孔１８から放出されるガス量の分布を調節することができる。
【００３９】
ところで、スパッタガスとしては、Ａｒガスや複数組成の混合ガスが使用される。そして、混合ガスを使用する場合は、ガス混合機構部２７によりスパッタガスを所定の混合比（濃度）に混合する。そして、このガス混合機構部２７により混合されたスパッタガスが、ガス導入量調節機構部２２を介して、第１及び第２のガス供給管１５，１６内に導入される。
【００４０】
このガス混合機構部２７は、図９に示すように、第１のガス供給管１５に導入されるガスを混合する第１のガス混合機構２８と、第２のガス供給管１６に導入されるガスを混合する第２のガス混合機構２９とを備え、第１及び第２のガス供給管１５，１６に導入されるガスを個別に混合するようにしてもよい。このように、ガス混合機構部２７が、第１及び第２のガス供給管１５，１６に導入されるガスの濃度を個別に設定するようにした場合は、ターゲット１０の長手方向の各位置に供給されるガスの供給量だけでなく、その濃度分布も調節することができる。
【００４１】
また、このガス混合機構部２７は、図１０に示すように、第１及び第２のガス供給管１５，１６のそれぞれの両端から導入されるガスを個別に設定するようにしてもよい。このように、ガス混合機構部２７が、第１及び第２のガス供給管１５，１６のそれぞれの両端から導入されるガスを個別に設定するようにした場合は、ターゲット１０の長手方向にわたって、多用な濃度分布のスパッタガスを供給することができる。
【００４２】
また、このガス混合機構部２７は、予めガス導入量調節機構部２２により導入量が調節されたガスを混合するようにしてもよい。この場合、ターゲット１０の長手方向の両端部にそれぞれ測定子３０，３１を配設し、この測定子３０，３１により測定されたスパッタガスの濃度値を、ガス混合機構部２７により混合される一方のガス導入量を調節する機構にフィードバックすることにより、常に適切な濃度のスパッタガスを供給することができる。
【００４３】
以上のように構成されるスパッタリング装置１により、幅広のフィルム状の基体３に薄膜を成膜する際は、先ず、基体３が供給ロール５側にセッティングされる。そして、基体３の一端が冷却キャン７及びガイドロール８，９を介して巻取りロール６に取り付けられる。一方、ガス供給機構１４から、ガス導入量調節機構部２２及びガス混合機構部２７により導入量及び濃度が調節されたスパッタガスが供給される。
【００４４】
そして、供給ロール５及び巻取りロール６を駆動させ、低速回転させるとともに、アノード電極を構成する冷却キャン７とカソード電極を構成するバッキングプレート１１間に、数ｋＶの電圧が印加される。
【００４５】
この電圧の印加により、冷却キャン７とバッキングプレート１１間にグロー放電が発生する。そして、このグロー放電により、放電空間に供給されるスパッタガスがプラズマ化する。この際、電離されたＡｒイオン等が、バッキングプレート１１上に載置されたターゲット１０に衝突する。このＡｒイオン等の衝突により、ターゲット原子がＡｒイオン等と運動量を交換して、ターゲット１０の表面から空間にはじき出される。そして、この空間にはじき出されたターゲット原子が、冷却キャン７の外周を低速で走行する基体３上に付着し、堆積することによって、基体３上に目的とする薄膜が成膜される。
【００４６】
ここで、基体３は、幅広のフィルム状とされており、ターゲット１０も基体３の幅に合わせた長さに成形されているので、基体３上に成膜される薄膜は、ターゲット１０の消耗等の種々の原因により基体３の幅方向の膜特性が不均一となりやすい。しかしながら、本例のスパッタリング装置は、上述したように、ターゲット１０の長手方向、即ち基体３の幅方向の各位置におけるスパッタガスの供給量及び濃度を自在に調節できるので、幅広な基体３に対しても、均一な薄膜を成膜することができる。
【００４７】
なお、以上は、マグネトロンスパッタリング装置に本発明を適用した実施の形態について説明したが、本発明は、マグネトロンスパッタリング装置に限定されるものではなく、高周波スパッタリング装置やイオンビームスパッタリング装置等の、スパッタガスを使用するあらゆるスパッタリング装置に適用することができる。本発明を高周波スパッタリング装置に適用する際は、電極に電圧を印加する電源を直流電源から高周波電源に変更すればよい。また、本発明をイオンビームスパッタリング装置に適用する際は、イオン発生室を設け、このイオン発生室で生成されたイオンをターゲット１０に衝突させるようにすればよい。
【００４８】
【実施例】
本発明の効果を確認すべく以下のような実験を行った。即ち、ガス供給機構を構成する第１のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるように形成した。また、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされるように形成した。そして、第１及び第２のガス供給管の両端から導入されるガスの導入量及び濃度をそれぞれ変更して、長手方向の各位置に放出されるガスの放出量及び濃度の分布を調査した。
【００４９】
（実施例１）
第１及び第２のガス供給管にそれぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス放出孔の孔面積を直線的に変化させて、図１１（Ａ）及び表１に示すように設定した。
【００５０】
【表１】
0003903509.tif 000002
【００５１】
第１のガス供給管と第２のガス供給管とを並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から流量及び濃度の等しいガスを導入した。そして、第１及び第２のガス供給管に形成されたガス放出孔から放出されるガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を図１１（Ｂ）及び表１にあわせて示す。
【００５２】
図１１及び表１に示すように、第１のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるように形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされるように形成し、それぞれのガス供給管に流量及び濃度の等しいガスを導入した場合、長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度の分布は、均一になることが判った。
【００５３】
（実施例２）
第１及び第２のガス供給管にそれぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス放出孔の孔面積を直線的に変化させて、図１２（Ａ）及び表２に示すように設定した。
【００５４】
【表２】
0003903509.tif 000003
【００５５】
