(57)【要約】  スパッタリング装置は、ターゲットが取り付けられてカソードを構成するターゲットホルダー4a,4bと、基板8を保持する基板ホルダー30と、ターゲットの表面側に磁界を発生させる磁石51a,51bとを備える。ターゲットホルダー4a,4bのバッキングプレート42に直流電源6からの電圧を印加してプラズマを発生させる。拘束されて高密度となったプラズマによる加熱によって溶融しない導電性材料でアノード9を形成する。アノード9は、アース電位に接続すると共に、少なくともその一部を、プラズマが拘束される領域またはその領域の近傍に配置する。スパッタリング中に、ターゲットから出た電子がプラズマで加熱されているアノード9の加熱部分からアース電位に流れ、常に直流電源回路を閉じた状態にできる。高価なパルス電源を用いたり、防着板を用いることなく、簡単な構成で、容器内での異常放電を防止できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットが取り付けられてカソードを構成するターゲットホルダーと、ターゲットから離間して基板を保持する基板ホルダーと、これらホルダーが内部に配置される容器と、ターゲットの表面側に磁界を発生させる磁石とを備え、前記ターゲットホルダーに直流電源からの電圧を印加することによりターゲットの表面側にプラズマを発生させ、磁石による磁界によってプラズマを拘束して、基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置において、
拘束されたプラズマによる加熱によって溶融しない導電性材料で形成されるアノードをアース電位に接続すると共に、少なくともその一部が、プラズマが拘束される領域またはその領域の近傍に配置されることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
アノードが、1000℃以上の融点を有する導電性材料で形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
アノードが、細幅の長尺部材から構成され、一端をターゲットの近くに配置し、他端をアース電位に接続していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
アノードは、プラズマが拘束される領域に対するアノードの位置を調整する位置調整機構を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
アノードは、一端がターゲットの近くに配置される細幅長尺板状の第一部材と、第一部材の他端側が位置調整可能に取り付けられ、一部がアース電位に接続される板状の第二部材とを備え、
第一部材の第二部材との当接部にボルトが挿通されるボルト挿通孔を形成し、第二部材における第一部材との当接部に、前記ボルトが挿通される長孔を形成して、位置調整機構を構成していることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
第一部材は、第二部材へ固定され、ボルト挿通孔を有する固定部と、固定部の幅より幅が小さい細幅部とが連続して形成され、この細幅部の先端を先細り状に形成していることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
第一部材は、第二部材へ固定され、ボルト挿通孔を有する固定部と、固定部の幅より幅が小さい細幅部とが連続して形成され、この細幅部の先端部に、導電性材料からなる網状体を細幅部と通電可能に取り付けていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
スパッタリング装置が対向ターゲット型のスパッタリング装置であることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第７項の何れかに記載のスパッタリング装置。
【請求項９】
スパッタリング装置がマグネトロンスパッタリング装置であることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第７項の何れか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、真空容器内にターゲットと基板を配置して、ターゲットに電圧を印加させて発生するプラズマにより基板の表面に薄膜を形成するスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置には、ターゲットと対向して基板が配置されるマグネトロンスパッタ装置や、２枚のターゲットを対向させて配置させ、このターゲットから離れた位置に基板が配置される対向ターゲット型のスパッタリング装置などがある。【０００３】
