スパッタリング装置
【課題】 基板全面に亘って反応ガスを略均等に供給し、膜厚分布や比抵抗値などの膜質を基板全面で略均一にできる簡単な構成のスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】 スパッタ室１１ａ内に所定の間隔を置いて並設した複数枚のターゲット４１と、各ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源Ｅと、スパッタ室へのスパッタガス及び反応ガスの導入を可能とするガス導入手段８とを備え、反応ガスを導入するガス導入手段は、少なくとも１本のガス供給管８４を有し、このガス供給管は、並設した各ターゲットの背面側で各ターゲットから離間させて配置されると共に、反応ガスを噴射する噴射口８４ａが形成されている。ターゲット相互間の各間隙を通って流れる前記反応ガス流量の調整を可能とする調節手段９が設けられている。
【解決手段】 スパッタ室１１ａ内に所定の間隔を置いて並設した複数枚のターゲット４１と、各ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源Ｅと、スパッタ室へのスパッタガス及び反応ガスの導入を可能とするガス導入手段８とを備え、反応ガスを導入するガス導入手段は、少なくとも１本のガス供給管８４を有し、このガス供給管は、並設した各ターゲットの背面側で各ターゲットから離間させて配置されると共に、反応ガスを噴射する噴射口８４ａが形成されている。ターゲット相互間の各間隙を通って流れる前記反応ガス流量の調整を可能とする調節手段９が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応性スパッタリング法により処理すべき基板表面に所定の薄膜を形成するためのスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスやシリコンウェハなどの基板表面に所定の薄膜を形成する方法の一つとしてスパッタリング（以下、「スパッタ」という）法がある。このスパッタ法は、プラズマ雰囲気中のイオンを、基板表面に形成しようする薄膜の組成に応じて作製したターゲットに向けて加速させて衝撃させ、スパッタ粒子（ターゲット原子）を飛散させ、基板表面に付着、堆積させて所定の薄膜を形成するものである。その際、酸素や窒素などの反応ガスを同時に導入し、反応性スパッタにより当該薄膜を得ることがある。
【０００３】
このようなスパッタ法による薄膜形成方法は、近年、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた液晶ディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程において、大面積のガラス基板表面にＩＴＯなどの透明電導膜やゲート電極として電気伝導特性のよいＣｕなどの金属膜及び当該金属膜との密着性を高める酸化物膜を形成することにも利用されている。
【０００４】
従来、大面積の基板に対して効率よく薄膜形成するスパッタリング装置として、真空チャンバ内で処理基板に対向させて複数枚のターゲットを並設し、並設したターゲットのうち対をなすターゲット毎に所定の周波数で交互に極性をかえて電圧を印加する交流電源を設け、各ターゲットをアノード電極、カソード電極に交互に切替え、アノード電極及びカソード電極間にグロー放電を生じさせてプラズマ雰囲気を形成し、各ターゲットをスパッタリングするものが特許文献１で知られている。
【０００５】
ここで、上記構成のスパッタリング装置を用い、反応性スパッタにより薄膜形成を行う場合、基板全面に亘って均一な膜厚で成膜できるだけではなく、反応ガスが偏ってスパッタ室に導入され、基板面内での反応性にむらが生じて基板面内で比抵抗値などの膜質が不均一になることを防止する必要がある。このことから、並設した各ターゲット相互間の各間隙に、ターゲットの長手側面に沿ってスパッタガスや反応ガスを導入するガス管を設け、ガス管によって各ターゲット相互間の各間隙から基板に向かってガスを噴出することが特許文献２で知られている。
【０００６】
ところで、特許文献１記載のように基板に対向させて複数枚のターゲットを並設した場合、薄膜形成の際には、各ターゲット相互間の各間隙からはスパッタ粒子が放出されない。このため、基板全面に亘る均一な膜厚分布を得るには、スパッタ粒子が放出されないこの空間を可能な限り小さくすることが望ましいものの、特許文献２のようにガス管を設けたのでは、この空間を小さくすることに限界がある。また、この小さな空間に、所定の外径を有するガス管を配置するのは困難であり、装置構成が複雑になってその組付作業が困難となる。
【０００７】