第１のガス供給管と第２のガス供給管とを並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から濃度が等しく流量の異なるガスを導入した。即ち、第１のガス供給管に導入されるガスは、その流量を２０％、濃度を５０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を５０％とした。そして、２本のガス供給管に形成されたそれぞれのガス放出孔から放出されるガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を図１２（Ｂ）及び表２にあわせて示す。
【００５６】
図１２及び表２に示すように、第１のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるように形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされるように形成し、第１のガス供給管に導入されるガスは、その流量を２０％、濃度を５０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を５０％とした場合、長手方向の各位置に放出されるガスの合成濃度の分布は均一となるが、合成流量は、両端から中央部に向かうにしたがって次第に大となることが判った。
【００５７】
（実施例３）
第１及び第２のガス供給管にそれぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス放出孔の孔面積を直線的に変化させて、図１３（Ａ）及び表３に示すように設定した。
【００５８】
【表３】
0003903509.tif 000004
【００５９】
第１のガス供給管と第２のガス供給管とを並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から流量が等しく濃度の異なるガスを導入した。即ち、第１のガス供給管に導入されるガスは、その濃度を２０％、流量を５０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その濃度を８０％、流量を５０％とした。そして、２本のガス供給管に形成されたそれぞれのガス放出孔から放出されるガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を図１３（Ｂ）及び表３にあわせて示す。
【００６０】
図１３及び表３に示すように、第１のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるように形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされるように形成し、第１のガス供給管に導入されるガスは、その濃度を２０％、流量を５０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その濃度を８０％、流量を５０％とした場合、長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量の分布は均一となるが、合成濃度は、両端から中央部に向かうにしたがって次第に大となることが判った。
【００６１】
（実施例４）
第１及び第２のガス供給管にそれぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス放出孔の孔面積を直線的に変化させて、図１４（Ａ）及び表４に示すように設定した。
【００６２】
【表４】
0003903509.tif 000005
【００６３】
第１のガス供給管と第２のガス供給管とを並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から流量及び濃度の異なるガスを導入した。即ち、第１のガス供給管に導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を２０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を２０％、濃度を８０％とした。そして、２本のガス供給管に形成されたそれぞれのガス放出孔から放出されるガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を図１４（Ｂ）及び表４にあわせて示す。
【００６４】
図１４及び表４に示すように、第１のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされるように形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされるように形成し、第１のガス供給管に導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を２０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を２０％、濃度を８０％とした場合、長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量は、両端から中央部に向かうにしたがって次第に小とされ、合成濃度は、両端から中央部に向かうにしたがって次第に大となることが判った。
【００６５】
（実施例５）
第１及び第２のガス供給管にそれぞれ一端から他端に向けて等間隔で２１個のガス放出孔を形成した。そして、それぞれのガス供給管のガス放出孔の孔面積を非線形的に変化させて、図１５（Ａ）及び表５に示すように設定した。
【００６６】
【表５】
0003903509.tif 000006
【００６７】
第１のガス供給管と第２のガス供給管とを並列に並べて、それぞれのガス供給管の両端から流量及び濃度の異なるガスを導入した。即ち、第１のガス供給管に導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を２０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を２０％、濃度を８０％とした。そして、２本のガス供給管に形成されたそれぞれのガス放出孔から放出されるガスの合成流量及び合成濃度を測定した。結果を図１５（Ｂ）及び表５にあわせて示す。
【００６８】
図１５及び表５に示すように、第１のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって、非線形的に次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって、非線形的に次第に大とされるように形成し、第２のガス供給管を、ガス放出孔の孔面積が、一端側から長手方向の中央部に向かって、非線形的に次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって、非線形的に次第に小とされるように形成し、第１のガス供給管に導入されるガスは、その流量を８０％、濃度を２０％とし、第２のガス供給管に導入されるガスは、その流量を２０％、濃度を８０％とした場合、長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度は非線形的に変化し、合成流量は、両端から中央部に向かうにしたがって次第に小とされ、合成濃度は、両端から中央部に向かうにしたがって次第に大となることが判った。
