(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のターゲットを用い、真空中で成膜対象物に対してスパッタリングによって成膜を行うスパッタリング方法であって、
前記ターゲットの縁部が前記成膜対象物の成膜面に対して対向する第１の成膜位置に当該ターゲットを配置して成膜を行う第１のスパッタリング工程と、
前記ターゲットの正面部が前記成膜対象物の成膜面に対して対向する第２の成膜位置に当該ターゲットを配置して成膜を行う第２のスパッタリング工程と、
を有するスパッタリング方法。
【請求項２】
前記第１のスパッタリング工程において、前記ターゲットを、前記第１の成膜位置として前記成膜対象物の平面状の成膜面に対して当該ターゲットが垂直となる位置に配置し、その後、当該ターゲットを前記成膜対象物の平面状の成膜面に対し平行な回転軸を中心として９０度の角度回転移動させることにより、前記第２のスパッタリング工程において、前記ターゲットを、前記第２の成膜位置として前記成膜対象物の成膜面に対して当該ターゲットが平行となる位置に配置する請求項１記載のスパッタリング方法。
【請求項３】
真空槽と、
前記真空槽内において成膜対象物を保持する保持機構と、
前記真空槽内において平板状のターゲットを保持するカソード部を有するスパッタ源とを備え、
前記スパッタ源が、前記ターゲットの縁部が前記成膜対象物の成膜面に対して対向する第１の成膜位置と、前記ターゲットの正面部が前記成膜対象物の成膜面に対して対向する第２の成膜位置とに、前記ターゲットが位置決めされるように移動可能に構成されているスパッタリング装置。
【請求項４】
前記スパッタ源が、前記成膜対象物の平面状の成膜面に対し平行な回転軸を中心として９０度の角度回転移動するように構成されている請求項３記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記保持機構が、当該スパッタ粒子の飛翔方向と交差する方向に移動可能に構成されている請求項３又は４のいずれか１項記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記スパッタ源と前記保持機構との間に、当該スパッタ粒子の飛翔方向と交差する方向に移動可能なスリット機構が設けられている請求項３乃至５のいずれか１項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、真空中でスパッタリングによって成膜を行う技術に関し、特に、成膜対象物に対してダメージの少ないスパッタリング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スパッタリングの際に基板に対して低ダメージの所謂ダメージレススパッタリング法は、例えば、対向スパッタリング法など古くから種々の方法が提案されている。
しかしながら、従来のダメージレススパッタ法においては、成膜速度が遅い、放電が不安定になる等の課題がある。
【特許文献１】特許２８０７７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、成膜速度の大きい低ダメージのスパッタリング技術を提供ことにある。
また、本発明の他の目的は、安定した放電が可能な低ダメージのスパッタリング技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、平板状のターゲットを用い、真空中で成膜対象物に対してスパッタリングによって成膜を行うスパッタリング方法であって、前記ターゲットの縁部が前記成膜対象物の成膜面に対して対向する第１の成膜位置に当該ターゲットを配置して成膜を行う第１のスパッタリング工程と、前記ターゲットの正面部が前記成膜対象物の成膜面に対して対向する第２の成膜位置に当該ターゲットを配置して成膜を行う第２のスパッタリング工程と、を有するものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のスパッタリング工程において、前記ターゲットを、前記第１の成膜位置として前記成膜対象物の平面状の成膜面に対して当該ターゲットが垂直となる位置に配置し、その後、当該ターゲットを前記成膜対象物の平面状の成膜面に対し平行な回転軸を中心として９０度の角度回転移動させることにより、前記第２のスパッタリング工程において、前記ターゲットを、前記第２の成膜位置として前記成膜対象物の成膜面に対して当該ターゲットが平行となる位置に配置するものである。
請求項３記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内において成膜対象物を保持する保持機構と、前記真空槽内において平板状のターゲットを保持するカソード部を有するスパッタ源とを備え、前記スパッタ源が、前記ターゲットの縁部が前記成膜対象物の成膜面に対して対向する第１の成膜位置と、前記ターゲットの正面部が前記成膜対象物の成膜面に対して対向する第２の成膜位置とに、前記ターゲットが位置決めされるように移動可能に構成されているスパッタリング装置である。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記スパッタ源が、前記成膜対象物の平面状の成膜面に対し平行な回転軸を中心として９０度の角度回転移動するように構成されているものである。