そこで、各ターゲットの並設方向に延びる少なくとも１本のガス供給管を、各ターゲットの裏面から離間して設け、このガス供給管に形成した噴射口から反応ガスを噴射することで、反応ガスを、並設された各ターゲットのスパッタ面と背向する側（背面側）の空間で一旦拡散させ、そして、ターゲット相互間の各間隙を通って基板に向かって供給されるような構成を採用することが本出願人（特願２００７−１２０７０８号）により提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２９０５５０号公報
【特許文献２】特開２００４−９１９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、この種のスパッタ装置においては、ターゲットの背面側の空間に、各ターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成する磁石組立体及び当該各磁石組立体を一体で往復動させる駆動手段やターゲットに接合されたバッキングプレートに冷媒を供給する冷媒供給路など複数の部品が通常収納されており、それに加えて、スパッタ室を真空排気するための真空排気手段に通じる排気口が、ターゲット背面側で真空チャンバの壁面に形成されている。
【０００９】
このため、上記のように、ガス供給管に形成した噴射口から反応ガスを噴射することで、反応ガスをターゲットの背面側の空間で一旦拡散させても、装置構成によっては、ガス溜まりが局所的に発生し、各ターゲット相互間の間隙のうちいずれかの隙間を通して反応ガスが偏って導入されて基板に供給される虞がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、上記点に鑑み、基板全面に亘って反応ガスを略均等に供給し、膜厚分布や比抵抗値などの膜質を基板全面で略均一にできる簡単な構成のスパッタリング装置を提供することにある。
【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、請求項１記載のスパッタリング装置は、スパッタ室内に所定の間隔を置いて並設した複数枚のターゲットと、各ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源と、スパッタ室へのスパッタガス及び反応ガスの導入を可能とするガス導入手段とを備え、前記反応ガスをスパッタ室に導入するガス導入手段は、少なくとも１本のガス供給管を有し、このガス供給管は、並設した各ターゲットの背面側で各ターゲットから離間させて配置されると共に、反応ガスを噴射する噴射口が形成されているスパッタリング装置であって、前記ターゲット相互間の各間隙を通って流れる前記反応ガス流量の調整を可能とする調節手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、各ターゲット背面側に設けた少なくとも１本のガス供給管に形成した噴射口から反応ガスを噴射すると、この反応ガスが、並設された各ターゲットの背面側の空間で一旦拡散される。そして、ターゲット相互間の各間隙を通って処理基板に向かって供給される。ここで、ターゲットの背面側に配置された部品や排気口の位置などの装置構成によっては、ターゲット背面側の空間でガス溜まりが局所的に発生し、各ターゲット相互間の間隙のうちいずれかの隙間を通して反応ガスが偏って導入されて基板に供給される場合がある。然し、本発明においては調整手段を設けたため、この調整手段によりいずれかの間隙からの反応ガスの流れを遮断する等、当該間隙を通って流れる反応ガスのガス流量を適宜調整できる。これにより、処理すべき基板に対して反応ガスが偏って導入されることを確実に防止でき、基板面内で反応性にむらが生じて基板面内で比抵抗値などの膜質が不均一になることを防止できる。
【００１３】
本発明においては、前記調整手段は、ターゲットの背面側に配置された凸の山角状の先端部を有するコンダクタンス調整部材と、当該コンダクタンス調整部材を前記間隙に対し進退自在に駆動する駆動手段とを備える構成を採用すれば、簡単な構成でコンダクタンス調整部材の前記間隙の侵入量に応じて、当該間隙を通って流れるガスのコンダクタンスを調節できる。
【００１４】
この場合、装置構成に応じて間隙を通って流れる反応ガスのコンダクタンスを適宜調整するためには、前記コンダクタンス調整部材は、前記間隙の全長に亘って設けられていることが好ましい。
【００１５】
また、装置構成に応じてきめ細やかな膜質分布の調節ができるように、前記コンダクタンス調整部材はその長手方向に沿う所定の長さで複数個に分割され、当該分割された部分にそれぞれ駆動手段が連結されている構成を採用することができる。
【００１６】
さらに、本発明においては、前記スパッタ電源は、並設された複数枚のターゲットのうち一対のターゲット毎に所定の周波数で交互に極性をかえて電圧を印加する交流電源であり、各ターゲットをアノード電極、カソード電極に交互に切替え、アノード電極及びカソード電極間にグロー放電を生じさせてプラズマ雰囲気を形成し、各ターゲットをスパッタリングするものとすれば、各ターゲット相互間の空間にアノードやシールドなどの構成部品を何ら設ける必要がないため、スパッタ粒子が放出されないこの空間を可能な限り小さくできてよい。
