特許 6982597 スパッタリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6982597

(24)【登録日】2021年11月24日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】スパッタリング装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/35 20060101AFI20211206BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/35 C

   C23C14/34 C

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-118165(P2019-118165)

(22)【出願日】2019年6月26日

(65)【公開番号】特開2021-4390(P2021-4390A)

(43)【公開日】2021年1月14日

【審査請求日】2020年1月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】特許業務法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】大久保 裕夫

(72)【発明者】

【氏名】小林 大士

(72)【発明者】

【氏名】小野 貴裕

【審査官】 山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２４８３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７３６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２２３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９２９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３３１４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１１１４４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空槽と、
前記真空槽の内部に配置されたターゲットと、
前記ターゲットの裏面側に配置されスパッタ電源に接続されるカソード電極と、
前記カソード電極の裏面側に配置された複数の磁石装置と、
基板が配置される基板配置部と、
接地電位に接続され前記基板の外周上を覆うリング形形状のアノード電極と、
を有し、
各前記磁石装置には細長のリング形形状の外周磁石とその内側に配置された内側磁石とが設けられ、
前記ターゲットの表面には前記外周磁石とその内側の前記内側磁石との間で形成される磁束が漏洩され、前記ターゲットがスパッタリングされて前記基板表面に薄膜が形成されるスパッタリング装置であって、
前記外周磁石とその内側の前記内側磁石とは離間され、前記外周磁石とその内側の前記内側磁石との間の領域であるプラズマ領域は細長のリング形形状にされ、
前記プラズマ領域の前記細長のリング形形状の短辺側の両端と前記基板の表面が位置する平面との間には、接地電位に接続された電極板が配置され、
前記アノード電極の表面と前記ターゲットの表面との間のＴＡ距離よりも、前記電極板の表面と前記ターゲットの表面との間のＴＢ距離の方が短くされ、
前記ターゲットの前記プラズマ領域の前記短辺側の両端に沿って位置する二辺上にのみ、前記電極板が配置され、
前記真空槽は、内部に前記ターゲットが配置されたターゲット側真空槽と、内部に前記アノード電極が配置された基板側真空槽とに分離できるようにされ、
前記ターゲット側真空槽と前記基板側真空槽とが密着して接続された状態では、前記ターゲットと前記アノード電極とは鉛直に配置され、前記電極板の重量は、前記ターゲット側真空槽によって支持されており、
前記ターゲット側真空槽と前記基板側真空槽とを分離させる際には、前記ターゲット側真空槽が静止した状態で、前記基板側真空槽が移動するようにされたスパッタリング装置。

【請求項2】

前記ＴＢ距離は、前記ターゲットの表面と前記基板配置部に配置された前記基板の表面との間のＴＳ距離の１０％より大きく、９０％より小さくされた請求項１記載のスパッタリング装置。

【請求項3】

前記ターゲットは平板状の金属モリブデン板であり、前記薄膜は金属モリブデン薄膜である請求項１乃至請求項２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、スパッタリング技術にかかり、特に、金属薄膜の面内の特性分布を均一にするスパッタリング技術に関する。

【背景技術】

【0002】

スパッタリング方法による薄膜形成は広く用いられている技術であり、近年では大型基板に薄膜を形成するために、大面積基板に特性分布が均一な薄膜を形成する技術が求められている。

【0003】

図９（平面図とＥ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線截断断面図）のプラズマ装置１０２は、カソード電極１１２の表面にターゲット１１３が配置され、裏面に外周磁石１２５と内側磁石１２６とがヨーク１２７に配置された複数の磁石装置１１５₁〜１１５₄が設けられており、ターゲット１１３がスパッタされると、ターゲット１１３と対面して基板配置部１１４上に配置された基板１１６の表面に薄膜が形成される。

【0004】

基板１１６の外周上には、アノード電極１１７が配置されており、ターゲット１１３表面に形成されるプラズマが均一になるようにされている。

【0005】

しかしながら基板１１６が一層大型化し、それに連れてターゲット１１３や磁石装置１１５₁〜１１５₄が大型化してきたところ、基板１１６の短辺に近い領域と、その間の中央の部分とでは、形成される薄膜の特性の差が大きくなってきた。

