スパッタリング装置及び二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法
【課題】 二重回転シャッタ機構を有するスパッタリング装置でクロスコンタミネーションの防止を図ることができるスパッタリング装置及び二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法を提供する。
【解決手段】 二重回転シャッタ機構を構成する２枚のシャッタ板，のうち、ターゲット側に配設された第１のシャッタ板に形成された第１の開口部の周囲かつ第２のシャッタ板との間に円筒状の第２の防着シールドを取り付け、スパッタリングカソードと第１のシャッタ板との間には、ターゲットの前面領域の周囲を囲むように円筒状の第１の防着シールドが配設されることで、スパッタ物質が第１のシャッタ板と第２のシャッタ板の間、及び、第１のシャッタ板とスパッタリングカソードの間の隙間を通ることができなくなり、クロスコンタミネーションの発生を防止することができる。
【解決手段】 二重回転シャッタ機構を構成する２枚のシャッタ板，のうち、ターゲット側に配設された第１のシャッタ板に形成された第１の開口部の周囲かつ第２のシャッタ板との間に円筒状の第２の防着シールドを取り付け、スパッタリングカソードと第１のシャッタ板との間には、ターゲットの前面領域の周囲を囲むように円筒状の第１の防着シールドが配設されることで、スパッタ物質が第１のシャッタ板と第２のシャッタ板の間、及び、第１のシャッタ板とスパッタリングカソードの間の隙間を通ることができなくなり、クロスコンタミネーションの発生を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の製造において有用な構造を有するスパッタリング装置及びスパッタリング方法並びに二重回転シャッタユニットに係り、特に、複数のターゲットを備えるスパッタリング装置及び該スパッタリング装置に取り付ける二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置として、それぞれ独立に回転制御された２つのシャッタを組み合わせて構成された二重回転シャッタ機構を用いて、真空容器内に配置された複数のターゲットからスパッタするターゲットを選択するように構成されたスパッタリング装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のスパッタリング装置（多元スパッタ成膜装置）は、単一の真空容器内に配置された４つのターゲットと、独立に回転しかつ開口部が形成された２つのシャッタ板とを有する二重回転シャッタ機構とを備えている。この二重回転シャッタ機構によって、第１のシャッタ板に形成された開口部の位置と、第２のシャッタ板に形成された開口部の位置とを組み合わせてターゲットを選択し、選択されたターゲットに対して放電を継続して行う。以上のようにプリスパッタ工程と本スパッタ工程を行うことによって、基板に成膜することができる。
【０００４】
このスパッタリング装置によれば、スパッタ対象として選択されたターゲットの上に他のターゲットの物質が堆積した箇所が存在しないように第１のシャッタ板の回転動作が制御され、これによりプリスパッタ時にターゲットの表面に他のターゲット物質が付着するのを防止できる。したがって、本スパッタ時にクロスコンタミネーションの発生を防止することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５６１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の２重回転シャッタ機構においても、スパッタ材料や放電条件によっては、クロスコンタミネーションが生じる可能性があった。例えば、スパッタする材料として回り込み量の大きい金（Ａｕ）などを選択した場合には、トレイホルダや近接のスパッタリングカソードにもＡｕが回り込んで膜を形成するおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献１のスパッタリング装置は、スパッタガス導入口がスパッタリングカソード（ターゲット）から遠い位置に配設されていたため、放電トリガー時にターゲット近傍のスパッタガス圧力が高くなりにくい。その結果として、放電しにくい若しくは低圧放電が安定しにくいという不都合があった。また、カソードの場所によって放電圧力に違いが出る可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、スパッタ物質の回り込みを防ぐことで、より確実にクロスコンタミネーションの防止を図ることができるスパッタリング装置及びこのようなスパッタリング装置に取り付ける二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、安定した放電と放電トリガーを得ることができるスパッタリング装置及びこのようなスパッタリング装置に取り付ける二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法を提供することにある。
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、従来の二重回転シャッタ機構のシャッタ板上に防着シールドを設けることでターゲットのクロスコンタミネーションを防ぐとともに、スパッタガスのガス圧を安定化させることができるという新たな知見を得て本発明を完成させた。
【００１１】
本発明にかかるスパッタリング装置は、真空容器内に設けられた複数のスパッタリングカソードと、
前記スパッタリングカソードに対向してそれぞれ独立に回転可能に配設され、かつ開口部がそれぞれ予め決められた位置に少なくとも１つが形成された第１のシャッタ板及び該第１のシャッタ板よりも前記スパッタリングカソードから遠い位置にある第２のシャッタ板を有する二重回転シャッタ機構と、
前記スパッタリングカソードと前記第１のシャッタ板の間に配設され、前記スパッタリングカソードの前記第１のシャッタ板側の前面領域の側面を囲む第１の防着シールドと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ターゲット前面のプラズマ発生領域からスパッタガスやスパッタ物質が移動する隙間を狭くすることができる。そのため、プリスパッタ及び本スパッタ中のスパッタ物質の周囲への回り込みを防ぎ、さらに、ターゲット前面のプラズマ発生領域でのスパッタガス圧力を安定化させることができる。したがって、ターゲット間のクロスコンタミネーションの防止を図るとともに、安定した放電と良好な着火性を有するスパッタリング装置及びこのようなスパッタリング装置に取り付ける二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】スパッタリング装置の断面概略図である。
【図２】スパッタリングカソード周辺を拡大して示した説明図である。
【図３】スパッタリングカソード周辺を拡大して示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００１５】
図１〜図３は本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置（多元スパッタ成膜装置）について説明した図であり、図１はスパッタリング装置の断面概略図、図２はスパッタリングカソード周辺を拡大して示した説明図、図３はスパッタリングカソード周辺を拡大して示した斜視図である。なお、ここでは図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略している。
【００１６】