【００１７】
各ターゲット利用効率を高めるために、前記並設したターゲットとガス管との間に、各ターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成する磁石組立体を設けると共に、当該各磁石組立体を一体で、かつ、ターゲット裏面に沿って平行に往復動させる他の駆動手段を備える構成を採用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を参照して説明すれば、１は、本発明のマグネトロン方式のスパッタリング装置（以下、「スパッタ装置」という）である。スパッタ装置１は、インライン式のものであり、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプなどの真空排気手段（図示せず）を介して所定の真空度に保持できる真空チャンバ１１を有する。真空チャンバ１１の上部には基板搬送手段２が設けられている。この基板搬送手段２は、公知の構造を有し、ガラス基板などの処理すべき基板Ｓが装着されるキャリア２１を有し、図示しない駆動手段を間欠駆動させて、後述するターゲットに対向した位置に基板Ｓを順次搬送できる。
【００１９】
真空チャンバ１１内には、ターゲットに対向した位置に搬送されてきた基板Ｓに対しスパッタにより所定の薄膜を形成する際に、キャリア２１表面や真空チャンバ１１側壁などにスパッタ粒子が付着することを防止するため、基板搬送手段２とターゲットとの間に位置させて基板Ｓが臨む開口３１ａが形成された第１のシールド３１が設けられ、第１のシールド３１の下端は、後述する第２のシールドの近傍まで延出している。そして、真空チャンバ１１の下側には、カソード電極Ｃが配置されている。
【００２０】
カソード電極Ｃは、大面積の基板Ｓに対し効率よく薄膜形成ができるように、基板Ｓに対向させて等間隔で配置した複数枚（本実施の形態では８枚）のターゲット４１ａ乃至４１ｈを有する。各ターゲット４１ａ乃至４１ｈは、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏまたはこれらの合金やインジウム及び錫の酸化物（ＩＴＯ）など、基板Ｓ表面に形成しようとする薄膜の組成に応じて公知の方法で作製され、例えば略直方体（上面視において長方形）など同形状に形成されている。各ターゲット４１ａ乃至４１ｈは、スパッタ中、ターゲット４１ａ乃至４１ｈを冷却するバッキングプレート４２に、インジウムやスズなどのボンディング材を介して接合されている。
【００２１】
各ターゲット４１ａ乃至４１ｈは、未使用時のスパッタ面４１１が基板Ｓに平行な同一平面上に位置するように、絶縁部材を介してカソード電極Ｃのフレーム（図示せず）に取付けられている。また、並設したターゲット４１ａ乃至４１ｈの周囲には、第２のシールド３２が配置され、真空チャンバ１１内で第１及び第２のシールド３１、３２で囲繞された空間がスパッタ室１１ａを構成する。
【００２２】
また、カソード電極Ｃは、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの後方（スパッタ面４１１と背向する側）にそれぞれ位置させて磁石組立体５を有する。同一構造の各磁石組立体５は、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈに平行に設けられた支持板（ヨーク）５１を有する。ターゲット４１ａ乃至４１ｈが正面視で長方形であるとき、支持板５１は、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの横幅より小さく、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの長手方向に沿ってその両側に延出するように形成した長方形の平板から構成され、磁石の吸着力を増幅する磁性材料製である。支持板５１上には、その中央部で長手方向に沿って線状に配置した中央磁石５２と、中央磁石５２の周囲を囲うように支持板５１の外周に沿って配置した周辺磁石５３とがスパッタ面４１１側の極性を変えて設けられている。
【００２３】
中央磁石５２の同磁化に換算したときの体積は、例えば周辺磁石５３の同磁化に換算したときの体積の和（周辺磁石：中心磁石：周辺磁石＝１：２：１）に等しくなるように設計され、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈのスパッタ面４１１の前方に、釣り合った閉ループのトンネル状の磁束がそれぞれ形成される。これにより、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの前方（スパッタ面４１１）側で電離した電子及びスパッタリングによって生じた二次電子を捕捉することで、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈ前方での電子密度を高くしてプラズマ密度が高まり、スパッタレートを高くできる。