これらのスパッタリング装置では、基板に、SiO2膜、Si3N4膜、SiON膜等の絶縁膜やITO(Indium Tin Oxide)膜などの導電性膜を形成する。【０００４】
スパッタリング装置では、内部が減圧される容器内に、ターゲットと、ターゲットが取り付けられるターゲットホルダーと、ターゲットの背面側に配置される磁石と、ターゲットから離間されて配置される基板とが配置される。そして、前記ターゲットホルダーに直流電源による電圧を印加することによりターゲットの表面側にプラズマを発生させ、磁石による磁界によってプラズマを拘束させて、基板上に薄膜を形成するようになっている。【０００５】
上記したスパッタリング装置は、直流反応性のスパッタリング装置であり、一般には、ターゲット周囲に設けるシールドカバーや成膜室となる容器内壁面をアース電極とし、この容器内壁面とは電気的に絶縁されたターゲットホルダーをカソードとして直流電源回路を構成している。【０００６】
そして、スパッタリング装置では、Arガスなどの不活性ガスをターゲットに向けて供給しながら、ターゲットホルダーと容器内壁面またはシールドカバーのアース電極に直流電源から電力を供給することにより、電圧が印加されたターゲットの上面側で、不活性ガスをイオン化してプラズマを発生させる。そして、このプラズマによりターゲットをスパッタして、基板の表面にターゲットの組成に対応した組成の薄膜を形成する。このとき、ターゲットの裏面側に配設される磁石によりプラズマがターゲットの近くで拘束され、この拘束されたプラズマによりターゲットをスパッタする。【０００７】
特に、基板に絶縁性の酸化膜を形成する場合には、基板の近くに酸素ガスなどの反応性ガスを導入して、スパッタされたターゲット原子と酸化反応させた後、基板に絶縁膜を形成する。【０００８】
しかし、直流反応型のスパッタリング装置では、スパッタリングによる薄膜形成を行っているうちに、容器内壁面及びシールドカバーにもターゲット原子及び反応ガスによる絶縁性の薄膜が徐々に形成されていき、容器内の放電電圧が上昇していく。特に、容器内壁面に形成される薄膜の絶縁性が上昇するにつれて、アース電極となるこの容器内壁面が最終的に完全に絶縁されてしまうことになる。このように、アース電極が絶縁されてしまうと、スパッタリング中に、アーク放電などの異常放電が生じてしまうこととなる。【０００９】
このような異常放電を防止する手段としては、例えば特許文献１に示すように、直流パルス電源を用いたものが提案されている。このパルス電源を用いた手段は、直流電源によって、ターゲット側の電極に、マイナス電位を印加するとともに、間欠的に、このターゲット側の電極の正電位側ピークが容器側のアース電極の電位よりも正電位側となるようにターゲット側電極に電圧を印加させる。そして、スパッタリングによりターゲットの表面に局所的に形成された絶縁膜にチャージアップされている電荷を、ターゲット側電極へのピーク電圧の印加により、定期的に中和して、異常放電の発生を防止するようにしている。【００１０】
また、容器の内壁面やシールドカバーをアース電極とせず、棒状のアノードを容器内でターゲットから離れた位置に別途配置させ、このアノードをプラズマから隔離するように、アノードのプラズマ側に防着板を設けて、アノードへの薄膜形成を抑制して、異常放電を防止することも考えられる。【００１１】
【特許文献１】特開平7-243039号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、パルス電源を用いて異常放電を防止する場合、パルス電源は通常の直流電源に比べてコストが高い。また、用いるターゲットの種類に応じて、周波数やパルス幅の設定を行わなくてはならず、条件の設定が難しく煩雑な作業となる。また、ターゲットに正電位のパルスを印加すると、スパッタリングに対するパワー損失が発生し、成膜速度が、ターゲットに正電位のパルスを印加しない場合と比較して一般的に1/3以下となって非常にスパッタ効率が悪くなり、量産に対して不利となる。【００１３】
さらに、パルス電源を用いる場合でも、最終的には、チャージアップされている電荷の中和ができなくなり、容器内で異常放電が生じてしまう。【００１４】
また、防着板を用いる場合には、ターゲットの外方にアノードと防着板とを配置するスペースを要するので、容器が大きくなってしまう。さらに、防着板を設けても、スパッタされたターゲット原子が防着板のアノード配置側に回り込むので、スパッタリングを繰り返すうちに、アノードの表面にも絶縁膜が形成されて異常放電が生じてしまう。【００１５】