本発明のスパッタリング装置は、１つのスパッタ成膜チャンバ（真空容器）内に材質の異なる複数のターゲットとスパッタリングカソードとを備え、基板上に異なる材質の膜を順次に堆積して多層膜を形成するスパッタリング装置である。このスパッタリング装置１では、ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子からなる磁気ヘッドやＭＲＡＭなどの生産において必要とされる多層膜を、１つの真空容器内において基板上の最下層から最上層まで中断することなく連続的にスパッタ成膜することができ、磁性膜を効率よく堆積させることができる。
【００１７】
以下、スパッタリング装置１の一実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のスパッタリング装置１は、真空容器１１と、基板ホルダ２０と、二重回転シャッタ機構３０と、スパッタ手段４０と、スパッタガス供給手段（不図示）と、を主要な構成要素としている。なお、図１のスパッタリング装置１では、基板２２が上側、スパッタ手段４０が下側に配置されているが、基板２２とスパッタ手段４０の上下位置関係を入れ替えた配置としても本発明が適用可能であることはもちろんである。
【００１８】
真空容器１１は、公知のスパッタリング装置で通常用いられるようなステンレス製若しくはアルミニウム合金製で、ほぼ直方体形状をした気密な中空体である。真空容器１１の側面には、基板２２（基板搬送トレイ）の出し入れを行うためのロードロック室（不図示）がゲートバルブ（不図示）を介して接続されている。
【００１９】
また、真空容器１１の底面付近には排気口１３が形成されている。排気口１３には、ドライポンプやクライオポンプ、若しくはターボ分子ポンプなどの真空ポンプが接続され、処理容器１１内を１０−５〜１０−７Ｐａ程度まで排気することが可能である。
【００２０】
基板ホルダ２０は、その下面側に基板２２を保持することができる台状の部材であり、不図示のチャックや基板搬送トレイを用いて基板２２を保持することができる。基板ホルダ２０は、真空容器１１の上部に上下動及び回転制御可能に気密を保ちつつ支持された基板回転軸２４に取り付けられている。基板回転軸２４の上下の高さ調節機構及び回転制御機構は公知のものを用いることができ詳細は省略する。
【００２１】
二重回転シャッタ機構３０は、基板ホルダ２０とスパッタ手段４０の間に配置されている。二重回転シャッタ機構３０は、回転軸を介して独立に回転制御可能なシャッタ板を上下方向に平行に２枚重ねた構造をしている。スパッタリングカソード４２側（ターゲット４３側）に配設されたシャッタ板が第１のシャッタ板３２であり、基板ホルダ２０側（基板２２側）に配設されたシャッタ板が第２のシャッタ板３４である。なお、ここで言う平行とは、実質的に平行な配置となるものを含むものとする。
【００２２】
回転軸３６は、外側に配設されたパイプ状部材（不図示）と、その内側の棒状部材（不図示）からなる二重構造を有しており、それぞれ独立に回転制御可能に構成されている。パイプ状部材は第１のシャッタ板３２、棒状部材は第２のシャッタ板３４にそれぞれ連結されている。回転軸３６の回転制御機構は公知のものを用いることができ詳細は省略する。
【００２３】
第１のシャッタ板３２及び第２のシャッタ板３４には、それぞれ所定部分に開口部３２ａ、３４ａが形成されている。例えば、第１のシャッタ板３２には、開口部（第１の開口部）３２ａが形成され、第２のシャッタ板３４には、開口部（第２の開口部）３４ａが形成されている。それぞれの開口部（第１の開口部３２ａ及び第２の開口部３４ａ）は、少なくとも１つのターゲット上に位置合わせ可能に形成されており、大きさはターゲットの直径と同等若しくはやや大きい程度である。なお、上記の開口部３２ａ、３４ａの位置や数は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２４】
第１の開口部３２ａおよび第２の開口部３４ａの縁部は、テーパ加工がそれぞれ施されていることが好ましい。テーパ加工を第１の開口部３２ａの縁部に施し、滑らかな湾曲形状にすることによって、その縁部へのスパッタ物質の付着量を軽減することができる。このため、第１の開口部３２ａの縁部に付着したスパッタ物質が剥離してターゲット４３上に落下することにより生じる異常放電やコンタミネーションなどを防止することができる。
【００２５】
また、第１のシャッタ板３２には、形成された第１の開口部３２ａを囲むように防着シールド（第２の防着シールド３７）を設けることが好ましい。
【００２６】
この第２の防着シールド３７は、下部側が内側若しくは外側に折れ曲がった断面略Ｌ字状に構成されており、この下部側が第１のシャッタ板３２に取り付けられている。第２の防着シールド３７の高さは任意であるが、第２のシャッタ板３４に接触せず、かつ、ターゲット前面領域のスパッタガスの移動を抑制することができる程度の隙間になるような寸法に設定されている。なお、本実施形態においては、第２の防着シールド３７と第２のシャッタ板３４との隙間はシャッタの回転に干渉しない最小の距離として調整されている。
【００２７】
また、第２の防着シールド３７は、第１の開口部３２ａの縁部から所定距離離間して取り付けられている。具体的には、第２の防着シールド３７は、スパッタリングカソード４２からの磁場の影響を避けるため、スパッタリングカソード４２と同等の直径を有するように構成されている。その大きさに応じて、第１の開口部３２ａの外周部（縁部）から第２の防着シールド３７の内側部分まで距離が決定されることになる。スパッタリングカソード４２からの磁場の影響としては、放電の不安定化などが挙げられる。
【００２８】
一方で、第１の開口部３２ａの縁部から第２の防着シールド３７の内側部分までの直近の距離は、第２の防着シールド３７の高さよりも長く設定されることが望ましい。このような寸法に設定することで、第２の防着シールド３７に付着した物質が剥離して、その一部が第１の開口部３２ａ側に倒れた場合にも、第１の開口部３２ａの内側に落下する確率を大幅に低減できる。すなわち、剥離した物質がターゲット４３上に付着することが原因で生じる異常放電やコンタミネーションなどを防止することができる。
【００２９】
本実施形態では、上述のいずれの条件も満たして第２の防着シールド３７が取り付けられている。
【００３０】
ここで、第１の開口部３２ａの縁部から第２の防着シールド３７の内側部分までの距離をさらに長く設定しても効果は変わらないが、第２の防着シールド３７の高さの２倍程度までとすることが望ましい。これは、第１のシャッタ板の他の開口部の周囲に設けられた隣接する第２の防着シールドとの接触を避けるためである。本実施形態においては、第２の防着シールドの高さは１３ｍｍであるのに対して、第１の開口部３２ａの縁部から第２の防着シールド３７の内側部分まで距離は１６ｍｍとして構成されている。
【００３１】
スパッタ手段４０は、真空容器１１の底面の所定位置に設置された複数のスパッタリングカソード４２と、スパッタ成膜に使用される物質を有するターゲット４３と、を主要な構成要素として備えている。ターゲット４３は、それぞれのスパッタリングカソード４２の上面に配置されたバッキングプレート４４上に固定されている。
【００３２】
本実施形態においては、４つのスパッタリングカソード４２を備えており、それぞれのスパッタリングカソード４２には、異なるスパッタ物質を備えたターゲット４３が設置されている。また、スパッタリングカソード４２としては、バッキングプレート４４の裏側に回転するマグネット４７を備えるマグネトロン電極が使用されている。
【００３３】