【００２４】
各磁石組立体５は、モータやエアーシリンダなどから構成される駆動手段Ｄに連結された駆動板Ｄ１にそれぞれ取付けられ、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの並設方向に沿った２箇所の位置の間で平行かつ等速で一体に往復動できる。これにより、スパッタレートが高くなる領域をかえて各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの全面に亘って均等に侵食領域が得られる。
【００２５】
各ターゲット４１ａ乃至４１ｈは、隣り合う２枚で一対のターゲット（４１ａと４１ｂ、４１ｃと４１ｄ、４１ｅと４１ｆ、４１ｇと４１ｈ）を構成し、一対のターゲット毎に割当てて交流電源Ｅ１乃至Ｅ４が設けられている。そして、交流電源Ｅ１乃至Ｅ４からの出力ケーブルＫ１、Ｋ２が一対のターゲット４１ａ、４１ｂ（４１ｃ及び４１ｄ、４１ｅ及び４１ｆ、４１ｇ及び４１ｈ）に接続され、交流電源Ｅ１乃至Ｅ４によって、各一対のターゲット４１ａ乃至４１ｈに対し交互に極性をかえて任意の波形（例えば、略正弦波）で交流電圧が印加される。
【００２６】
交流電源Ｅ１乃至Ｅ４には、電力の供給を可能とする電力供給部と、所定の周波数で交互に極性をかえて交流電圧を一対のターゲット４１ａ、４１ｂ（４１ｃ及び４１ｄ、４１ｅ及び４１ｆ、４１ｇ及び４１ｈ）に出力する発振部とから構成された公知の構造を有する同一のものが用いられる。なお、各交流電源Ｅ１乃至Ｅ４は相互に通信自在に接続され、いずれか１個の交流電源Ｅ１からの出力信号で、各交流電源Ｅ１乃至Ｅ４が同期して運転できるようになっている。
【００２７】
また、真空チャンバ１１には、Ａｒ等の希ガスからなるスパッタガスと、基板Ｓ表面に形成しようとする薄膜の組成に応じて適宜選択される酸素や窒素などの反応ガスとをスパッタ室内に導入するガス導入手段８が設けられている（図１参照）。スパッタガスの供給に用いられるガス導入手段８は、真空チャンバ１１の側壁に取付けられたガス管８１ａを有し、ガス管８１ａは、マスフローコントローラ８２ａを介してスパッタガス及び反応ガスのガス源８３ａにそれぞれ連通している。
【００２８】
また、反応ガスの供給に用いられるガス導入手段８は、ガス管８１ｂを有し、ガス管８１ｂの一端は、マスフローコントローラ８２ｂを介してスパッタガス及び反応ガスのガス源８３ｂにそれぞれ連通している。他方で、その他端は、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの並設方向であって各ターゲットの中心を通って延びる１本のガス供給管８４に接続されている。ガス供給管８４は、例えばφ３〜１０ｍｍの径を有するステンレス製であり、並設したターゲット４１ａ乃至４１ｈの全幅の略１／３より長くなるように定寸され、そのターゲット４１ａ乃至４１ｈ側の面には、例えば、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈ相互間の間隙の下方に位置させて複数個の噴射口８４ａが形成されている。
【００２９】
そして、マスフローコントローラ８２ａ、８２ｂを作動させると、スパッタガスは、第１及び第２の各シールド１３、４３間並びに第１のシールド１３及び基板搬送手段２の間の間隙を通ってスパッタ室１１ａに導入される。反応ガスは、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの背面側（ターゲットのスパッタ面４１１と背向する側）の空間で一旦拡散され、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈ相互間の各間隙４１２を通って基板Ｓに向かって供給されるようになる。
【００３０】
ここで、本実施の形態のスパッタ装置１においては、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの背面側の空間には、磁石組立体５及び駆動板Ｄ１やバッキングプレートに冷媒を循環させる冷媒循環路などの部品が設けられており、また、真空排気手段に通じる排気口１１ｂも、真空チャンバ１１の中心からオフセットして当該真空チャンバ１１の底面に形成されている（図１参照）。このため、上記のように反応ガスを各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの背面側の空間で一旦拡散させたときに、ガス溜まりが局所的に発生し、各ターゲット相互間の間隙のうちいずれかの隙間を通して基板に反応ガスが偏って導入される虞がある。