【0006】

短辺部分の薄膜の抵抗値と中央部分の薄膜の抵抗値とが大きく異なると、基板表面に形成される発光層の発光分布が異なってしまい、不均一な明るさの画面となる。

【0007】

下記特許文献には、移動可能なマグネトロンプラズマに連動した接地電位電極を配置して膜質や膜厚の均一化を図った大型基板対応のマグネトロンスパッタ装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平０７−３３１４３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、大型基板表面に形成される薄膜の特性分布を均一にすることにあり、特に、細長のマグネトロン磁石の端部に近い基板の縁付近の領域の薄膜特性と、基板の中央付近の領域の薄膜特性との差を小さくすることにある。

【0010】

また、本発明の目的は、基板側真空槽の重量を軽くし、容易な作業で真空槽の開閉を行うことができるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽の内部に配置されたターゲットと、前記ターゲットの裏面側に配置されスパッタ電源に接続されるカソード電極と、前記カソード電極の裏面側に配置された複数の磁石装置と、基板が配置される基板配置部と、接地電位に接続され前記基板の外周上を覆うリング形形状のアノード電極と、を有し、各前記磁石装置には細長のリング形形状の外周磁石とその内側に配置された内側磁石とが設けられ、前記ターゲットの表面には前記外周磁石とその内側の前記内側磁石との間で形成される磁束が漏洩され、前記ターゲットがスパッタリングされて前記基板表面に薄膜が形成されるスパッタリング装置であって、前記外周磁石とその内側の前記内側磁石とは離間され、前記外周磁石とその内側の前記内側磁石との間の領域であるプラズマ領域は細長のリング形形状にされ、前記プラズマ領域の両端と前記基板の表面が位置する平面との間には、接地電位に接続された電極板が配置され、前記アノード電極の表面と前記ターゲットの表面との間のＴＡ距離よりも、前記電極板の表面と前記ターゲットの表面との間のＴＢ距離の方が短くされ、前記ターゲットの前記プラズマ領域の両端に沿って位置する二辺上には、前記電極板が配置されたスパッタリング装置である。
本発明は、前記真空槽は、内部に前記ターゲットが配置されたターゲット側真空槽と、内部に前記アノード電極が配置された基板側真空槽とに分離できるようにされ、前記ターゲット側真空槽と前記基板側真空槽とが密着して接続された状態では、前記ターゲットと前記アノード電極とは鉛直に配置され、前記電極板の重量は、前記ターゲット側真空槽によって支持されており、前記ターゲット側真空槽と前記基板側真空槽とを分離させる際には、前記ターゲット側真空槽が静止した状態で、前記基板側真空槽が移動するようにされたスパッタリング装置である。
本発明は、前記ＴＢ距離は、前記ターゲットの表面と前記基板配置部に配置された前記基板の表面との間のＴＳ距離の１０％より大きく、９０％より小さくされたスパッタリング装置である。
本発明は、前記ターゲットは平板状の金属モリブデン板であり、前記薄膜は金属モリブデン薄膜であるスパッタリング装置である。

【発明の効果】

【0012】

基板表面のうち、細長のマグネトロン磁石の端部に近い場所と基板の中央の場所との薄膜特性の差が小さくなり、その結果、長方形基板に形成する薄膜の特性について、短辺付近の領域の特性と、その領域で挟まれる中央付近の領域の特性とが均一になる。

【0013】

電極板と支持部材がターゲット側真空槽で支持され、基板側真空槽の内部が軽量化されているので、基板側真空槽を移動させて真空槽を開閉する際に、開閉作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のスパッタリング装置