図２に示されているように、各スパッタリングカソード４２は、側面の周囲を略円筒形状の筒状部材４５によって囲まれ、さらに、バッキングプレート４４側の外周部分をリング状のカソードシールド４６に覆われている。スパッタリングカソード４２にターゲット４３が取り付けられた状態では、ターゲット４３の外周側を囲むように、ターゲット４３の上側面とほぼ段差がないようにカソードシールド４６が配置される。各スパッタリングカソード４２と各筒状部材４５、及び、各スパッタリングカソード４２と各カソードシールド４６の間には、それぞれ所定の隙間が形成されている。なお、本実施形態における筒状部材４５は、円筒形状であるが、スパッタリングカソードの周囲を囲む形状であれば上記形状に限られない。
【００３４】
任意の一つのスパッタリングカソード４２の実施形態について以下に説明する。筒状部材４５は、所定の隙間を有してスパッタリングカソード４２を覆うように配置された略円筒形状のステンレス製の部材である。上端部側はカソードシールド４６の外周側の縁部（外縁部分）に連結され、下端部側はスパッタリングカソード４２の側面、若しくは真空容器１１の底面に固定されて保持されている。筒状部材の内側面とスパッタリングカソード４２の側面との隙間は、シャッタの回転に干渉しない最小の距離として調整されている。
【００３５】
なお、筒状部材４５の下端部側は全周に亘り、スパッタリングカソード４２の側面、若しくは真空容器１１の底面に気密を保って固定されることが望ましい。
【００３６】
カソードシールド４６は、ターゲット４３と平行に配設された略リング状のステンレス製の部材であり、ターゲット４３の外周部分を一定距離の隙間を有して囲うように配設されている。カソードシールド４６の外側の縁部（外縁）は全周に亘り、筒状部材４５の上端部に接して気密に取り付けられている。カソードシールド４６の内周側の縁部（内縁部分）とターゲット４３の側面との隙間は、任意の距離とすることができるが、ターゲット４３の外周部分とは全周に亘って一定の距離を保って配設されることが望ましい。なお、上述した平行には、実質的な平行を含むものとし、一定距離には実質的に一定な距離を含むものとする。
【００３７】
後述するが、スパッタリングカソード４２と筒状部材４５の間、及び、スパッタリングカソード４２とカソードシールド４６の間に形成された隙間は、スパッタガスの導入路及びガス噴出口５４としての機能を有している。
【００３８】
本実施形態においては、カソードシールド４６は、ターゲット４３上面とほぼ面一に配設されているが、ターゲット４３よりもやや上方、若しくはターゲット４３の外縁部分の上部を覆うように配設することもできる。
【００３９】
また、特徴として、カソードシールド４６の上側（第１のシャッタ板３２側）には、第１の防着シールド３８が取り付けられている。第１の防着シールド３８は、カソードシールド４６と第１のシャッタ板３２との間に配置されている。第１の防着シールド３８は、下部側が内側若しくは外側に折れ曲がった断面略Ｌ字状に構成されており、この下部側がカソードシールド４６に取り付けられている。第１の防着シールド３８の高さは任意であるが、第１のシャッタ板３２に接触せず、かつ、ターゲット４３の前面領域からのスパッタガスの移動を抑制することができる程度の隙間になるような寸法に設定されている。
【００４０】
第１の防着シールド３８の直径は、第１のシャッタ板３２に形成された第１の開口部３２ａに合わせた大きさに設定されることが望ましい。これは、第１のシャッタ板３２にスパッタ物質が付着する面積を最小にするためである。
【００４１】
なお、上述の第１の防着シールド３８は、第１のシャッタ板３２の下面に取り付けられてもよい。さらに、筒状部材４５を第１のシャッタ板３２側に延設することで、第１の防着シールド３８に相当する部材を形成してもよい。いずれの場合にも、上述した、カソードシールド４６の上側に第１の防着シールド３８を取り付けた構成とほぼ同様の効果を奏する。
【００４２】
スパッタガス供給手段（不図示）は、スパッタガスの供給源としてのガスボンベ（不図示）と、スパッタガスを誘導する配管（不図示）と、ガス噴出口５４と、から少なくとも構成されている。なお、配管には不図示のバルブや流量調節器などが備えられている。ガスボンベから供給されたスパッタガスは、配管内を通って真空容器１１内に誘導され、ガス噴出口５４から噴出される。
【００４３】
ここで、図２に示されているように、本実施形態におけるガス噴出口５４は、上述したターゲット４３とカソードシールド４６との隙間として構成されている。また、配管はスパッタリングカソード４２と筒状部材４５との隙間にスパッタガスを導入するガス注入口５２に接続されている。すなわち、スパッタガスは配管を通って、ガス注入口５２からスパッタリングカソード４２と筒状部材４５との隙間に導入され、次に、ターゲット４３とカソードシールド４６の隙間（ガス噴出口５４）からターゲット４３前面の領域（プラズマ発生領域）に導入される。
【００４４】
スパッタガスが、スパッタリングカソード４２と筒状部材４５との隙間に導入されることで、ターゲット４３とカソードシールド４６との隙間（ガス噴出口５４）に供給されるガス圧を安定させることができる。すなわち、スパッタガス圧の揺らぎやガスの導入される位置による差をより小さくすることができる。これは、放電すべき箇所に選択的にガスを導入しており、また、ガス噴出口５４がリング状のため、円形のターゲットに効率的にガスが行き渡るためである。
【００４５】
なお、スパッタリングカソード４２と筒状部材４５との隙間を、ターゲット４３とカソードシールド４６との隙間よりも大きくすることで、スパッタガス圧をより安定させることができる。これは、スパッタガスを一旦貯蔵することで緩衝作用が大きくなるためである。
【００４６】
以上説明したように、スパッタガスを、ターゲット４３とカソードシールド４６との隙間（ガス噴出口５４）を通してターゲット４３前面に導入することで、ターゲット４３外縁の全周からターゲット４３前面の領域に向かってリング状に満遍なくスパッタガスを供給し、この領域のスパッタガス圧を安定化させることができる。さらに、第１の防着シールド３８及び第２の防着シールド３７によって、スパッタガスがターゲット４３前面の領域から流出する量を規制することができる。このため、ターゲット４３の前面領域でのスパッタガス圧力を、ターゲット４３から離れた真空容器１１内のスパッタガス圧よりも高くすることができる。したがって、より安定した放電と放電トリガー（着火性）を有するスパッタリング装置１を提供することができる。ここで、ターゲット４３の前面領域、及び、スパッタリングカソード４２のシャッタ板側前面領域とは、ターゲット４３の基板２２側のプラズマが発生する領域を示すものとする。
【００４７】
なお、第２の防着シールド３７が取り付けられた第１のシャッタ板３２と第２のシャッタ板３４とを予め組み付けてユニット化した状態で二重回転シャッタユニット（二重回転シャッタ３０）を構成すると好適である。ユニット化により、スパッタリング装置１に組み付ける際に、第１のシャッタ板３２と第２のシャッタ板３４との隙間量の調整など位置決めを容易に行うことができる。すなわち、メンテナンス性や組み付け精度の向上を図ることができる。
【００４８】
これより、本実施形態のスパッタリング装置１の動作及び効果について説明する。
【００４９】
まず、プリスパッタは、プリスパッタを行うターゲット４３の位置に、第１のシャッタ板３２に設けられた第１の開口部３２ａを合わせ、第２のシャッタ板３４に設けられた第２の開口部３４ａとは合わせない状態で行う。すなわち、ターゲット４３の前面領域は、第１の防着シールド３８と、第２の防着シールド３７と、第２のシャッタ板３４とによって囲まれている。ターゲット４３の外周部のガス噴出口５４からスパッタガスが導入されるため、ターゲット４３の前面領域でスパッタガス圧力が上昇しやすく、着火及び放電が容易となる。