本発明は、高価なパルス電源を用いたり、防着板を用いることなく、簡単な構成で、容器内での異常放電を確実に防止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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、スパッタリング装置における異常放電を防止できるようにしたものである。特に、直流反応型のスパッタリング装置における異常放電を確実に防止できるようにしたものである。【００１７】
本発明のスパッタリング装置は、ターゲットが取り付けられてカソードを構成するターゲットホルダーと、ターゲットから離間して基板を保持する基板ホルダーと、これらホルダーが内部に配置される容器と、ターゲットの表面側に磁界を発生させる磁石とを備える構成のものである。さらに、本発明のスパッタリング装置は、前記ターゲットホルダーに直流電源からの電圧を印加するともに、ターゲットの表面側に不活性ガスを供給することによりプラズマを発生させ、磁石によって発生する磁界によってプラズマを拘束させる。磁界により拘束されたプラズマは高密度に拘束され、ターゲットをスパッタし、スパッタされたターゲット原子を基板表面に堆積させて基板上に薄膜を形成する。【００１８】
このようなスパッタリング装置において、本発明は、拘束されたプラズマによる加熱によって溶融しない導電性材料で形成されるアノードをアース電位に接続すると共に、少なくともその一部を、プラズマが高密度に拘束される領域またはその領域の近傍に配置することを特徴とする。【００１９】
アノードに用いる材料としては、1000℃以上の融点を有する導電性材料で、例えば、モリブデン(融点2620℃)、タングステン(融点3410℃)、タンタル(融点2996℃)などが挙げられる。【００２０】
アノードが配置されるプラズマ拘束領域は、高密度のプラズマにより非常に高温状態となっており、この領域に配置されるアノードは、プラズマにより高温に加熱される。アノードにおける高温に加熱された部分は、容器内に反応性ガスが供給されていても、反応性ガスと反応できないのでアノードの加熱部分には、絶縁膜が形成されない。【００２１】
従って、アノードの加熱部分以外の露出面に酸化膜などの絶縁膜が形成されても、加熱部分には、絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、常にアノードの加熱部分から接地される。その結果、容器内壁面に絶縁膜が形成されても、本発明のアノードを設けることにより、スパッタリング中、常に直流電源回路を閉じた状態にできる。【００２２】
本発明のアノードは、細幅の長尺部材から構成することが好ましい。例えば、高融点の導電性材料からなる細幅で厚みの薄い長尺な板部材（例えば、幅１cm、厚み1mm）を用いてアノードを形成することができる。細幅で厚みの薄い長尺な板部材は、幅１cm以下、厚み1mm以下とすることが好ましい。この場合、この長尺板部材の先端部をターゲット近くのプラズマ拘束領域またはこの領域の近傍に配置させた状態で、他端を、例えば、容器内壁面などに接続させ、容器内壁面を介してアース電位に接続する。【００２３】
なお、アノードは、細幅板状ではなく、線状体を用いることもできる。線状体を用いる場合には、線径は、1mm以下とすることが好ましい。プラズマで加熱するアノードは、その断面積をあまり大きくしてしまうと、プラズマで加熱した熱がアノードの加熱していない側に向けて逃げてしまい易くなる。このように、熱が逃げてしまうと、プラズマで加熱する部分の温度が低くなり、酸化しやすくなる。そこで、アノードの厚みや幅を小さくしたり、線径を細くしたりして、アノードの断面積を小さくすることによりアノードの加熱状態を維持できる。【００２４】
また、アノードは、プラズマが拘束される領域に対するアノードの位置を調整する位置調整機構を備えるようにすることが好ましい。【００２５】
この場合、アノードは、プラズマ拘束領域に一端が配置される細幅長尺板状の第一部材と、第一部材が位置調整可能に取り付けられ、一部がアース電位に接続される板状の第二部材とを備える構成とすることができる。【００２６】
アノードを、第一部材と第二部材で構成する場合、第一部材は、高融点の導電性材料からなる細幅で厚みの薄い長尺な板部材（例えば、幅1cm以下、厚み1mm以下、長さ10cm以下）を用い、第二部材は、第一部材と同じ材質または第一部材よりも低融点の導電性材料の板状部材を用いることができる。第二部材は、第一部材と同じ幅を有する長尺な板状部材を用いてもよいし、第一部材よりも表面積の大きい部材を用いてもよい。【００２７】
さらに、第一部材には、プラズマ側に配置される部分から離れた位置、即ち、第二部材と当接される部分に、ボルトが挿通されるボルト挿通孔を形成する。そして、第二部材における第一部材との当接面に、前記ボルトが挿通される長孔を形成することが好ましい。第一部材のボルト挿通孔と、第二部材の長孔と、ボルト及びナットにより位置調整機構を構成する。【００２８】