【図2】本発明のスパッタリング装置の内部構造を説明するための平面図とそのＡ−Ａ線截断断面図とＢ−Ｂ線截断断面図

【図3】本発明に用いられる磁石装置を説明するための平面図とＣ−Ｃ線截断断面図とＤ−Ｄ線截断断面図

【図4】(ａ)〜(ｃ)：その磁石装置の動作を説明するための断面図

【図5】本発明の他の例を説明するための図

【図6】本発明のスパッタリング装置の概略斜視図

【図7】基板の温度分布を比較するための棒グラフ

【図8】電極板がアノード電極に取り付けられたスパッタリング装置

【図9】従来技術のスパッタリング装置を説明するための図

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１の符号２は、本発明のスパッタリング装置であり、真空槽１１を有している。図２は、後述するアノード電極１７の外周よりも内側の部分の平面図と、そのＡ−Ａ線截断断面図とＢ−Ｂ線截断断面図である。

【0016】

真空槽１１の内部には、長方形形状のターゲット１３が配置されており、そのターゲット１３の裏面側には、カソード電極１２が配置されている。

【0017】

カソード電極１２の表面はターゲット１３の裏面に接触されている。

【0018】

カソード電極１２の裏面側には、磁石ケース５１が配置されており、磁石ケース５１の内部には複数個（ここでは４個）の磁石装置１５₁〜１５₄が配置されている。磁石装置１５₁〜１５₄はマグネトロン磁石と呼ばれている。

【0019】

カソード電極１２の裏面側に配置された磁石装置１５₁〜１５₄は、基本的に同じ形状、同じ大きさであり、図３に、１個の磁石装置１５₁〜１５₄の平面図と、そのＣ−Ｃ線截断断面図とＤ−Ｄ線截断断面図とを示す。

【0020】

磁石装置１５₁〜１５₄はリング形形状の外周磁石２５と、外周磁石２５の中に配置された直線形形状の内側磁石２６とを有しており、外周磁石２５と内側磁石２６とはそれぞれ細長にされており、各磁石装置１５₁〜１５₄は細長になり、それぞれ長手方向を有している。

【0021】

ここでは、各磁石装置１５₁〜１５₄の外周磁石２５とターゲット１３の裏面との間の距離は等しくされており、また、各磁石装置１５₁〜１５₄の内側磁石２６とターゲット１３の裏面との間の距離も等しくされているが、本発明はそれに限定されるものではなく、膜厚の分布や膜質の分布を均一にするために、磁石装置１５₁〜１５₄とターゲット１３の裏面との間の距離が異なっていたり、磁石装置１５₁〜１５₄とターゲット１３の裏面との間が非平行に配置されていてもよい。

【0022】

また、ここでは、各磁石装置１５₁〜１５₄の外周磁石２５とターゲット１３の裏面との間の距離と、内側磁石２６とターゲット１３の裏面との間の距離とも等しくされているが、各磁石装置１５₁〜１５₄の中で、内側磁石２６とターゲット１３の裏面との間の距離が異なる磁石装置１５₁〜１５₄や、外周磁石２５とターゲット１３の裏面との間の距離が異なる磁石装置１５₁〜１５₄が含まれていてもよい。

【0023】

外周磁石２５の二個の磁極のうち、一方の磁極がカソード電極１２に向けて配置され、他方の磁極がカソード電極１２とは反対側に向けられて、ヨーク２７の表面と接触して配置されており、また、内側磁石２６の二個の磁極のうち、一方の磁極がカソード電極１２に向けて配置され、他方の磁極がカソード電極１２とは反対側に向けられて、ヨーク２７の表面と接触して配置されている。

【0024】

外周磁石２５のカソード電極１２に向けられた磁極と、内側磁石２６のカソード電極１２に向けられた磁極は一方がＮ極であり、他方がＳ極であり、カソード電極１２に向けられた磁極間で形成される磁束はターゲット１３の表面に漏洩され、アーチ形形状に湾曲されており、ターゲット１３表面の電子密度を増加させるようになっている。