【００５０】
このプリスパッタによりスパッタされた物質は、第１の防着シールド３８と第２の防着シールド３７によって、隣接するターゲット４３への回り込みを防止される。したがって、ターゲット４３間のクロスコンタミネーションの防止を図ることができる。なお、プリスパッタ時に、一つのターゲット４３の上側には第２のシャッタ板３４の同一位置が配置されるように制御される。すなわち、プリスパッタ時、それぞれのターゲットには、第２のシャッタ板３４の予め決められたそれぞれの領域が対向して配設される。プリスパッタ時に、それぞれのターゲット４３の上側に位置した第２のシャッタ板３４の下面には、それぞれのターゲットに取り付けられた物質が付着するため、コンタミネーションを避けるためである。
【００５１】
次に、本スパッタは、スパッタ（本スパッタ）を行うターゲット４３の位置に、第１のシャッタ板３２に設けられた第１の開口部３２ａと、第２のシャッタ板３４に設けられた第２の開口部３４ａの位置をいずれも合わせた状態で行う。すなわち、ターゲット４３の前面領域は、第１の防着シールド３８と、第２の防着シールド３７によって側面方向は囲まれるが、基板２２側は開口された状態となっている。ここでも、ターゲット４３の外周部のガス噴射口５４からスパッタガスが導入されるため、ターゲット４３の前面領域でスパッタガス圧力が上昇しやすく、着火及び放電（特に低圧放電）が容易となっている。
【００５２】
また、本スパッタによりスパッタされた物質も、第１の防着シールド３８と第２の防着シールド３７によって、隣接するターゲット４３への回り込みが防止されているため、ターゲット４３間のクロスコンタミネーションが生じることがない。
【００５３】
なお、複数のターゲット４３を同時にスパッタする場合は、第１のシャッタ板３２及び第２のシャッタ板３４に形成された開口部の配置と数を変更することで、上述の状態になるように対応することができる。
【００５４】
上述のように、本実施形態のスパッタリング装置１によれば、第１のシャッタ板３２若しくはカソードシールド４６に設けられた、第１の防着シールド３８及び第２の防着シールド３７の少なくともどちらかによって、ターゲット４３前面のプラズマが発生する領域からスパッタガスやスパッタ物質が移動する隙間を狭くすることができる。
【００５５】
そのため、プリスパッタ及び本スパッタ中のスパッタ物質の周囲への回り込みを防ぎ、さらに、ターゲット４３の前面領域でのスパッタガス圧力を安定化させることができる。したがって、回り込み量の多い物質（Ａｕなど）をスパッタした場合であってもターゲット４３間のクロスコンタミネーションを防止するとともに、安定した放電と良好な着火性を得ることが可能である。
【００５６】
また、ターゲット４３の外周部分と略リング状のカソードシールド４６との隙間を通ってスパッタガスがターゲット４３前面の領域に導入されるように構成されることで、ターゲット４３前面の領域に満遍なくスパッタガスを供給しつつ、スパッタガス圧を安定化させることができる。さらに、ターゲット４３前面の領域でのスパッタガス圧力を、ターゲット４３から離れた真空容器１１内のスパッタガス圧よりも高くすることができる。特にガス供給口（ガス噴出口５４）がターゲット４３に近いことで、一時的な高圧力が必要なトリガー時に、高いスパッタガス圧を得られる。また低圧から高圧まで、幅広いスパッタガス圧力の範囲で常に安定した放電を得ることができる。したがって、より安定した放電と良好な着火性を得ることが可能である。
【００５７】
本実施形態のスパッタリング装置１は、二重回転シャッタ機構３０を備えることで、個々のスパッタリングカソード４３に個別にシャッタを設ける構造（個別シャッタ構造）よりも小型化かつ低コスト化を実現することができる。個別シャッタ構造のようにシャッタオープンした時に、シャッタ板を逃がす場所が不要であり、また、シャッタ毎に回転導入機構を設ける必要がないためである。
【００５８】
また、本実施形態では第１のシャッタ板と第２のシャッタ板にそれぞれ防着シールドが設けられているが、本発明の効果は第１のシャッタ板のみに防着シールドを設ける場合でも十分に得ることが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の製造において有用な構造を有するスパッタリング装置及びスパッタリング方法並びに二重回転シャッタユニットに係り、特に、複数のターゲットを備えるスパッタリング装置及び該スパッタリング装置に取り付ける二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置として、それぞれ独立に回転制御された２つのシャッタを組み合わせて構成された二重回転シャッタ機構を用いて、真空容器内に配置された複数のターゲットからスパッタするターゲットを選択するように構成されたスパッタリング装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のスパッタリング装置（多元スパッタ成膜装置）は、単一の真空容器内に配置された４つのターゲットと、独立に回転しかつ開口部が形成された２つのシャッタ板とを有する二重回転シャッタ機構とを備えている。この二重回転シャッタ機構によって、第１のシャッタ板に形成された開口部の位置と、第２のシャッタ板に形成された開口部の位置とを組み合わせてターゲットを選択し、選択されたターゲットに対して放電を継続して行う。以上のようにプリスパッタ工程と本スパッタ工程を行うことによって、基板に成膜することができる。
【０００４】
このスパッタリング装置によれば、スパッタ対象として選択されたターゲットの上に他のターゲットの物質が堆積した箇所が存在しないように第１のシャッタ板の回転動作が制御され、これによりプリスパッタ時にターゲットの表面に他のターゲット物質が付着するのを防止できる。したがって、本スパッタ時にクロスコンタミネーションの発生を防止することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５６１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の２重回転シャッタ機構においても、スパッタ材料や放電条件によっては、クロスコンタミネーションが生じる可能性があった。例えば、スパッタする材料として回り込み量の大きい金（Ａｕ）などを選択した場合には、トレイホルダや近接のスパッタリングカソードにもＡｕが回り込んで膜を形成するおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献１のスパッタリング装置は、スパッタガス導入口がスパッタリングカソード（ターゲット）から遠い位置に配設されていたため、放電トリガー時にターゲット近傍のスパッタガス圧力が高くなりにくい。その結果として、放電しにくい若しくは低圧放電が安定しにくいという不都合があった。また、カソードの場所によって放電圧力に違いが出る可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、スパッタ物質の回り込みを防ぐことで、より確実にクロスコンタミネーションの防止を図ることができるスパッタリング装置及びこのようなスパッタリング装置に取り付ける二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、安定した放電と放電トリガーを得ることができるスパッタリング装置及びこのようなスパッタリング装置に取り付ける二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法を提供することにある。