【００６９】
なお、以上の実施例においては、第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を変化させて合成流量及び合成濃度を調節するようにしているが、第１及び第２のガス供給管のガス放出孔のピッチを変化させるようにしても、同様の結果となることが確認されている。
【００７０】
また、以上の実施例においては、第１及び第２のガス供給管の一端から導入されるガスの導入量及び濃度と、他端から導入されるガスの導入量及び濃度を同じ値に設定しているが、第１及び第２のガス供給管の一端から導入されるガスの導入量及び濃度と、他端から導入されるガスの導入量及び濃度を異なった値に設定すれば、長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度の分布を一端側または他端側にずらすことができることが確認されている。
【００７１】
以上の結果から、第１のガス供給管のガス放出孔による放出量が、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小となるようにするとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大となるようにし、また、第２のガス供給管のガス放出孔によるガス放出量を、一端側から長手方向の中央部に向かって次第に大となるようにするとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小となるようにし、第１及び第２のガス供給管に導入するガスの導入量及び濃度を調節することにより、長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度の分布を薄膜を成膜する際の種々の条件に合わせて適宜設定できることが判った。
【００７２】
【発明の効果】
本発明に係るスパッタリング装置は、イオン源となるスパッタガスを供給するガス供給管が２本一組のガス管からなり、一方のガス供給管のガス放出孔による放出量が一端側から長手方向の中央部に向かって次第に小とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に大とされ、他方のガス供給管のガス放出孔によるガス放出量が一端側から長手方向の中央部にむかって次第に大とされるとともに、長手方向の中央部から他端側に向かって次第に小とされ、更にこれらガス供給管に導入されるガスの導入量を個別に調節するガス導入量調節機構を備えているので、ガス放出孔の口径やピッチを変更することなく、基体に薄膜を成膜する際の種々の条件に合わせて、ターゲットの長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度の分布を適宜設定できることができ、幅広の基体に対しても均一な膜特性の薄膜を成膜することができる。
【００７３】
また、このスパッタリング装置は、ガス放出孔の口径やピッチを変更することなく、基体に薄膜を成膜する際の種々の条件に合わせて、ターゲットの長手方向の各位置に放出されるガスの合成流量及び合成濃度の分布を適宜設定できるので、動作中であっても、スパッタガスの供給量や濃度を微調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスパッタリング装置の概略を示す模式図である。
【図２】第１及び第２のガス供給管の配置状態を説明する斜視図である。
【図３】ガス放出孔が形成された第１及び第２のガス供給管の平面図である。
【図４】ガス放出孔が形成された第１及び第２のガス供給管の他例を示す平面図である。
【図５】第１及び第２のガス供給管がガス混合管内に配設された状態を示す断面図である。
【図６】スリットが形成されたガス混合管の平面図である。
【図７】ガス放出孔が形成されたガス混合管の平面図である。
【図８】本発明に係るスパッタリング装置の一例を示す構成図である。
【図９】本発明に係るスパッタリング装置の他例を示す構成図である。
【図１０】本発明に係るスパッタリング装置の更に他例を示す構成図である。
【図１１】実施例１に係る第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。
【図１２】実施例２に係る第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。
【図１３】実施例３に係る第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。
【図１４】実施例４に係る第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。
【図１５】実施例５に係る第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積と、放出されるガスの合成流量及び合成濃度との関係を示す図であり、（Ａ）は、第１及び第２のガス供給管のガス放出孔の孔面積を示し、（Ｂ）は、合成流量及び合成濃度の分布を示す。
【図１６】従来のスパッタリング装置の構成図である。
【図１７】従来のスパッタリング装置のガス供給管の配置状態を説明する斜視図である。
【図１８】ガス放出孔が形成された従来のスパッタリング装置のガス供給管の平面図である。
【符号の説明】
１  スパッタリング装置、３  基体、１０  ターゲット、１４  ガス供給機構、１５  第１のガス供給管、１６  第２のガス供給管、１７，１８  ガス放出孔、１９  ガス混合管、２２ガス導入量調節機構部、２７  ガス混合機構部
【図１】
0003903509.tif 000007
【図２】
0003903509.tif 000008
【図３】
0003903509.tif 000009
【図４】
0003903509.tif 000010
【図５】
0003903509.tif 000011
【図６】
0003903509.tif 000012
【図７】
0003903509.tif 000013
【図８】
0003903509.tif 000014
【図９】
0003903509.tif 000015
【図１０】
0003903509.tif 000016
【図１１】
0003903509.tif 000017
【図１２】
0003903509.tif 000018
【図１３】
0003903509.tif 000019
【図１４】
0003903509.tif 000020
【図１５】
0003903509.tif 000021
【図１６】
0003903509.tif 000022
【図１７】
0003903509.tif 000023
【図１８】
0003903509.tif 000024