【0025】

真空槽１１内のターゲット１３の表面と対面する位置には台５４が配置されており、台５４上には基板配置部１４が配置されている。

【0026】

基板配置部１４は長方形形状であり、基板配置部１４の上には成膜対象である長方形の基板１６が配置されている。

【0027】

基板１６はターゲット１３よりも小さくなっており、以下、基板配置部１４上の基板１６の表面が位置する平面に投影した場合の位置関係で内側と外側を決めるものとすると、基板１６の外周はターゲット１３の外周よりも内側に配置されている。

【0028】

ターゲット１３と基板１６とは、ターゲット１３の長辺と基板１６の長辺とは平行になるように配置されており、ターゲット１３の表面と基板１６の表面とも平行になるように配置されている。

【0029】

磁石装置１５₁〜１５₄の長手方向の長さは、ターゲット１３の長手方向の長さとほぼ同じ長さであり、基板１６の長辺はターゲット１３の長手方向の長さよりも短くされ、また、基板１６の長辺は磁石装置１５₁〜１５₄の長手方向の長さよりも短くされている。

【0030】

各磁石装置１５₁〜１５₄は、ヨーク２７の裏面側が移動板５２に接触した状態で移動板５２上に配置されている。

【0031】

各磁石装置１５₁〜１５₄は、長手方向が互いに平行にされて、ターゲット１３と基板１６の長辺と平行にされて、短辺が伸びる方向に一列に並べられている。

【0032】

真空槽１１の外部には移動装置５３が配置されており、移動装置５３が動作すると移動板５２はターゲット１３の裏面側でターゲット１３の表面に沿って移動し、各磁石装置１５₁〜１５₄は移動板５２と一緒に移動する。

【0033】

ターゲット１３の表面に漏洩した磁束は、磁石装置１５₁〜１５₄の移動と共に移動する。

【0034】

移動の際に各磁石装置１５₁〜１５₄は、外周磁石２５とターゲット１３の裏面との間の距離に変化はなく一定距離が維持される。また、内側磁石２６とターゲット１３の裏面との間の距離に変化はなく一定距離が維持される。

【0035】

従って、各磁石装置１５₁〜１５₄は移動板５２の移動と共に、一緒にターゲット１３の裏面と平行な平面内を移動する。図４(ａ)は、各磁石装置１５₁〜１５₄のそれぞれが移動する範囲の中央に各磁石装置１５₁〜１５₄が位置する状態を示し、同図(ｂ)は、図面右端に位置する状態、同図(ｃ)は図面左端に位置する状態を示しており、同図(ｂ)の状態と同図(ｃ)の状態の間を繰り返し移動する。

【0036】

次に、基板１６とターゲット１３との間には、接地電位に接続されたアノード電極１７が配置されている。

【0037】

アノード電極１７は四角リング形形状であり、中央に開口１９が形成されている。アノード電極１７の外周と内周とは長方形形状であり、アノード電極１７の外周は基板配置部１４に配置された基板１６の外周よりも外側に位置するようにされている。

【0038】

この例では、アノード電極１７の内周は基板１６の外周よりも内側に位置するようにされており、アノード電極１７の四角リング形形状の二本の長辺部分は基板１６の長辺上に配置され、二本の短辺部分は基板１６の短辺上に配置され、基板配置部１４上の基板１６の外周はアノード電極１７によって覆われて開口１９の底面には、基板１６の外周よりも内側の部分が露出されている。

【0039】

真空槽１１には真空排気装置２１とガス導入装置２３とが接続されており、真空槽１１は真空排気装置２１によって真空排気され、真空槽１１の内部には真空雰囲気が形成されている。

【0040】

真空槽１１の外部にはカソード電極１２に電気的に接続されたスパッタ電源２２が設けられており、真空雰囲気が形成された真空槽１１の内部にガス導入装置２３からスパッタリングガスを導入し、内部が所定圧力で安定したところでスパッタ電源２２からカソード電極１２にスパッタリング電圧を印加する。

【0041】

ターゲット１３は金属が板状に成形された平板状ターゲットであり、磁石装置１５₁〜１５₄を移動させながらターゲット１３の表面近傍にスパッタリングガスのプラズマを形成する。