【００３１】
本実施の形態においては、ターゲット４１ａ乃至４１ｈ相互間の各間隙４１２を通って流れる反応ガスの流量がそれぞれ調整できるように調節手段９を設けた。調整手段９は、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの背面側であって、各間隙４１２の真下に位置させて側に配置した凸の山角状（断面略三角形）の先端部を有するコンダクタンス調整部材９１と、コンダクタンス調整部材９１に操作軸９２を介して連結されたモータやエアシリンダー等の駆動手段９３とから構成されている。コンダクタンス調整部材９１は、例えばフッ素樹脂製であり、駆動手段９３を作動させてコンダクタンス調整部材９１が各間隙４１２に対し進退自在になっている（図２及び図３参照）。
【００３２】
図３に示すように、駆動手段９３によりコンダクタンス調整部材９１を下降させ、その先端が、相互に隣接するバッキングプレート４２の下面より下方に位置すると（下降位置）、ガスの流れが阻害されず、ガス流量が最大になる。そして、駆動手段９３の作動を制御してコンダクタンス調整部材９１を上昇させたとき、コンダクタンス調整部材９１の先端部の間隙４１２の侵入量に応じて、当該間隙を通って流れるガスのコンダクタンスが適宜調整される。他方で、駆動手段９３によりコンダクタンス調整部材９１を上昇させ、当該コンダクタンス調整部材９１の先端部の斜面が、相互に隣接するバッキングプレート４２それぞれ当接すると（上昇位置）、ガスの流れが遮断されてガス流量がゼロになる。なお、コンダクタンス調整部材９１は、間隙４１２の全長に亘って設けられていると共に、きめ細やかな反応ガス流量の調節ができるように、均等な長さで三分割され、当該分割された部分にそれぞれ駆動手段９３が連結されている。
【００３３】
これにより、各間隙４１２に対し進退自在なコンダクタンス調整部材９１の各部分の位置を適宜調整することで、各間隙４１２を通って基板Ｓへと流れる反応ガス流量を調節することで、基板Ｓに対して反応ガスが偏って供給されることが防止される。このため、基板Ｓのターゲット４１ａ乃至４１ｈ側の空間で反応ガスが略均等に存在し、この反応ガスが基板Ｓに向かってターゲット４１ａ乃至４１ｈから飛散し、プラズマによって活性化されたスパッタ粒子と反応して基板表面に付着、堆積する。その結果、基板面Ｓ内で反応性にむらが生じて基板Ｓ面内で比抵抗値などの膜質が不均一になることが防止できる。
【００３４】
尚、本実施の形態では、コンダクタンス調整部材９１として、凸の山角状の先端部を有し、各コンダクタンス調整部材９１を三分割しているものを例として説明したが、各間隙４１２を通って基板Ｓへと流れる反応ガス流量が、装置構成に応じて調節できるものであれば、その形態や分割数はこれに限定されるものではない。また、コンダクタンス調整部材９１からなる調整手段９について説明したが、これに限定されるものではなく、相互に隣接するバッキングプレート４２間を架渡すように、所定厚さの樹脂フィルムまたは板状の部材を取付け、各間隙４１２を介した反応ガスの流れを遮断してもよく、その際、当該フィルムや板状部材に開口を設けてガス流量を調節するようにして調整手段を構成してもよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの中心を通って延びる１本のガス供給管８４を設けたものを例として説明したが、装置の構成上（磁石組立体の駆動手段等があるため）、上記のようにガス供給管８４を配置できない場合がある。このような場合、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの並設方向と直交する方向にオフセットして配置してもよい。他方で、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの並設方向と直交する方向で所定の間隔を置いて複数本のガス供給管８４を配置し、並設した各ターゲット４１ａ乃至４１ｈ相互間の各間隙４１２を通って基板Ｓに向かって供給される反応ガスの量を調節するようにしてもよい。
【００３６】