請求項５記載の発明は、請求項３又は４のいずれか１項記載の発明において、前記保持機構が、当該スパッタ粒子の飛翔方向と交差する方向に移動可能に構成されているものである。
請求項６記載の発明は、請求項３乃至５のいずれか１項記載の発明において、前記スパッタ源と前記保持機構との間に、当該スパッタ粒子の飛翔方向と交差する方向に移動可能なスリット機構が設けられているものである。
【０００５】
本発明の場合、平板状のターゲットの縁部が成膜対象物に対して対向する第１の成膜位置に当該ターゲットを配置して第１のスパッタリング工程により成膜を行うことによって、成膜対象物の成膜面に低エネルギーのスパッタ粒子を堆積させる。
さらに、ターゲットの正面部が成膜対象物の成膜面に対して対向する第２の成膜位置に当該ターゲットを配置して第２のスパッタリング工程により成膜を行うことによって当該ターゲット材料層上に高エネルギーのスパッタ粒子を堆積させる。
【０００６】
このような本発明によれば、第１のスパッタリング工程では、成膜対象物の成膜面に対してダメージを与えることなくターゲット材料層を形成し、さらに、第２のスパッタリング工程では、このターゲット材料層上にダメージを与えることなく新たなターゲット材料を高成膜速度で堆積させることができ、これにより成膜速度の大きく低ダメージのスパッタリング成膜を行うことができる。
【０００７】
また、本発明によれば、成膜方向を変更しただけの通常の平行平板によるマグネトロンスパッタであるため、安定した放電状態において、スパッタリングを行うことができる。
【０００８】
この場合、第１のスパッタリング工程において、ターゲットを、第１の成膜位置として成膜対象物の平面状の成膜面に対してターゲットが垂直となる位置に配置し、その後、ターゲットを成膜対象物の平面状の成膜面に対し平行な回転軸を中心として９０度の角度回転移動させることにより、第２のスパッタリング工程において、ターゲットを、第２の成膜位置として成膜対象物の平面状の成膜面に対して当該ターゲットが平行となる位置に配置するようにすれば、簡易な工程でより効率良く低ダメージのスパッタリング成膜を行うことができる。
【０００９】
特に、本発明装置では、スパッタ源が、上述した第１の成膜位置と第２の成膜位置とにターゲットが位置決めされるように移動可能に構成されていることから、簡素な構成で効率良く第１及び第２のスパッタリング工程を行い、低ダメージのスパッタリング成膜を行うことができる。
【００１０】
本発明において、スパッタ源が、成膜対象物の平面状の成膜面に対し平行な回転軸を中心として９０度の角度回転移動するように構成されている場合には、より簡素な構成で効率良く低ダメージのスパッタリング成膜を行うことができる。
【００１１】
本発明において、保持機構が、スパッタ粒子の飛翔方向と交差する方向に移動可能に構成されている場合には、例えば第１及び第２のスパッタリング工程において、それぞれ異なる位置に成膜対象物を移動させることによってスパッタ粒子の適切な入射角でスパッタリングを行うことができ、さらに、スパッタリングの際に成膜対象物を例えばスパッタ粒子の飛翔方向と交差する方向に往復移動させることにより、成膜対象物上に均一な厚さの膜を形成することができる。
【００１２】
本発明において、スパッタ源と保持機構との間に、当該スパッタ粒子の飛翔方向と交差する方向に移動可能なスリット機構が設けられている場合には、例えば第１及び第２のスパッタリング工程において、それぞれ異なる位置に成膜対象物を移動させることによってスパッタ粒子の適切な入射角でスパッタリングを行うことができ、さらに、スパッタリングの際に成膜対象物を例えばスパッタ粒子の飛翔方向と交差する方向に往復移動させることにより、成膜対象物上に均一な厚さの膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、成膜速度の大きく低ダメージで、かつ、安定した放電が可能なスパッタリング技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）（ｂ）は、本発明に係るスパッタリング装置の実施の形態の内部構成を示す断面図である。
図１に示すように、本実施の形態のスパッタリング装置１は、図示しない真空排気系に接続された真空槽２を有している。なお、この真空槽２は、接地状態となっている。
真空槽２内の例えば上部には、平板状の基板２０を保持する基板ホルダー（保持機構）３が配設されている。
【００１５】