【0042】

プラズマ中のスパッタリングガスの正イオンは加速され、スパッタリングガスの粒子がターゲット１３に入射し、ターゲット１３はスパッタリングされ、ターゲット１３を構成する物質の粒子がスパッタリング粒子としてターゲット１３の表面から放出され、基板１６に向けて飛行し、基板１６の表面に到着して薄膜を成長させる。

【0043】

基板１６の表面に所定膜厚の薄膜が形成されると基板配置部１４と基板１６とは真空槽１１の外部に搬出され、未成膜の基板１６が配置された基板配置部１４が真空槽１１の内部に搬入される。

【0044】

このように本発明によって基板１６の表面に薄膜が形成されるが、大型の基板１６表面に形成された金属薄膜の抵抗値は、基板１６の位置によって異なることになる。

【0045】

抵抗値の分布はプラズマの強度分布と密接な関連があり、本スパッタリング装置２のプラズマを説明すると、先ず、各磁石装置１５₁〜１５₄の外周磁石２５と内側磁石２６との間に位置するターゲット１３の表面に大きな強度のプラズマが形成される点にマグネトロンスパッタリングの特徴がある。

【0046】

各磁石装置１５₁〜１５₄の外周磁石２５はスパッタリングされるターゲットの面積を大きくするために細長のリング形形状にされており、内側磁石２６は直線形形状であるから、外周磁石２５と内側磁石２６との間の隙間は、細長のリング形形状になる。プラズマは隙間と同じ形状になるから、形成される強度が大きいプラズマも、磁石装置１５₁〜１５₄毎にリング形形状に形成される。

【0047】

細長のリング形形状のプラズマは直線部分よりも端部の方がプラズマ強度が大きくなることが知られており、特に、各磁石装置１５₁〜１５₄の端部が一直線に配置されており、複数の細長のリング形形状のプラズマの端部が一直線に配置された状態で互いに平行に並べられると、リング形形状のプラズマの端部が並べられた部分のプラズマ強度の方が、リング形形状のプラズマの長辺の部分のプラズマ強度よりも大きくなる。

【0048】

並べられた端部のプラズマは基板１６の短辺の近くに薄膜を成長させ、プラズマの長辺部分は基板１６の長辺の近くに薄膜を成長させる場合は、基板１６表面の中央と短辺部分と長辺部分とで薄膜の特性が異なってしまう。

【0049】

各磁石装置１５₁〜１５₄の端部が並べられた領域と平行に、アノード電極１７の短辺がそれぞれ配置されており、アノード電極１７の二個の短辺部分上の、基板１６の縁よりも外側には、電極板２８ａ、２８ｂがそれぞれ配置されている。

【0050】

スパッタ前の未使用のターゲット１３は、カソード電極１２と、電極板２８ａ、２８ｂと、アノード電極１７とは互いに平行にされている。

【0051】

二個の電極板２８ａ、２８ｂは、互いに平行でターゲット１３の短辺よりも長く、ターゲット１３の短辺３３ａ、３３ｂと、アノード電極１７の短辺と、カソード電極１２の短辺と平行な二本の縁３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂをそれぞれ有している。

【0052】

ターゲット１３の短辺３３ａ、３３ｂと平行な各電極板２８ａ、２８ｂの二本の縁３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂのうち、一方の縁３１ａ、３１ｂは、ターゲット１３の短辺よりも外側に位置し、他方の縁３２ａ、３２ｂは、短辺よりもターゲット１３の中心に近い場所に位置している。

【0053】

従って、ターゲット１３の短辺３３ａ、３３ｂ付近は、電極板２８ａ、２８ｂによって短辺３３ａ、３３ｂから内側に一定距離Ｃだけ覆われている。

【0054】

カソード電極１２は真空槽１１の壁面に、絶縁板２４を介して固定され絶縁板２４によってカソード電極１２と真空槽１１は絶縁されている。真空槽１１の壁面にはリング形形状の防着リング３６が設けられており、ターゲット１３は防着リング３６の内側に配置されている。ターゲット１３の外周面は、防着リング３６の内周面とは所定距離を開けて配置されている。