さらに、本実施の形態では、複数枚のターゲット４１ａ乃至４１ｈを並設し、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈに交流電源Ｅ１乃至Ｅ４を介して電力投入するものについて説明したが、これに限定されるものではなく、並設した各ターゲットに対し、直流電源により電力投入するようにしてもよい。直流電源により電力投入する場合、各ターゲット４１ａ、４１ｂ相互間にアースシールド１００が配置されることになる。このような場合には、アースシールド１００の断面形状を逆Ｔ字状にし、その水平部と、バッキングプレート４２裏面とにそれぞれ密着させて所定厚さの樹脂板１００を設け、アースシールド１００とターゲット４１ａまたは４２ｂとの間を通って流れる反応ガスの流れを遮断する調整手段を構成してよい。このとき、樹脂板１００のバッキングプレート４２との間の密着面に、所定の間隔を置いて凹状の溝１０１ａを形成することで、アースシールド１００とターゲット４１ａまたは４２ｂとの間を通って基板Ｓに向かって供給される反応ガスの量を調節することができる。また、上記の構成の樹脂板をその長手方向で複数個に分割し、所定の間隔を存して水平部とバッキングプレート４２裏面との間の間隙全長に亘って設けることもできる。
【実施例１】
【００３７】
本実施例１では、図１に示すスパッタ装置１を用い、反応ガスとして酸素ガスを用い、反応性スパッタリングによってガラス基板ＳにＣｕＭｇＯ膜を形成した。この場合、ターゲットとして、組成が０．７ｗｔ％のＣｕＭｇを用い、公知の方法で成形してバッキングプレートに接合した。また、２４００×２０００ｍｍのガラス基板に対しＣｕＭｇＯ膜を形成するために、１４枚のターゲットを並設することとした。さらに、ターゲットの並設方向と直交する方向で所定の間隔を存して２本のガス供給管８４を配置し、当該ガス供給管８４の両端からのみターゲットに向かって反応ガスを噴射するようにした。
【００３８】
反応性スパッタの条件として、マスフローコントローラを制御してＡｒガスのガス流量を８９０ｓｃｃｍ、酸素ガスの流量を２４０ｓｃｃｍに設定し、真空チャンバ内に導入した。そして、高電力時の投入電力を５ｋＷ、３００Åの膜厚が得られるようにスパッタ時間（約３０秒）を設定した。
【００３９】
ここで、試料＃１では、並設したターゲットのうち中央に位置するターゲット相互間の間隙４１２ｇと、その両側の間隙４１２ｆ、４１２ｈ及びさらにその両側の間隙４１２ｅ、４１２ｉと、基板Ｓの外周縁部下側にそれぞれ位置する間隙４１２ｂ、４１２ｌ及びその両外側に位置する間隙４１２ａ、４１２ｍとの全長に亘って、コンダクタンス調整部材９１先端部の斜面が、相互に隣接するバッキングプレート４２それぞれ当接まで上昇させてガスの流れを遮断した状態で、ＣｕＭｇＯ膜を形成した。
【００４０】
また、試料＃２は、並設したターゲットのうち中央に位置するターゲット相互間の間隙４１２ｇ、その両側の間隙４１２ｆ、４１２ｈ及びさらにその両側の間隙４１２ｅ、４１２ｉのうちその中央部を除く箇所と、基板Ｓの外周縁部下側にそれぞれ位置する間隙４１２ａ、４１２ｍ全長に亘る箇所に、コンダクタンス調整部材９１先端部の斜面が、相互に隣接するバッキングプレート４２それぞれ当接まで上昇させてガスの流れを遮断した状態で、ＣｕＭｇＯ膜を形成した。
【００４１】
さらに、試料＃３では、コンダクタンス調整部材９１の全てを下降させ、その先端が相互に隣接するバッキングプレート４２の下面より下方に位置させた状態でＣｕＭｇＯ膜を形成した。
【００４２】
図５乃至図７は、上記により作製した試料＃１乃至＃３のＣｕＭｇＯ膜の比抵抗値の分布を示すグラフである。これによれば、試料＃３では、基板の中央部であって、ターゲットの長手方向両端部に対向した箇所及びターゲットの並設方向に沿った基板の両側の箇所において、比抵抗値が局所的に高くなっており、その比抵抗値の面内分布は、±９９．７％であった。このことから、反応ガスたる酸素ガスが偏って供給されていることが判る。
【００４３】
それに対し、試料＃１及び試料＃２では、調整手段９により各間隙４１２を通して流れる反応ガスを適宜遮断することで、比抵抗値の面内分布が、±８６．１％（試料＃１）及び８０．６（試料＃２）となり、酸素ガスが偏って供給されることが改善できたことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のスパッタ装置の模式的断面図。
【図２】本発明のコンダクタンス調整手段の配置を説明する平面図。
【図３】本発明のコンダクタンス調整手段の配置を拡大して説明する断面図。
【図４】（ａ）は、変形例に係る調整手段の配置を説明する部分断面図。（ｂ）は、Ｂ―Ｂ線に沿った部分断面図。
【図５】実施例１で作成した試料＃１の比抵抗値の膜質分布を説明するグラフ。
【図６】実施例１で作成した試料＃２の比抵抗値の膜質分布を説明するグラフ。
【図７】実施例１で作成した試料＃３の比抵抗値の膜質分布を説明するグラフ。
【符号の説明】
【００４５】
１ スパッタリング装置
１１ａ スパッタ室
３１、３２ シールド
４１ａ乃至４１ｈ ターゲット
８ ガス導入手段
８４ ガス供給管
９ 調整手段
９１ コンダクタンス調整部材
９３ 駆動手段
Ｅ１乃至Ｅ４ 交流電源