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、従来の二重回転シャッタ機構のシャッタ板上に防着シールドを設けることでターゲットのクロスコンタミネーションを防ぐとともに、スパッタガスのガス圧を安定化させることができるという新たな知見を得て本発明を完成させた。
【００１１】
本発明にかかるスパッタリング装置は、真空容器内に設けられた複数のスパッタリングカソードと、
前記スパッタリングカソードに対向してそれぞれ独立に回転可能に配設され、かつ開口部がそれぞれ予め決められた位置に少なくとも１つが形成された第１のシャッタ板及び該第１のシャッタ板よりも前記スパッタリングカソードから遠い位置にある第２のシャッタ板を有する二重回転シャッタ機構と、
前記スパッタリングカソードと前記第１のシャッタ板の間に配設され、前記スパッタリングカソードの前記第１のシャッタ板側の前面領域の側面を囲む第１の防着シールドと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ターゲット前面のプラズマ発生領域からスパッタガスやスパッタ物質が移動する隙間を狭くすることができる。そのため、プリスパッタ及び本スパッタ中のスパッタ物質の周囲への回り込みを防ぎ、さらに、ターゲット前面のプラズマ発生領域でのスパッタガス圧力を安定化させることができる。したがって、ターゲット間のクロスコンタミネーションの防止を図るとともに、安定した放電と良好な着火性を有するスパッタリング装置及びこのようなスパッタリング装置に取り付ける二重回転シャッタユニット並びにスパッタリング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】スパッタリング装置の断面概略図である。
【図２】スパッタリングカソード周辺を拡大して示した説明図である。
【図３】スパッタリングカソード周辺を拡大して示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００１５】
図１〜図３は本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置（多元スパッタ成膜装置）について説明した図であり、図１はスパッタリング装置の断面概略図、図２はスパッタリングカソード周辺を拡大して示した説明図、図３はスパッタリングカソード周辺を拡大して示した斜視図である。なお、ここでは図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略している。
【００１６】
本発明のスパッタリング装置は、１つのスパッタ成膜チャンバ（真空容器）内に材質の異なる複数のターゲットとスパッタリングカソードとを備え、基板上に異なる材質の膜を順次に堆積して多層膜を形成するスパッタリング装置である。このスパッタリング装置１では、ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子からなる磁気ヘッドやＭＲＡＭなどの生産において必要とされる多層膜を、１つの真空容器内において基板上の最下層から最上層まで中断することなく連続的にスパッタ成膜することができ、磁性膜を効率よく堆積させることができる。
【００１７】
以下、スパッタリング装置１の一実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のスパッタリング装置１は、真空容器１１と、基板ホルダ２０と、二重回転シャッタ機構３０と、スパッタ手段４０と、スパッタガス供給手段（不図示）と、を主要な構成要素としている。なお、図１のスパッタリング装置１では、基板２２が上側、スパッタ手段４０が下側に配置されているが、基板２２とスパッタ手段４０の上下位置関係を入れ替えた配置としても本発明が適用可能であることはもちろんである。
【００１８】
真空容器１１は、公知のスパッタリング装置で通常用いられるようなステンレス製若しくはアルミニウム合金製で、ほぼ直方体形状をした気密な中空体である。真空容器１１の側面には、基板２２（基板搬送トレイ）の出し入れを行うためのロードロック室（不図示）がゲートバルブ（不図示）を介して接続されている。
【００１９】
また、真空容器１１の底面付近には排気口１３が形成されている。排気口１３には、ドライポンプやクライオポンプ、若しくはターボ分子ポンプなどの真空ポンプが接続され、処理容器１１内を１０−５〜１０−７Ｐａ程度まで排気することが可能である。
【００２０】
基板ホルダ２０は、その下面側に基板２２を保持することができる台状の部材であり、不図示のチャックや基板搬送トレイを用いて基板２２を保持することができる。基板ホルダ２０は、真空容器１１の上部に上下動及び回転制御可能に気密を保ちつつ支持された基板回転軸２４に取り付けられている。基板回転軸２４の上下の高さ調節機構及び回転制御機構は公知のものを用いることができ詳細は省略する。
【００２１】
二重回転シャッタ機構３０は、基板ホルダ２０とスパッタ手段４０の間に配置されている。二重回転シャッタ機構３０は、回転軸を介して独立に回転制御可能なシャッタ板を上下方向に平行に２枚重ねた構造をしている。スパッタリングカソード４２側（ターゲット４３側）に配設されたシャッタ板が第１のシャッタ板３２であり、基板ホルダ２０側（基板２２側）に配設されたシャッタ板が第２のシャッタ板３４である。なお、ここで言う平行とは、実質的に平行な配置となるものを含むものとする。
【００２２】
回転軸３６は、外側に配設されたパイプ状部材（不図示）と、その内側の棒状部材（不図示）からなる二重構造を有しており、それぞれ独立に回転制御可能に構成されている。パイプ状部材は第１のシャッタ板３２、棒状部材は第２のシャッタ板３４にそれぞれ連結されている。回転軸３６の回転制御機構は公知のものを用いることができ詳細は省略する。
【００２３】
第１のシャッタ板３２及び第２のシャッタ板３４には、それぞれ所定部分に開口部３２ａ、３４ａが形成されている。例えば、第１のシャッタ板３２には、開口部（第１の開口部）３２ａが形成され、第２のシャッタ板３４には、開口部（第２の開口部）３４ａが形成されている。それぞれの開口部（第１の開口部３２ａ及び第２の開口部３４ａ）は、少なくとも１つのターゲット上に位置合わせ可能に形成されており、大きさはターゲットの直径と同等若しくはやや大きい程度である。なお、上記の開口部３２ａ、３４ａの位置や数は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２４】
第１の開口部３２ａおよび第２の開口部３４ａの縁部は、テーパ加工がそれぞれ施されていることが好ましい。テーパ加工を第１の開口部３２ａの縁部に施し、滑らかな湾曲形状にすることによって、その縁部へのスパッタ物質の付着量を軽減することができる。このため、第１の開口部３２ａの縁部に付着したスパッタ物質が剥離してターゲット４３上に落下することにより生じる異常放電やコンタミネーションなどを防止することができる。
【００２５】
また、第１のシャッタ板３２には、形成された第１の開口部３２ａを囲むように防着シールド（第２の防着シールド３７）を設けることが好ましい。
【００２６】
この第２の防着シールド３７は、下部側が内側若しくは外側に折れ曲がった断面略Ｌ字状に構成されており、この下部側が第１のシャッタ板３２に取り付けられている。第２の防着シールド３７の高さは任意であるが、第２のシャッタ板３４に接触せず、かつ、ターゲット前面領域のスパッタガスの移動を抑制することができる程度の隙間になるような寸法に設定されている。なお、本実施形態においては、第２の防着シールド３７と第２のシャッタ板３４との隙間はシャッタの回転に干渉しない最小の距離として調整されている。
【００２７】