【0055】

防着リング３６のうち、側面が、ターゲット１３の短辺３３ａ、３３ｂが位置する側面と対面する部分の表面上に支持体２９ａ、２９ｂが取り付けられており、電極板２８ａ、２８ｂは、支持体２９ａ、２９ｂに取り付けられている。

【0056】

電極板２８ａ、２８ｂと、防着リング３６と、支持体２９ａ、２９ｂとは導電性を有しており、電極板２８ａ、２８ｂは支持体２９ａ、２９ｂを介して防着リング３６に電気的に接続されている。

【0057】

真空槽１１は接地電位に接続されており、防着リング３６は真空槽１１に接触し、接地電位に接続されており、従って、電極板２８ａ、２８ｂは接地電位に接続されている。アノード電極１７も接地電位に接続されている。

【0058】

各磁石装置１５₁〜１５₄の外周磁石２５とその内側に位置する内側磁石２６との間の領域を、それぞれ磁石装置１５₁〜１５₄のプラズマ領域１０とすると、各磁石装置１５₁〜１５₄の外周磁石２５の両端は半円形に湾曲されており、それに伴ってプラズマ領域１０の両端も半円形にされ、その結果、外周磁石２５とプラズマ領域１０とはそれぞれトラック形形状になっている。

【0059】

各磁石装置１５_１〜１５_４のプラズマ領域１０の長手方向の長さは等しくされており、各プラズマ領域１０はアノード電極１７が位置する平面との間の距離が等しくされ、各プラズマ領域１０の両端の湾曲した部分のうちの一方の端部の湾曲した部分は横一列に並び、反対側の端部の湾曲した部分も横一列に並ぶようにされている。

【0060】

各プラズマ領域１０の両端の湾曲した部分のうち、一方の端部であって横一列に並んだ湾曲した部分と基板１６の表面が位置する平面との間に一枚の電極板２８ａが配置されており、反対側の端部であって横一列に並んだ湾曲した部分と基板１６の表面が位置する平面との間には、他の一枚の電極板２８ｂが配置されている。

【0061】

ターゲット１３の表面は、アノード電極１７の長辺部分上ではアノード電極１７の長辺部分と向き合っており、アノード電極１７の短辺部分上では電極板２８ａ、２８ｂの表面と向き合っている。

【0062】

ターゲット１３表面と基板１６表面との間の距離をＴＳ距離、ターゲット１３表面とアノード電極１７の長辺部分の表面との間の距離をＴＡ距離、ターゲット１３の表面と電極板２８ａ、２８ｂの表面との間の距離をＴＢ距離とすると、次の三式がなりたつ。
ＴＡ＜ＴＳ，ＴＢ＜ＴＳ，ＴＢ＜ＴＡ

【0063】

基板１６の長辺の真横位置ではターゲット１３に最も近い接地電位の部材はアノード電極１７のターゲット１３に対面する表面であり、基板１６の長辺の真横位置ではターゲット１３とターゲット１３に最も近い接地電位の部材の表面との間はＴＡ距離だけ離間されている。

【0064】

基板１６の短辺の真横位置ではターゲット１３に最も近い接地電位の部材は電極板２８ａ、２８ｂのターゲット１３に対面する表面であり、基板１６の短辺の真横位置ではターゲット１３とターゲット１３に最も近い接地電位の部材の表面との間はＴＢ距離だけ離間されている。