ここでは、基板２０は、平面状の成膜面２０ａが水平となるように下方に向けて基板ホルダー３に装着されている。そして、この基板ホルダー３は、基板２０を保持した状態で、後述するスパッタ粒子４０（４０ａ、４０ｂ）の飛翔方向と交差する方向（本実施の形態では基板２０の成膜面２０ａに対して平行な水平方向）に移動するように構成されている。
【００１６】
なお、真空槽２内の側壁近傍には、スパッタ粒子４０を遮蔽するための防着部材２ａが設けられている。
一方、真空槽２内の例えば下部には、以下に説明するスパッタ源４が配設されている。
スパッタ源４は、ターゲット３０を保持するカソード部５と、カソード部５を駆動する駆動部６とが一体的に構成されている。
駆動部６は、例えば矩形箱形形状に形成された本体部９を有し、この本体部９の一つの面にカソード部５が固定されている。
【００１７】
ここで、カソード部５は、例えば永久磁石からなる磁気回路生成部７を有するバッキングプレート８を備え、このバッキングプレート８に平板状のターゲット３０が取り付けられる。そして、カソード部５は電源１２に接続され、この電源１２から所定の電力が供給されるようになっている。
【００１８】
一方、駆動部６の本体部９は、例えばステッピングモータからなる駆動モータ１０の回転駆動軸１１に連結されている。
この場合、駆動モータ１０の回転駆動軸１１が、基板２０の成膜面２０ａに対して平行になるように（本例では水平に）、駆動モータ１０が配置されている。
【００１９】
そして、本実施の形態では、スパッタ源４が、ターゲット３０の縁部３０ａが基板２０に対して対向する第１の成膜位置と、ターゲット３０の正面部３０ｂが基板２０に対して対向する第２の成膜位置とに、ターゲット３０が位置決めされるように駆動部６が回転駆動軸１１を中心として回転する。
【００２０】
本実施の形態の場合、第１の成膜位置は、図１（ａ）に示すように、平板状のターゲット３０を鉛直方向に向けて配置した状態であり、第２の成膜位置は、図１（ｂ）に示すように、正面部３０ｂを上方にしてターゲット３０を水平方向に向けて配置した状態である。
【００２１】
一方、スパッタ源４と基板ホルダー３との間には、平板状のスリット機構２１が設けられている。
このスリット機構２１は、所定の大きさの開口部２２を有し、スパッタ粒子４０の飛翔方向と交差する方向（本実施の形態では基板２０の成膜面２０ａに対して平行な水平方向）に移動するように構成されている。
【００２２】
図２（ａ）（ｂ）は、本実施の形態におけるスパッタリング方法の例を示す動作説明図（その１）である。また、図３（ａ）（ｂ）は、本実施の形態におけるスパッタリング方法の例を示す動作説明図（その２）である。
本実施の形態において基板２０の成膜面２０ａ上に膜を形成する場合には、真空槽２内を真空排気した状態で、まず、図２（ａ）に示すように、ターゲット３０を、基板２０に対して縁部３０ａが基板２０に対して対向する第１の成膜位置に配置する。
【００２３】
この場合、スリット機構２１の開口部２２が、ターゲット３０の縁部３０ａと基板２０の成膜面２０ａとを結ぶ直線の間に位置するようにスリット機構２１を配置する。そして、この状態でターゲット３０に対して所定の電力を供給する。
これによりターゲット３０と基板２０の間において放電が発生し、ターゲット３０から放出されるスパッタ粒子４０ａ、４０ｂのうち、ターゲット３０の縁部３０ａ方向（側方）に放出される低エネルギーのスパッタ粒子４０ａが、スリット機構２１の開口部２２を介して基板２０の表面に到達する。
【００２４】
この状態において、図２（ａ）（ｂ）に示すように、基板ホルダー３を水平方向に往復移動させることにより、基板２０の成膜面２０ａ上に全面的にスパッタ粒子４０ａを堆積させて成膜を行う。
【００２５】
次に、駆動モータ１０を動作させてスパッタ源４の駆動部６を回転駆動軸１１を中心として９０度回転させることにより、図３（ａ）に示すように、ターゲット３０を、その正面部３０ｂが基板２０の成膜面２０ａに対して対向する第２の成膜位置に配置する。
さらに、スリット機構２１を移動させ、その開口部２２が、ターゲット３０の正面部３０ｂと対向するように配置する。そして、この状態でターゲット３０に対して所定の電力を供給する。
【００２６】
これによりターゲット３０と基板２０の間において放電が発生し、ターゲット３０から放出されるスパッタ粒子４０ａ、４０ｂのうち、ターゲット３０の正面部３０ｂから放出される高エネルギーのスパッタ粒子４０ｂが、スリット機構２１の開口部２２を介して基板２０の表面に到達する。
この状態において、図３（ａ）（ｂ）に示すように、基板ホルダー３を水平方向に往復移動させることにより、基板２０の成膜面２０ａ上に全面的にスパッタ粒子４０ｂを堆積させて成膜を行う。
【００２７】