第一部材と第二部材を用いる場合、第二部材を容器内壁面や、ターゲットホルダーと絶縁されて配置されるターゲットのシールドカバーに接続しておく。このシールドカバーは導電性材料で形成される。そして、容器壁またはシールドカバーをアース電位に接続する。【００２９】
そして、第一部材のボルト挿通孔を第二部材の長孔に位置合わせした状態で、ボルトを双方の孔に挿通させて、ボルトにナットを取り付けて仮止めしておく。次に、第一部材の先端部がターゲット近くの所定の位置になるように、第一部材を長孔に沿って位置調整した後、ボルトとナットを本締めして、第一部材を第二部材に固定する。【００３０】
第一部材と第二部材を有するアノードは、スパッタリング中に、第一部材の先端部が、プラズマにより加熱され、ターゲットから出た電子が、第一部材の先端部から第二部材を介してアース電位側に流れるようになっている。【００３１】
また、第一部材と第二部材を有するアノードは、第一部材は、第二部材へ固定され、ボルト挿通孔を有する固定部と、固定部の幅より幅が小さい細幅部とが連続して形成され、この細幅部の先端が先細り状となるように形成してもよい。【００３２】
第一部材の先端部を先細り状に形成することにより、電子がこの先細りの部分に集中しやすくなる。【００３３】
また、第一部材は、第二部材へ固定され、ボルト挿通孔を有する固定部と、固定部の幅より幅が小さい細幅部とが連続して形成され、この細幅部の先端部に、導電性の網状体を設けるように構成してもよい。この場合、網状体は、網を形成する線の一部について、先端がプラズマが発生している方に向けて突出するように形成することが好ましい。【００３４】
このように、第一部材の先端部に網状体を設けることにより、電子が網状体の線の先端部に集中しやすくなる。【００３５】
なお、プラズマが拘束される領域に対するアノードの位置を調整する位置調整機構は、スパッタリング装置の外部から、アノードの位置を調整できるようにしてもよい。位置調整機構は、スパッタリング装置の外部にアノードの位置を調整する操作部を設けるとともに、装置内が目視できるように装置のケーシングに覗き窓を設けることが好ましい。【００３６】
本発明のスパッタリング装置のアノードは、対向ターゲット型のスパッタリング装置にも、マグネトロンスパッタリング装置にも用いることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のスパッタリング装置は、ターゲットの近くで、プラズマ拘束領域またはその領域の近傍に少なくともその一部が位置されるアノードを設けているので、スパッタリング時において、ターゲットから出たガンマ電子などは、常に、アノードのプラズマで加熱される部分からアース電位へと流れる。その結果、容器内壁面に絶縁膜が形成されても、本発明のアノードにより、常に、直流電源回路を閉じた状態にできるので、容器内の放電電圧が上昇することはなく、異常放電を確実に阻止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明のスパッタリング装置の実施形態を図面に基づいて説明する。【００３９】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るスパッタリング装置は、図１に示すように、対向ターゲット型のスパッタリング装置である。【００４０】
本実施形態に係るスパッタリング装置1は、例えばシリコンからなる一対の板状のターゲット21a,21bが、真空容器3内に間隔をおいて対向配置されている。この一対のターゲット21a,21bは、図１では、記載が省略されているが、容器3内に固定された横断面四角状の一対の支持用筒体31に、ターゲットホルダー4a,4bを介して支持されている。【００４１】
２つの支持用筒体31は、ターゲット取り付け側の開口部に、開口部中心側に向けて延びる第１フランジ部31aが形成されている。【００４２】
そして、支持用筒体31の第１フランジ部31aに、リング状の絶縁部材44を介してターゲットホルダー4a,4bを固定している。このターゲットホルダー4a,4bは、有底筒状で立方体状の磁石収納部41と、この磁石収納部41の開口部を覆い、方形板状のバッキングプレート42とから構成されている。絶縁部材44は、テフロン(登録商標)などの合成樹脂やセラミックで作られた板状のリングに形成されている。【００４３】
磁石収納部41の開口部には、径方向外方に延びる第２フランジ部41aが形成されている。磁石収納部41内には、筒状の磁石51a,51bを収納する。この磁石51a,51bは、磁石収納部41の開口部の近くに接着材またはボルトにより固定される。そして、磁石51a,51bが収納された磁石収納部41の第２フランジ部41aに蓋となるバッキングプレート42を取り付けて、バッキングプレート42の外周縁部と磁石収納部41の第２フランジ部41aとを支持用筒体31の第１フランジ部31aにボルトにより固定する（図示せず）。なお、磁石収納部41の第２フランジ部41aと支持用筒体31の第１フランジ部31aの間には、前記したように、アース電位と絶縁するための絶縁部材44を挟んでいる。【００４４】