Ｓ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応性スパッタリング法により処理すべき基板表面に所定の薄膜を形成するためのスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスやシリコンウェハなどの基板表面に所定の薄膜を形成する方法の一つとしてスパッタリング（以下、「スパッタ」という）法がある。このスパッタ法は、プラズマ雰囲気中のイオンを、基板表面に形成しようする薄膜の組成に応じて作製したターゲットに向けて加速させて衝撃させ、スパッタ粒子（ターゲット原子）を飛散させ、基板表面に付着、堆積させて所定の薄膜を形成するものである。その際、酸素や窒素などの反応ガスを同時に導入し、反応性スパッタにより当該薄膜を得ることがある。
【０００３】
このようなスパッタ法による薄膜形成方法は、近年、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた液晶ディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程において、大面積のガラス基板表面にＩＴＯなどの透明電導膜やゲート電極として電気伝導特性のよいＣｕなどの金属膜及び当該金属膜との密着性を高める酸化物膜を形成することにも利用されている。
【０００４】
従来、大面積の基板に対して効率よく薄膜形成するスパッタリング装置として、真空チャンバ内で処理基板に対向させて複数枚のターゲットを並設し、並設したターゲットのうち対をなすターゲット毎に所定の周波数で交互に極性をかえて電圧を印加する交流電源を設け、各ターゲットをアノード電極、カソード電極に交互に切替え、アノード電極及びカソード電極間にグロー放電を生じさせてプラズマ雰囲気を形成し、各ターゲットをスパッタリングするものが特許文献１で知られている。
【０００５】
ここで、上記構成のスパッタリング装置を用い、反応性スパッタにより薄膜形成を行う場合、基板全面に亘って均一な膜厚で成膜できるだけではなく、反応ガスが偏ってスパッタ室に導入され、基板面内での反応性にむらが生じて基板面内で比抵抗値などの膜質が不均一になることを防止する必要がある。このことから、並設した各ターゲット相互間の各間隙に、ターゲットの長手側面に沿ってスパッタガスや反応ガスを導入するガス管を設け、ガス管によって各ターゲット相互間の各間隙から基板に向かってガスを噴出することが特許文献２で知られている。
【０００６】
ところで、特許文献１記載のように基板に対向させて複数枚のターゲットを並設した場合、薄膜形成の際には、各ターゲット相互間の各間隙からはスパッタ粒子が放出されない。このため、基板全面に亘る均一な膜厚分布を得るには、スパッタ粒子が放出されないこの空間を可能な限り小さくすることが望ましいものの、特許文献２のようにガス管を設けたのでは、この空間を小さくすることに限界がある。また、この小さな空間に、所定の外径を有するガス管を配置するのは困難であり、装置構成が複雑になってその組付作業が困難となる。
【０００７】
そこで、各ターゲットの並設方向に延びる少なくとも１本のガス供給管を、各ターゲットの裏面から離間して設け、このガス供給管に形成した噴射口から反応ガスを噴射することで、反応ガスを、並設された各ターゲットのスパッタ面と背向する側（背面側）の空間で一旦拡散させ、そして、ターゲット相互間の各間隙を通って基板に向かって供給されるような構成を採用することが本出願人（特願２００７−１２０７０８号）により提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２９０５５０号公報
【特許文献２】特開２００４−９１９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、この種のスパッタ装置においては、ターゲットの背面側の空間に、各ターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成する磁石組立体及び当該各磁石組立体を一体で往復動させる駆動手段やターゲットに接合されたバッキングプレートに冷媒を供給する冷媒供給路など複数の部品が通常収納されており、それに加えて、スパッタ室を真空排気するための真空排気手段に通じる排気口が、ターゲット背面側で真空チャンバの壁面に形成されている。
【０００９】
このため、上記のように、ガス供給管に形成した噴射口から反応ガスを噴射することで、反応ガスをターゲットの背面側の空間で一旦拡散させても、装置構成によっては、ガス溜まりが局所的に発生し、各ターゲット相互間の間隙のうちいずれかの隙間を通して反応ガスが偏って導入されて基板に供給される虞がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、上記点に鑑み、基板全面に亘って反応ガスを略均等に供給し、膜厚分布や比抵抗値などの膜質を基板全面で略均一にできる簡単な構成のスパッタリング装置を提供することにある。