また、第２の防着シールド３７は、第１の開口部３２ａの縁部から所定距離離間して取り付けられている。具体的には、第２の防着シールド３７は、スパッタリングカソード４２からの磁場の影響を避けるため、スパッタリングカソード４２と同等の直径を有するように構成されている。その大きさに応じて、第１の開口部３２ａの外周部（縁部）から第２の防着シールド３７の内側部分まで距離が決定されることになる。スパッタリングカソード４２からの磁場の影響としては、放電の不安定化などが挙げられる。
【００２８】
一方で、第１の開口部３２ａの縁部から第２の防着シールド３７の内側部分までの直近の距離は、第２の防着シールド３７の高さよりも長く設定されることが望ましい。このような寸法に設定することで、第２の防着シールド３７に付着した物質が剥離して、その一部が第１の開口部３２ａ側に倒れた場合にも、第１の開口部３２ａの内側に落下する確率を大幅に低減できる。すなわち、剥離した物質がターゲット４３上に付着することが原因で生じる異常放電やコンタミネーションなどを防止することができる。
【００２９】
本実施形態では、上述のいずれの条件も満たして第２の防着シールド３７が取り付けられている。
【００３０】
ここで、第１の開口部３２ａの縁部から第２の防着シールド３７の内側部分までの距離をさらに長く設定しても効果は変わらないが、第２の防着シールド３７の高さの２倍程度までとすることが望ましい。これは、第１のシャッタ板の他の開口部の周囲に設けられた隣接する第２の防着シールドとの接触を避けるためである。本実施形態においては、第２の防着シールドの高さは１３ｍｍであるのに対して、第１の開口部３２ａの縁部から第２の防着シールド３７の内側部分まで距離は１６ｍｍとして構成されている。
【００３１】
スパッタ手段４０は、真空容器１１の底面の所定位置に設置された複数のスパッタリングカソード４２と、スパッタ成膜に使用される物質を有するターゲット４３と、を主要な構成要素として備えている。ターゲット４３は、それぞれのスパッタリングカソード４２の上面に配置されたバッキングプレート４４上に固定されている。
【００３２】
本実施形態においては、４つのスパッタリングカソード４２を備えており、それぞれのスパッタリングカソード４２には、異なるスパッタ物質を備えたターゲット４３が設置されている。また、スパッタリングカソード４２としては、バッキングプレート４４の裏側に回転するマグネット４７を備えるマグネトロン電極が使用されている。
【００３３】
図２に示されているように、各スパッタリングカソード４２は、側面の周囲を略円筒形状の筒状部材４５によって囲まれ、さらに、バッキングプレート４４側の外周部分をリング状のカソードシールド４６に覆われている。スパッタリングカソード４２にターゲット４３が取り付けられた状態では、ターゲット４３の外周側を囲むように、ターゲット４３の上側面とほぼ段差がないようにカソードシールド４６が配置される。各スパッタリングカソード４２と各筒状部材４５、及び、各スパッタリングカソード４２と各カソードシールド４６の間には、それぞれ所定の隙間が形成されている。なお、本実施形態における筒状部材４５は、円筒形状であるが、スパッタリングカソードの周囲を囲む形状であれば上記形状に限られない。
【００３４】
任意の一つのスパッタリングカソード４２の実施形態について以下に説明する。筒状部材４５は、所定の隙間を有してスパッタリングカソード４２を覆うように配置された略円筒形状のステンレス製の部材である。上端部側はカソードシールド４６の外周側の縁部（外縁部分）に連結され、下端部側はスパッタリングカソード４２の側面、若しくは真空容器１１の底面に固定されて保持されている。筒状部材の内側面とスパッタリングカソード４２の側面との隙間は、シャッタの回転に干渉しない最小の距離として調整されている。
【００３５】
なお、筒状部材４５の下端部側は全周に亘り、スパッタリングカソード４２の側面、若しくは真空容器１１の底面に気密を保って固定されることが望ましい。
【００３６】
カソードシールド４６は、ターゲット４３と平行に配設された略リング状のステンレス製の部材であり、ターゲット４３の外周部分を一定距離の隙間を有して囲うように配設されている。カソードシールド４６の外側の縁部（外縁）は全周に亘り、筒状部材４５の上端部に接して気密に取り付けられている。カソードシールド４６の内周側の縁部（内縁部分）とターゲット４３の側面との隙間は、任意の距離とすることができるが、ターゲット４３の外周部分とは全周に亘って一定の距離を保って配設されることが望ましい。なお、上述した平行には、実質的な平行を含むものとし、一定距離には実質的に一定な距離を含むものとする。
【００３７】
後述するが、スパッタリングカソード４２と筒状部材４５の間、及び、スパッタリングカソード４２とカソードシールド４６の間に形成された隙間は、スパッタガスの導入路及びガス噴出口５４としての機能を有している。
【００３８】
本実施形態においては、カソードシールド４６は、ターゲット４３上面とほぼ面一に配設されているが、ターゲット４３よりもやや上方、若しくはターゲット４３の外縁部分の上部を覆うように配設することもできる。
【００３９】
また、特徴として、カソードシールド４６の上側（第１のシャッタ板３２側）には、第１の防着シールド３８が取り付けられている。第１の防着シールド３８は、カソードシールド４６と第１のシャッタ板３２との間に配置されている。第１の防着シールド３８は、下部側が内側若しくは外側に折れ曲がった断面略Ｌ字状に構成されており、この下部側がカソードシールド４６に取り付けられている。第１の防着シールド３８の高さは任意であるが、第１のシャッタ板３２に接触せず、かつ、ターゲット４３の前面領域からのスパッタガスの移動を抑制することができる程度の隙間になるような寸法に設定されている。
【００４０】
第１の防着シールド３８の直径は、第１のシャッタ板３２に形成された第１の開口部３２ａに合わせた大きさに設定されることが望ましい。これは、第１のシャッタ板３２にスパッタ物質が付着する面積を最小にするためである。
【００４１】
なお、上述の第１の防着シールド３８は、第１のシャッタ板３２の下面に取り付けられてもよい。さらに、筒状部材４５を第１のシャッタ板３２側に延設することで、第１の防着シールド３８に相当する部材を形成してもよい。いずれの場合にも、上述した、カソードシールド４６の上側に第１の防着シールド３８を取り付けた構成とほぼ同様の効果を奏する。
【００４２】
スパッタガス供給手段（不図示）は、スパッタガスの供給源としてのガスボンベ（不図示）と、スパッタガスを誘導する配管（不図示）と、ガス噴出口５４と、から少なくとも構成されている。なお、配管には不図示のバルブや流量調節器などが備えられている。ガスボンベから供給されたスパッタガスは、配管内を通って真空容器１１内に誘導され、ガス噴出口５４から噴出される。
【００４３】
ここで、図２に示されているように、本実施形態におけるガス噴出口５４は、上述したターゲット４３とカソードシールド４６との隙間として構成されている。また、配管はスパッタリングカソード４２と筒状部材４５との隙間にスパッタガスを導入するガス注入口５２に接続されている。すなわち、スパッタガスは配管を通って、ガス注入口５２からスパッタリングカソード４２と筒状部材４５との隙間に導入され、次に、ターゲット４３とカソードシールド４６の隙間（ガス噴出口５４）からターゲット４３前面の領域（プラズマ発生領域）に導入される。
【００４４】
スパッタガスが、スパッタリングカソード４２と筒状部材４５との隙間に導入されることで、ターゲット４３とカソードシールド４６との隙間（ガス噴出口５４）に供給されるガス圧を安定させることができる。すなわち、スパッタガス圧の揺らぎやガスの導入される位置による差をより小さくすることができる。これは、放電すべき箇所に選択的にガスを導入しており、また、ガス噴出口５４がリング状のため、円形のターゲットに効率的にガスが行き渡るためである。