【0065】

従って、ターゲット１３とターゲット１３に最も近い接地電位の部材の表面との間の距離は、基板１６の長辺の真横位置よりも短辺の真横位置の方が短くされている。

【0066】

特に、電極板２８ａ、２８ｂにより、基板１６の縁よりも外側では、ターゲット１３と接地電位との間の距離が短くなり、電極板２８ａ、２８ｂが基板１６の縁よりも内側のプラズマを引きつけるので、基板１６の縁よりも外側では、電極板２８ａ、２８ｂが位置する基板１６の短辺の外側のプラズマ強度が強まり、その結果、基板１６の短辺に近い基板１６上のプラズマ強度は小さくなる。要するに電極板２８ａ、２８ｂが無い場合は基板１６上のプラズマ領域１０の長手方向の両端に近い部分のプラズマは基板１６上の他の部分のプラズマよりも強度が大きくなるが、電極板２８ａ、２８ｂが設けられたことにより、基板１６上のプラズマ領域１０の長手方向の両端に近い部分のプラズマ強度が小さくなり、その結果、基板１６上のプラズマ強度が均一化され、形成される薄膜の特性分布が均一化される。

【0067】

ＴＢ距離は、ターゲット１３の表面と基板配置部１４に配置された基板１６の表面との間のＴＳ距離の１０％より大きくしないと却って特性分布が悪化し、９０％より小さくしないと効果が薄くなることが確認されている。

【0068】

プラズマ領域１０の両端である湾曲した部分の上に電極板２８ａ、２８ｂが設けられ、ターゲット１３表面に対面すると接地電位の部材との間の距離は、電極板２８ａ、２８ｂとターゲット１３との間が最も短くなっている。上述したように電極板２８ａ、２８ｂ上のプラズマ強度が増大する。

【0069】

電極板２８ａ、２８ｂは基板１６よりも外側に配置されており、基板１６の外側のプラズマ強度が増大した結果、基板１６上のうち、電極板２８ａ、２８ｂが近接する基板１６の縁付近ではプラズマ強度が減少するため、基板１６上のプラズマ強度が均一化され、基板１６の表面内の抵抗値分布が均一になっている。

【0070】

次に、本発明の真空槽１１を説明すると、本発明の真空槽１１は、ターゲット側真空槽１１ａと基板側真空槽１１ｂとで構成されている。

【0071】

本発明では、カソード電極１２と、ターゲット１３と、防着リング３６と、アノード電極１７とは鉛直にされており、カソード電極１２は、ターゲット側真空槽１１ａの鉛直にされた壁面に、鉛直な絶縁板２４を介して取り付けられている。防着リング３６は同じ壁面に取り付けられている。

【0072】

ターゲット１３はカソード電極１２の絶縁板２４に接触する面とは反対側の面に設けられて防着リング３６の内周に位置している。

【0073】

電極板２８ａ、２８ｂも、支持体２９ａ、２９ｂと防着リング３６を介して、カソード電極１２と、ターゲット１３と、防着リング３６とが固定された壁面に取り付けられている。従って、電極板２８ａ、２８ｂの重量は、ターゲット側真空槽１１ａによって支持されている。

【0074】

スパッタリングの際には、ターゲット側真空槽１１ａと基板側真空槽１１ｂとは気密に接続され、基板側真空槽１１ｂの内部には、鉛直にされたアノード電極１７が設けられおり、基板配置部１４と、基板配置部１４に配置された基板１６とが、鉛直にされた状態で真空槽１１の外部から内部に搬入され、アノード電極１７と基板側真空槽１１ｂの鉛直にされた壁面との間に配置される。

【0075】

メンテナンスの際に、真空槽１１の内部が常圧にされ、図６の概略斜視図のように、ターゲット側真空槽１１ａと基板側真空槽１１ｂとが分離される。

【0076】

図６の符号５５は台座であり、ターゲット側真空槽１１ａは台座５５に設けられ、床面に対して固定されている。それに対して基板側真空槽１１ｂは台座５５には設けられておらず、ターゲット側真空槽１１ａに気密に取り付けられている。図６では、支持体２９ａ、２９ｂは省略されている。

【0077】

この図６は、ターゲット側真空槽１１ａは移動させずに基板側真空槽１１ｂを移動させてターゲット側真空槽１１ａと基板側真空槽１１ｂとを分離させた状態であり、支持体２９ａ、２９ｂと電極板２８ａ、２８ｂとは重量がターゲット側真空槽１１ａを介して台座５５に支持されている。