また、バッキングプレート42の磁石収納部41側となる内面には、直流電源6の負極が接続され、外面には、ターゲット21a,21bが固定される。一対のターゲット21a,21bは、ターゲットホルダー4a,4bに互いが平行となるように支持されている。本実施形態では、ターゲットホルダー4a,4bとターゲット21a,21bがカソードとなり、容器3の内壁面をアース電位(0V)としている。【００４５】
さらに、支持用筒体31の第１フランジ部31a側の開口部には、ターゲット21a,21bをシールドするシールドカバー71が固定されている。【００４６】
また、磁石収納部41に収納される磁石51a,51bは、ターゲット21a,21bの背面側に位置されるため、これら一対の磁石51a,51bにより、ターゲット21a,21b間に磁場空間が形成される。【００４７】
一対の磁石51a,51bは、図１に示すように、磁力線が一方のターゲットホルダー4aから他方のターゲットホルダー4bに向かって走るように、対向する部分を対極にして配置される。即ち、一方のターゲットホルダー4aの磁石51aは（図１の右側の磁石）、Ｎ極がターゲット側に向くように配置され、他方のターゲットホルダー4bの磁石51bは（図１の左側の磁石）、Ｓ極がターゲット側に向くように配置されている。なお、磁石51a,51bの材質は、フェライト磁石など、種々の公知の磁石を用いることができる。【００４８】
また、前記したシールドカバー71は、ターゲット21a,21b表面の外周縁部を覆うような方形状の開口部71aを有している。シールドカバー71は、例えばステンレス製の板状部材から構成され、開口部71aの形状は、図１における奥行き方向の長さが、図１における上下方向の長さよりも長くなるように形成されている。また、前記開口部71aは、円形、楕円形でも差し支えない。さらに、支持用筒体およびターゲットホルダーを円形筒状に形成する場合には、シールドカバーも円形筒状とすることが好ましい。このとき、シールドカバーの開口部は円形とすることが好ましい。【００４９】
さらに、一対のターゲットホルダー4a,4bの側方（図１に示すターゲットの上方）で、ターゲット21a,21b間の空間領域（磁場空間）に臨む位置には、基板8が配置される。この基板8は、基板ホルダー30に固定される。【００５０】
そして、この基板8とターゲットホルダー4a,4bとの間に、板状の隔壁32を配置している。この隔壁32には、ターゲット21a,21b間の空間領域に臨む開口32aが形成されている。本実施形態においては、この開口32aは、長方形状に形成されており、図１における奥行き方向の長さが、図１における左右方向の長さよりも長くなるように形成されている。なお、隔壁32の開口部も、円形または楕円形とすることもできる。【００５１】
また、隔壁32の開口32aの近くで、基板8が配設される側には、酸素ガスや窒素ガス等の反応性ガスを供給するための反応性ガス供給管33が開口されている。反応性ガスは、図示してない反応性ガス供給部から反応性ガス供給管33を介して容器内に供給され、反応性ガス供給管33の開口部から基板8側に向けて吹き出されるようになっている。【００５２】
さらに、容器3には、真空ポンプ34が排出管34aを介して接続されており、この真空ポンプ34により、容器3内を減圧するようになっている。【００５３】
また、反応性ガス供給管33が開口されている側とは反対側となるターゲット21a,21b間の側方位置には、アルゴンガス等の不活性ガスを供給するための不活性ガス供給管35が開口している。不活性ガスは、図示していない不活性ガス供給部から不活性ガス供給管35を介して容器内に供給され、不活性ガス供給管35の開口部から磁場空間に向けて吹き出されるようになっている。【００５４】
さらに、本実施形態では、磁界により拘束されたプラズマの加熱によって溶融しない導電性材料で形成されるアノード9を、その一部が、ターゲット21a,21bの近くで、プラズマが高密度に拘束される領域またはその近傍に配置され、他の部分がアース電位に接続されるように設けている。なお、プラズマが高密度に拘束される領域またはその近傍にアノード9を配置するとは、放電して発光しているプラズマ領域は、目視にて確認できるので、この発光しているプラズマ領域内、または、その領域の近傍にアノードを配置することをいう。【００５５】
アノード9の具体的構成について説明する。アノード9は、図１から図４に示すように、プラズマの拘束領域の境界部に一端が配置される細幅長尺板状の第一部材91と、この第一部材91が位置調整可能に取り付けられ、一部がアース電位に接続される板状の第二部材92とを備える。【００５６】