【００４５】
なお、スパッタリングカソード４２と筒状部材４５との隙間を、ターゲット４３とカソードシールド４６との隙間よりも大きくすることで、スパッタガス圧をより安定させることができる。これは、スパッタガスを一旦貯蔵することで緩衝作用が大きくなるためである。
【００４６】
以上説明したように、スパッタガスを、ターゲット４３とカソードシールド４６との隙間（ガス噴出口５４）を通してターゲット４３前面に導入することで、ターゲット４３外縁の全周からターゲット４３前面の領域に向かってリング状に満遍なくスパッタガスを供給し、この領域のスパッタガス圧を安定化させることができる。さらに、第１の防着シールド３８及び第２の防着シールド３７によって、スパッタガスがターゲット４３前面の領域から流出する量を規制することができる。このため、ターゲット４３の前面領域でのスパッタガス圧力を、ターゲット４３から離れた真空容器１１内のスパッタガス圧よりも高くすることができる。したがって、より安定した放電と放電トリガー（着火性）を有するスパッタリング装置１を提供することができる。ここで、ターゲット４３の前面領域、及び、スパッタリングカソード４２のシャッタ板側前面領域とは、ターゲット４３の基板２２側のプラズマが発生する領域を示すものとする。
【００４７】
なお、第２の防着シールド３７が取り付けられた第１のシャッタ板３２と第２のシャッタ板３４とを予め組み付けてユニット化した状態で二重回転シャッタユニット（二重回転シャッタ３０）を構成すると好適である。ユニット化により、スパッタリング装置１に組み付ける際に、第１のシャッタ板３２と第２のシャッタ板３４との隙間量の調整など位置決めを容易に行うことができる。すなわち、メンテナンス性や組み付け精度の向上を図ることができる。
【００４８】
これより、本実施形態のスパッタリング装置１の動作及び効果について説明する。
【００４９】
まず、プリスパッタは、プリスパッタを行うターゲット４３の位置に、第１のシャッタ板３２に設けられた第１の開口部３２ａを合わせ、第２のシャッタ板３４に設けられた第２の開口部３４ａとは合わせない状態で行う。すなわち、ターゲット４３の前面領域は、第１の防着シールド３８と、第２の防着シールド３７と、第２のシャッタ板３４とによって囲まれている。ターゲット４３の外周部のガス噴出口５４からスパッタガスが導入されるため、ターゲット４３の前面領域でスパッタガス圧力が上昇しやすく、着火及び放電が容易となる。
【００５０】
このプリスパッタによりスパッタされた物質は、第１の防着シールド３８と第２の防着シールド３７によって、隣接するターゲット４３への回り込みを防止される。したがって、ターゲット４３間のクロスコンタミネーションの防止を図ることができる。なお、プリスパッタ時に、一つのターゲット４３の上側には第２のシャッタ板３４の同一位置が配置されるように制御される。すなわち、プリスパッタ時、それぞれのターゲットには、第２のシャッタ板３４の予め決められたそれぞれの領域が対向して配設される。プリスパッタ時に、それぞれのターゲット４３の上側に位置した第２のシャッタ板３４の下面には、それぞれのターゲットに取り付けられた物質が付着するため、コンタミネーションを避けるためである。
【００５１】
次に、本スパッタは、スパッタ（本スパッタ）を行うターゲット４３の位置に、第１のシャッタ板３２に設けられた第１の開口部３２ａと、第２のシャッタ板３４に設けられた第２の開口部３４ａの位置をいずれも合わせた状態で行う。すなわち、ターゲット４３の前面領域は、第１の防着シールド３８と、第２の防着シールド３７によって側面方向は囲まれるが、基板２２側は開口された状態となっている。ここでも、ターゲット４３の外周部のガス噴射口５４からスパッタガスが導入されるため、ターゲット４３の前面領域でスパッタガス圧力が上昇しやすく、着火及び放電（特に低圧放電）が容易となっている。
【００５２】
また、本スパッタによりスパッタされた物質も、第１の防着シールド３８と第２の防着シールド３７によって、隣接するターゲット４３への回り込みが防止されているため、ターゲット４３間のクロスコンタミネーションが生じることがない。
【００５３】
なお、複数のターゲット４３を同時にスパッタする場合は、第１のシャッタ板３２及び第２のシャッタ板３４に形成された開口部の配置と数を変更することで、上述の状態になるように対応することができる。
【００５４】
上述のように、本実施形態のスパッタリング装置１によれば、第１のシャッタ板３２若しくはカソードシールド４６に設けられた、第１の防着シールド３８及び第２の防着シールド３７の少なくともどちらかによって、ターゲット４３前面のプラズマが発生する領域からスパッタガスやスパッタ物質が移動する隙間を狭くすることができる。
【００５５】
そのため、プリスパッタ及び本スパッタ中のスパッタ物質の周囲への回り込みを防ぎ、さらに、ターゲット４３の前面領域でのスパッタガス圧力を安定化させることができる。したがって、回り込み量の多い物質（Ａｕなど）をスパッタした場合であってもターゲット４３間のクロスコンタミネーションを防止するとともに、安定した放電と良好な着火性を得ることが可能である。
【００５６】
また、ターゲット４３の外周部分と略リング状のカソードシールド４６との隙間を通ってスパッタガスがターゲット４３前面の領域に導入されるように構成されることで、ターゲット４３前面の領域に満遍なくスパッタガスを供給しつつ、スパッタガス圧を安定化させることができる。さらに、ターゲット４３前面の領域でのスパッタガス圧力を、ターゲット４３から離れた真空容器１１内のスパッタガス圧よりも高くすることができる。特にガス供給口（ガス噴出口５４）がターゲット４３に近いことで、一時的な高圧力が必要なトリガー時に、高いスパッタガス圧を得られる。また低圧から高圧まで、幅広いスパッタガス圧力の範囲で常に安定した放電を得ることができる。したがって、より安定した放電と良好な着火性を得ることが可能である。
【００５７】
本実施形態のスパッタリング装置１は、二重回転シャッタ機構３０を備えることで、個々のスパッタリングカソード４３に個別にシャッタを設ける構造（個別シャッタ構造）よりも小型化かつ低コスト化を実現することができる。個別シャッタ構造のようにシャッタオープンした時に、シャッタ板を逃がす場所が不要であり、また、シャッタ毎に回転導入機構を設ける必要がないためである。
【００５８】
また、本実施形態では第１のシャッタ板と第２のシャッタ板にそれぞれ防着シールドが設けられているが、本発明の効果は第１のシャッタ板のみに防着シールドを設ける場合でも十分に得ることが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に設けられた複数のスパッタリングカソードと、
前記スパッタリングカソードに対向してそれぞれ独立に回転可能に配設され、かつ開口部がそれぞれ予め決められた位置に少なくとも１つが形成された第１のシャッタ板及び該第１のシャッタ板よりも前記スパッタリングカソードから遠い位置にある第２のシャッタ板を有する二重回転シャッタ機構と、
前記スパッタリングカソードと前記第１のシャッタ板の間に配設され、前記スパッタリングカソードの前記第１のシャッタ板側の前面領域の側面を囲む第１の防着シールドと、を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記第１のシャッタ板の前記第２のシャッタ板側には、該第１のシャッタ板の開口部の周囲を囲む第２の防着シールドが取り付けられてい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】