【0078】

図８は、本発明の電極板２８ａ、２８ｂと支持体２９ａ、２９ｂを真空槽１１の壁面から除去し、支持体３９ａ、３９ｂによって電極板１８ａ、１８ｂをアノード電極１７上に設けた場合のスパッタリング装置１３２である。

【0079】

本発明のスパッタリング装置２と、この図８のスパッタリング装置１３２との基板面内の複数の同じ場所で温度を測定した。測定結果を図７のグラフに示す。温度分布はほぼ同じと言える。

【0080】

また、本発明のスパッタリング装置２でモリブデン薄膜を形成したときのシート抵抗値Ｒｓは、０．０７６０Ω／□±１８．７％であり、膜厚分布は３９１５オングストローム±１４．６％であった。

【0081】

図８のスパッタリング装置１３２では０．０８０４Ω／□±１８．２％と同程度であり、膜厚分布は３８０５オングストローム±１４．１％であり、同等の特性である。
膜厚分布を下記表に示す。

【0082】

【表1】

【0083】

【表2】

【0084】

しかし、図８のスパッタリング装置１３２の場合は、電極板１８ａ、１８ｂと支持体３９ａ、３９ｂとは、アノード電極１７を介して基板側真空槽に支持されることになるから、ターゲット側真空槽から分離された基板側真空槽の内部の重量は大きくなり、ターゲット側真空槽と基板側真空槽との間の分離が困難な作業になる。

【0085】

なお、二個の支持体２９ａ、２９ｂは、それぞれ一枚の板であったが、図５に示すスパッタリング装置３のように、一枚の電極板２８ａ、２８ｂをそれぞれ３個の支持体２９ｃ、２９ｄで支持するようにしてもよい。

【0086】

また、プラズマ領域１０は、無端状、リング形形状であればよく、外周磁石２５の両端が方形である場合や楕円形である場合も本発明に含まれる。

【0087】

また、各磁石装置１５₁〜１５₄の端部を同一直線上に配置しない場合や、各磁石装置１５₁〜１５₄の端部とカソード電極１２との距離を一定にしない場合も本発明に含まれる。

【0088】

なお、上記電極板２８ａ、２８ｂは、アノード電極１７の辺上に位置し、平行な二辺のうちの一辺が基板１６の辺よりも外側であって、他の一辺がターゲット１３の辺よりも内側に位置している。

【0089】

二個の電極板２８ａ、２８ｂはそれぞれ平行な二辺を有する形状であり、電極板２８ａ、２８ｂは、例えば長方形形状である。

【0090】

プラズマ領域１０の両端のうち、プラズマ領域１０の一方の端部の一列に並んだ湾曲した部分と基板１６の表面が位置する平面との間に一枚の電極板２８ａが配置され、プラズマ領域１０の反対側の端部の一列に並んだ湾曲した部分と基板１６の表面が位置する平面との間に他の一枚の電極板２８ｂが配置されている。

【0091】

また、電極板２８ａ、２８ｂの二辺のうち、ターゲット１３の中心から遠い方の辺は、プラズマ領域１０の湾曲した部分の外側にはみ出し、ターゲット１３の中心から近い方の辺は、プラズマ領域１０の湾曲した部分の内側にはみ出していてもよい。更にまた、両方からはみ出していてもよい。

【0092】

なお、上記ターゲット１３は金属モリブデンであったが、本発明は金属モリブデンに限定されるものではなく、本発明のスパッタリング装置２は、金属チタン、モリブデン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、金属タングステン、純銅、銅合金、タンタル等の金属から成るターゲット１３に対して本発明の効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0093】

２……スパッタリング装置
１０……プラズマ領域
１１……真空槽
１１ａ……ターゲット側真空槽
１１ｂ……基板側真空槽
１３……ターゲット
１４……基板配置部
１５₁〜１５₄……磁石装置
１６……基板
１７……アノード電極
２８ａ、２８ｂ……電極板
２２……スパッタ電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】