第一部材91は、高融点の金属材料であるタングステン、タンタル、モリブデン、またはニオブなどから形成され、図２および図３に示すように、細幅で厚みの薄い長尺な板部材（幅10cm以下、厚み1mm以下、長さ10cm以下）で形成されている。さらに、第一部材91には、プラズマ側に配置される先端部分から離れた位置に、ボルト93が挿通されるボルト挿通孔91aを形成している。【００５７】
第二部材92は、第一部材91と同じ上記金属材料で形成してもよいが、プラズマから離れた位置に配置するので、シールドカバー71と同じ材質のステンレスにより形成してもよい。第二部材92は、第一部材91と同じ幅を有する長尺な板状部材で、屈曲部を有する断面Ｌ字をしている。そして、第二部材92の屈曲部がシールドカバー71の表面から離れるように、Ｌ字の一方側の片をシールドカバー71の外側面に固定し、他方の片の上面に第一部材91を当接させて固定する。【００５８】
第二部材92における第一部材91との当接面には、前記ボルト93が挿通され、第二部材92に対する第一部材91の位置を調整可能とする長孔92aを形成している。【００５９】
第二部材92のシールドカバー71への取り付け側の部分は、図１に示すように、アース電位に接続している。この第二部材92のアース電位への接続は、図示していないが、容器3内壁面を介して接続するようにしてもよい。【００６０】
そして、シールドカバー71に固定された第二部材92に第一部材91を固定する。図２に示すように、第一部材91のボルト挿通孔91aを第二部材92の長孔92aに位置合わせした状態で、ボルト93を双方の孔に挿通させて、ボルト93にナット94を取り付けて仮止めする。そして、第一部材91を長孔92aに沿って長手方向に移動させながら、第一部材91の先端部が、プラズマによる加熱で、酸化膜が形成されない適度な温度に加熱される位置に位置合わせする。この位置調整の後、ボルト93とナット94を本締めして、第一部材91を第二部材92に固定する。【００６１】
本実施形態では、第一部材91のボルト挿通孔91a、第二部材92の長孔92a、ボルト93、ナット94により位置調整機構を構成している。【００６２】
なお、第一部材91の先端部は、ターゲット21a,21bの近くで、プラズマが高密度に拘束される領域のうちの外側の領域となる境界部付近に配置する。このプラズマ拘束領域は、プラズマにより非常に高温状態となっており、この領域に第一部材91の先端部が配置されると、この先端部は、プラズマにより高温に加熱される。第一部材91の先端部が高温に加熱されると、容器内に反応性ガスが供給されていても、この反応性ガスは、第一部材91の先端部では反応せず、この先端部には絶縁膜が形成されない。【００６３】
本実施形態では、スパッタリング中は、第一部材91の先端部が、プラズマにより加熱されて絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、第一部材91の先端部から第二部材92を介してアース電位側に流れる。【００６４】
従って、アノード9の加熱部分以外の露出面、例えば、第一部材91における第二部材92と当接されていない表面や、第二部材92における容器内への露出面に絶縁膜が形成されても、第一部材91の加熱部分には、絶縁膜が形成されず、ターゲットから出た電子は、常にアノードの加熱部分から接地される。その結果、容器内壁面に絶縁膜が形成されていても、アノード9を設けることにより、直流電源回路を、常に閉じた状態にできるので、容器3内での放電電圧の上昇が起こらず、異常放電を確実に阻止できる。【００６５】
（第２実施形態）
前記した第１実施形態では、第一部材91と第二部材92とから形成されるアノード9は、シールドカバー71の開口部71aにおける基板8配設側の辺（長辺）の上を越して先端部が配置されるようにした。しかしながら、図５に示すように、シールドカバー71の開口部71aにおける短辺の上を越えて先端部が配置されるようにアノード9を配置させるようにしてもよい。【００６６】
このように、アノード9を配置させる場合、基板8へのターゲット原子の供給側ではなく、ターゲット原子の排出量の少ない辺側に設けた方が、アノード9によって基板8への成膜が妨げられるようなことはなく、基板への成膜を効率良く行える。【００６７】
（第３実施形態）
第１実施形態のアノード9に用いた第一部材91は、同一幅の板状部材を用いたが、図６に示す第３実施形態のように、第一部材91の形状を、第二部材92へ固定され、ボルト挿通孔91aを有する固定部91bと、固定部91bの幅より幅が小さい細幅部91cとが連続して形成され、この細幅部91cの先端を先細り状に形成するようにしてもよい。【００６８】