前記第２の防着シールドは、前記スパッタリングカソードと等しい直径を有するように構成されてい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】
前記スパッタリングカソードは、
ターゲットの外周部分を予め決められた間隔の隙間を有して囲うように配設されたカソードシールドと、前記カソードシールドに連結されかつ前記スパッタリングカソードの側面周囲を予め決められた隙間を有して囲む筒状部材と、を備え、
前記スパッタリングカソードと前記筒状部材との隙間及び前記ターゲットと前記カソードシールドとの隙間を通って、スパッタガスがターゲット前面に導入可能に構成されてい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】
前記第１の防着シールドは、前記カソードシールドの前記第１のシャッタ板側に取り付けられ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。
【請求項６】
前記第１のシャッタ板の開口部の縁部にテーパ加工が施されてい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７】
二重回転シャッタユニットであって、
真空容器内に設けられたスパッタリングカソードに対向してそれぞれ独立に回転可能に配設され、かつ開口部がそれぞれ予め決められた位置に少なくとも１つは形成された第１のシャッタ板及び該第１のシャッタ板よりも前記スパッタリングカソードから遠い位置にある第２のシャッタ板を有し、
前記第１のシャッタ板の前記第２のシャッタ板側には、該第１のシャッタ板の開口部の周囲を囲む第２の防着シールドが取り付けられていることを特徴とする二重回転シャッタユニット。
【請求項８】
真空容器内に設けられた複数のスパッタリングカソードと、前記スパッタリングカソードに対向してそれぞれ独立に回転可能に配設され、かつ開口部がそれぞれ予め決められた位置に少なくとも１つが形成された第１のシャッタ板及び該第１のシャッタ板よりも前記スパッタリングカソードから遠い位置にある第２のシャッタ板を有する二重回転シャッタ機構とを有し、前記スパッタリングカソードと前記第１のシャッタ板の間に、前記スパッタリングカソードの前記第１のシャッタ板側の前面領域の側面を囲む第１の防着シールドが設けられており、かつ前記第１のシャッタ板の前記第２のシャッタ板側には、それらのシャッタ板間の開口部の周囲を囲む第２の防着シールドが設けられているスパッタリング装置で実行されるスパッタリング方法であって、
前記スパッタリングカソードの前記第１のシャッタ板側の前面領域に、前記第１のシャッタ板の開口部を位置させる一方で、前記第２のシャッタ板の開口部は位置させない構成でスパッタガスを導入しながら放電を行うプリスパッタ工程と、
前記シャッタ板側の前面領域に、前記第１のシャッタ板の開口部を位置させかつ前記第２のシャッタ板の開口部も位置させる構成でスパッタガスを導入しながら放電を行う本スパッタ工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項１】
真空容器内に設けられた複数のスパッタリングカソードと、
前記スパッタリングカソードに対向してそれぞれ独立に回転可能に配設され、かつ開口部がそれぞれ予め決められた位置に少なくとも１つが形成された第１のシャッタ板及び該第１のシャッタ板よりも前記スパッタリングカソードから遠い位置にある第２のシャッタ板を有する二重回転シャッタ機構と、
前記スパッタリングカソードと前記第１のシャッタ板の間に配設され、前記スパッタリングカソードの前記第１のシャッタ板側の前面領域の側面を囲む第１の防着シールドと、を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記第１のシャッタ板の前記第２のシャッタ板側には、該第１のシャッタ板の開口部の周囲を囲む第２の防着シールドが取り付けられてい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】
前記第２の防着シールドは、前記スパッタリングカソードと等しい直径を有するように構成されてい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】
前記スパッタリングカソードは、
ターゲットの外周部分を予め決められた間隔の隙間を有して囲うように配設されたカソードシールドと、前記カソードシールドに連結されかつ前記スパッタリングカソードの側面周囲を予め決められた隙間を有して囲む筒状部材と、を備え、
前記スパッタリングカソードと前記筒状部材との隙間及び前記ターゲットと前記カソードシールドとの隙間を通って、スパッタガスがターゲット前面に導入可能に構成されてい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】
前記第１の防着シールドは、前記カソードシールドの前記第１のシャッタ板側に取り付けられ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。
【請求項６】
前記第１のシャッタ板の開口部の縁部にテーパ加工が施されてい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７】
二重回転シャッタユニットであって、
真空容器内に設けられたスパッタリングカソードに対向してそれぞれ独立に回転可能に配設され、かつ開口部がそれぞれ予め決められた位置に少なくとも１つは形成された第１のシャッタ板及び該第１のシャッタ板よりも前記スパッタリングカソードから遠い位置にある第２のシャッタ板を有し、
前記第１のシャッタ板の前記第２のシャッタ板側には、該第１のシャッタ板の開口部の周囲を囲む第２の防着シールドが取り付けられていることを特徴とする二重回転シャッタユニット。
【請求項８】
真空容器内に設けられた複数のスパッタリングカソードと、前記スパッタリングカソードに対向してそれぞれ独立に回転可能に配設され、かつ開口部がそれぞれ予め決められた位置に少なくとも１つが形成された第１のシャッタ板及び該第１のシャッタ板よりも前記スパッタリングカソードから遠い位置にある第２のシャッタ板を有する二重回転シャッタ機構とを有し、前記スパッタリングカソードと前記第１のシャッタ板の間に、前記スパッタリングカソードの前記第１のシャッタ板側の前面領域の側面を囲む第１の防着シールドが設けられており、かつ前記第１のシャッタ板の前記第２のシャッタ板側には、それらのシャッタ板間の開口部の周囲を囲む第２の防着シールドが設けられているスパッタリング装置で実行されるスパッタリング方法であって、
前記スパッタリングカソードの前記第１のシャッタ板側の前面領域に、前記第１のシャッタ板の開口部を位置させる一方で、前記第２のシャッタ板の開口部は位置させない構成でスパッタガスを導入しながら放電を行うプリスパッタ工程と、
前記シャッタ板側の前面領域に、前記第１のシャッタ板の開口部を位置させかつ前記第２のシャッタ板の開口部も位置させる構成でスパッタガスを導入しながら放電を行う本スパッタ工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２０９４６３（Ｐ２０１０−２０９４６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５２１６（Ｐ２０１０−２５２１６）
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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