以上述べた本実施の形態によれば、第１のスパッタリング工程では、低エネルギーのスパッタ粒子４０ａにより、基板２０の成膜面２０ａに対してダメージを与えることなくターゲット材料層を形成し、さらに、第２のスパッタリング工程では、高エネルギーのスパッタ粒子４０ｂにより、スパッタ粒子４０ａによるターゲット材料層上にダメージを与えることなく新たなターゲット材料を高速度で堆積させることができ、これにより成膜速度の大きく低ダメージのスパッタリング成膜を行うことができる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、成膜方向を変更しただけの通常の平行平板によるマグネトロンスパッタであるため、安定した放電状態において、スパッタリングを行うことができる。
【００２９】
また、本実施の形態の場合、第１のスパッタリング工程において、ターゲット３０を、第１の成膜位置として基板２０の平面状の成膜面２０ａに対してターゲット３０が垂直となる位置に配置し、その後、ターゲット３０を基板２０の平面状の成膜面２０ａに対し平行な回転軸を中心として９０度の角度回転移動させ、第２のスパッタリング工程において、ターゲット３０を、第２の成膜位置として基板２０の平面状の成膜面２０ａに対して当該ターゲット３０が平行となる位置に配置するようにすれば、簡易な工程でより効率良く低ダメージのスパッタリング成膜を行うことができる。
【００３０】
特に、本実施の形態のスパッタリング装置１では、スパッタ源４の駆動部６が、上述した第１の成膜位置と第２の成膜位置とにターゲット３０が位置決めされるように９０度回転可能に構成されていることから、簡素な構成で効率良く第１及び第２のスパッタリング工程を行い、低ダメージのスパッタリング成膜を行うことができる。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、基板ホルダー３が、スパッタ粒子４０の飛翔方向と交差する方向に移動可能に構成されていることから、第１及び第２のスパッタリング工程において、それぞれ異なる位置に基板２０を移動させることによってスパッタ粒子４０の適切な入射角でスパッタリングを行うことができ、さらに、スパッタリングの際に基板２０を例えばスパッタ粒子４０の飛翔方向と交差する方向に往復移動させることにより、基板２０上に均一な厚さの膜を形成することができる。
【００３２】
さらにまた、本実施の形態では、スパッタ源４と基板ホルダー３との間に、当該スパッタ粒子４０の飛翔方向と交差する方向に移動可能なスリット機構２１が設けられていることから、第１及び第２のスパッタリング工程において、それぞれ異なる位置に基板２０を移動させることによってスパッタ粒子４０の適切な入射角でスパッタリングを行うことができ、さらに、スパッタリングの際に基板２０を例えばスパッタ粒子４０の飛翔方向と交差する方向に往復移動させることにより、基板２０上に均一な厚さの膜を形成することができる。
【００３３】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、スパッタリングの際にスリット機構２１を所定の位置に停止させるようにしたが、本発明はこれに限られず、スパッタリングの際に、例えば基板ホルダー３の動作に同期させてスリット機構２１を移動させるようにすることも可能である。このような構成によれば、膜厚の均一性を向上させることができる。
【００３４】
また、上述の実施の形態では、第１のスパッタリング工程から第２のスパッタリング工程に移行する際に駆動部６を回転駆動軸１１を中心として回転させるようにしたが、本発明はこれに限られず、第１の成膜位置から第２の成膜位置にターゲット３０を移動させる手段としては他のものを採用することも可能である。
ただし、装置構成の簡素化及び作業効率を向上させる観点からは、上述の実施の形態のように構成することが好ましい。
【００３５】
さらに、基板２０の成膜面２０ａに対するターゲット３０の正面部３０ｂの傾斜角度についても、上述の実施の形態では第１の成膜位置において９０度、第２の成膜位置において０度となるようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば、これらの角度から±１０〜２０度変更することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）（ｂ）：本発明に係るスパッタリング装置の実施の形態の内部構成を示す断面図
【図２】（ａ）（ｂ）：同実施の形態におけるスパッタリング方法の例を示す動作説明図（その１）
【図３】（ａ）（ｂ）：同実施の形態におけるスパッタリング方法の例を示す動作説明図（その２）
【符号の説明】
【００３７】
１…スパッタリング装置、２…真空槽、３…基板ホルダー（保持機構）、４…スパッタ源、５…カソード部、６…駆動部、７…磁気回路生成部、８…バッキングプレート、９…本体部、１０…駆動モータ、１１…回転駆動軸、２０…基板（成膜対象物）、２１…スリット機構、３０…ターゲット、３０ａ…縁部、３０ｂ…正面部、４０（４０ａ、４０ｂ）…スパッタ粒子
【図１】
0005002532.tif 000002
【図２】
0005002532.tif 000003
【図３】
0005002532.tif 000004