本実施形態では、第一部材91の固定部91bの幅は、第二部材92の幅と同一幅であり、第一部材91の細幅部91cの幅は、固定部91bよりもさらに細く形成される。【００６９】
本実施形態では、第一部材91の先端部を先細り状に形成しているので、ターゲットから出た電子がこの先細りの部分に集中しやすくなる。【００７０】
（第４実施形態）
第１実施形態のアノード9に用いた第一部材91を、図７に示す第４実施形態のように、第二部材92へ固定され、ボルト挿通孔91aを有する固定部91bと、固定部91bの幅より幅が小さい細幅部91cとが連続して形成され、この細幅部91cの先端部に、網状体91dを設けるように構成してもよい。この場合、網状体91dは、図７に示すように、線の一部について、先端をプラズマ側に向けて突出させるように形成することが好ましい。第４実施形態も、第一部材91の固定部91bの幅は、第二部材92の幅と同一幅であり、第一部材91の細幅部91cの幅は、固定部91bよりもさらに細く形成される。【００７１】
このように、第一部材の先端部に網状体を設けることにより、電子が網状体の線の先端部に集中しやすくなる。【００７２】
（第５実施形態）
第１実施形態から第４実施形態は、対向ターゲット型のスパッタリング装置にアノードを設けたものについて説明した。しかし、本発明のアノードは、図８に示すように、ターゲットと対向させて基板を設けるマグネトロンスパッタリング装置についても適用できる。【００７３】
図８に示すマグネトロンスパッタリング装置10は、真空容器3内に、１枚の板状のターゲット22と、ターゲット22と対向して配置される基板8とを備えている。この基板8は、基板ホルダー30に固定される。ターゲット22は、容器3と絶縁された状態で容器3内に設けられ、板状のバッキングプレート43上に固定されている。さらに、ターゲット22の外周縁部は、容器3内壁に固定されるシールドカバー72により、シールドされている。シールドカバー72は、ステンレスなどの導電性材料で形成されている。【００７４】
バッキングプレート43の背面側には、複数の磁石52が、対向する極が異なるように配設されており、磁石52により、バッキングプレート43の上面側に磁界を発生させ、ターゲット22の上部で発生するプラズマをこの磁界で拘束するようにしている。また、バッキングプレート43は、リング板状の絶縁部材45を挟んだ状態で容器3に固定されている。【００７５】
さらに、真空容器3の外部には、アルゴン等の不活性ガスを容器3内に供給する不活性ガス供給部36と、酸素等の反応性ガスを容器3内に供給する反応性ガス供給部37と、容器3内を減圧するための真空ポンプ34とを設けている。【００７６】
本実施形態では、不活性ガス供給部36に接続される不活性ガス供給管35は、一端の開口部をターゲット22の近くに開口させている。また、反応性ガス供給部37に接続される反応性ガス供給管33は、一端の開口部を基板8の近くに開口させている。真空ポンプ34は、排出管34aを介して容器3内と連通させている。【００７７】
さらに、バッキングプレート43の背面側を、直流電源6の負極に接続し、真空容器3の内壁面をアース電位に接続している。【００７８】
本実施形態も、前述した各実施形態のようにターゲット22の近くにアノード90を設けている。アノード90は、シールドカバー72に固定している。本実施形態では、アノード90は、二箇所に屈曲部を有する細幅で厚みの薄い長尺部材から構成している。アノード90は、タングステン等の高融点の導電性材料から形成している。【００７９】
本実施形態では、図８に示すように、アノード90の一端側の先端部を、ターゲット22の近くで、プラズマが拘束される領域、即ち、磁石51a,51bによる磁界が発生している領域に配置させた状態で、他端部をシールドカバー72に固定している。そして、アノード90の他端部をアース電位に接続している。【００８０】
第５実施形態においても、アノード90の先端部は、ターゲット22の近くで、プラズマが拘束される領域に配置しているので、アノード90の先端部は、プラズマにより高温に加熱される。高温に加熱されたアノード90の先端部は、容器内に反応性ガスが供給されていても、この反応性ガスとは反応が起こらず、この先端部には絶縁膜が形成されない。【００８１】
本実施形態も、スパッタリング中は、ターゲットから出た電子が、プラズマにより高温に加熱されたアノード90の先端部からアース電位側に流れる。【００８２】
その結果、アノード90の加熱部分以外の露出面に絶縁膜が形成されても、加熱部分には絶縁膜が形成されないので、ターゲットから出た電子は、常にアノードの加熱部分から接地される。その結果、スパッタリングにより、容器内壁面に絶縁膜が形成されても、直流電源回路を常に閉じた状態にでき、容器3内での放電電圧の上昇が起こらない。
【実施例】
【００８３】
対向ターゲット型のスパッタリング装置を用いて、スパッタリング中の放電電圧の変化を測定した。電圧の測定は、容器内壁面の全体に既に絶縁膜が形成された状態のスパッタリング装置を予め用意しておき、この絶縁膜が形成されたスパッタリング装置を用いて、前記した第１実施形態の第一部材と第二部材から構成されるアノードを用いた場合と、従来技術で説明したパルス電源を用いた場合とで電圧測定を行った。【００８４】
第一部材は、幅0.3cm、厚み3.0mm、長さ5.0cmのタンタル製の部材で形成した。また、第二部材は、幅1.0cm、厚み1.0mm、長さ5.0cmのステンレス製の部材で形成した。なお、ターゲットにはシリコンを用い、不活性ガスにアルゴンガスを、反応性ガスに酸素を用いた。【００８５】
測定した結果を図９のグラフに示す。放電電圧の測定は、所定の経過時間に対して複数回行った。所定の経過時間における電圧測定のバラツキは、図９に示すグラフでは、最高値と最低値とを結んだ縦線で示しており、測定値の平均値を丸で示している。【００８６】
なお、本実施例では、本発明のアノードを用いた場合の放電電圧の状態と、パルス電源を用いたとき放電電圧の状態が、容器内壁面に絶縁膜が形成されているが、シールドカバーには絶縁膜が形成されていない状態（シールドカバーを洗浄した状態）のスパッタリング装置を用いたときの放電電圧の状態に対してどのような状態であるかを比較した。図９のグラフでは、容器内壁面に絶縁膜が形成されているが、シールドカバーには絶縁膜が形成されていない状態のスパッタリング装置でスパッタリングを行ったときの放電電圧の変化も表している。【００８７】
このグラフによれば、シールドカバーに絶縁膜が形成されていない状態のスパッタリング装置でスパッタリングを行った場合には、徐々に絶縁膜がシールドカバーに堆積するにつれて電圧上昇が見られたが、本発明のアノードを用いると、容器内の放電電圧の上昇が起こらなかった。【００８８】
パルス電源を用いた場合には、従来のように、放電電圧が上昇し、しかも、電圧のバラツキも大きかった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明のスパッタリング装置は、特に、絶縁膜を形成するスパッタリング装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるスパッタリング装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態のスパッタリング装置にかかるアノードを配置した箇所の一部拡大断面図である。
【図３】図２のアノードにおける第一部材の平面図である。
【図４】図２のアノードにおける第二部材の平面図である。
【図５】本発明のスパッタリング装置の第２実施形態であって、アノードをシールドカバーに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図６】本発明のスパッタリング装置のアノードの第３実施形態であって、アノードにおける第一部材の平面図である。
【図７】本発明のスパッタリング装置のアノードの第４実施形態であって、アノードにおける第一部材の平面図である。
【図８】本発明の第５実施形態にかかるスパッタリング装置の全体構成図である。
【図９】スパッタリング装置の容器内における放電電圧を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９１】
1,10  スパッタリング装置
21a,21b,22  ターゲット
3  容器
30  基板ホルダー
31  支持用筒体      31a  第１フランジ部    
32  隔壁      32a  開口
33  反応性ガス供給管      34  真空ポンプ      34a  排出管    
35  不活性ガス供給管      36  不活性ガス供給部        
37  反応性ガス供給部
4a,4b  ターゲットホルダー
41  磁石収納部      41a  第２フランジ部        
42,43  バッキングプレート      44,45  絶縁部材
51a,51b,52  磁石
6  直流電源
71,72  シールドカバー      71a  開口部
8  基板
9,90  アノード  
91  第一部材      91a  ボルト挿通孔  
91b  固定部      91c  細幅部      91d  網状体
92  第二部材      92a  長孔      93  ボルト      94  ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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