【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、請求項１記載のスパッタリング装置は、スパッタ室内に所定の間隔を置いて並設した複数枚のターゲットと、各ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源と、スパッタ室へのスパッタガス及び反応ガスの導入を可能とするガス導入手段とを備え、前記反応ガスをスパッタ室に導入するガス導入手段は、少なくとも１本のガス供給管を有し、このガス供給管は、並設した各ターゲットの背面側で各ターゲットから離間させて配置されると共に、反応ガスを噴射する噴射口が形成されているスパッタリング装置であって、前記ターゲット相互間の各間隙を通って流れる前記反応ガス流量の調整を可能とする調節手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、各ターゲット背面側に設けた少なくとも１本のガス供給管に形成した噴射口から反応ガスを噴射すると、この反応ガスが、並設された各ターゲットの背面側の空間で一旦拡散される。そして、ターゲット相互間の各間隙を通って処理基板に向かって供給される。ここで、ターゲットの背面側に配置された部品や排気口の位置などの装置構成によっては、ターゲット背面側の空間でガス溜まりが局所的に発生し、各ターゲット相互間の間隙のうちいずれかの隙間を通して反応ガスが偏って導入されて基板に供給される場合がある。然し、本発明においては調整手段を設けたため、この調整手段によりいずれかの間隙からの反応ガスの流れを遮断する等、当該間隙を通って流れる反応ガスのガス流量を適宜調整できる。これにより、処理すべき基板に対して反応ガスが偏って導入されることを確実に防止でき、基板面内で反応性にむらが生じて基板面内で比抵抗値などの膜質が不均一になることを防止できる。
【００１３】
本発明においては、前記調整手段は、ターゲットの背面側に配置された凸の山角状の先端部を有するコンダクタンス調整部材と、当該コンダクタンス調整部材を前記間隙に対し進退自在に駆動する駆動手段とを備える構成を採用すれば、簡単な構成でコンダクタンス調整部材の前記間隙の侵入量に応じて、当該間隙を通って流れるガスのコンダクタンスを調節できる。
【００１４】
この場合、装置構成に応じて間隙を通って流れる反応ガスのコンダクタンスを適宜調整するためには、前記コンダクタンス調整部材は、前記間隙の全長に亘って設けられていることが好ましい。
【００１５】
また、装置構成に応じてきめ細やかな膜質分布の調節ができるように、前記コンダクタンス調整部材はその長手方向に沿う所定の長さで複数個に分割され、当該分割された部分にそれぞれ駆動手段が連結されている構成を採用することができる。
【００１６】
さらに、本発明においては、前記スパッタ電源は、並設された複数枚のターゲットのうち一対のターゲット毎に所定の周波数で交互に極性をかえて電圧を印加する交流電源であり、各ターゲットをアノード電極、カソード電極に交互に切替え、アノード電極及びカソード電極間にグロー放電を生じさせてプラズマ雰囲気を形成し、各ターゲットをスパッタリングするものとすれば、各ターゲット相互間の空間にアノードやシールドなどの構成部品を何ら設ける必要がないため、スパッタ粒子が放出されないこの空間を可能な限り小さくできてよい。
【００１７】
各ターゲット利用効率を高めるために、前記並設したターゲットとガス管との間に、各ターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成する磁石組立体を設けると共に、当該各磁石組立体を一体で、かつ、ターゲット裏面に沿って平行に往復動させる他の駆動手段を備える構成を採用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を参照して説明すれば、１は、本発明のマグネトロン方式のスパッタリング装置（以下、「スパッタ装置」という）である。スパッタ装置１は、インライン式のものであり、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプなどの真空排気手段（図示せず）を介して所定の真空度に保持できる真空チャンバ１１を有する。真空チャンバ１１の上部には基板搬送手段２が設けられている。この基板搬送手段２は、公知の構造を有し、ガラス基板などの処理すべき基板Ｓが装着されるキャリア２１を有し、図示しない駆動手段を間欠駆動させて、後述するターゲットに対向した位置に基板Ｓを順次搬送できる。
【００１９】
真空チャンバ１１内には、ターゲットに対向した位置に搬送されてきた基板Ｓに対しスパッタにより所定の薄膜を形成する際に、キャリア２１表面や真空チャンバ１１側壁などにスパッタ粒子が付着することを防止するため、基板搬送手段２とターゲットとの間に位置させて基板Ｓが臨む開口３１ａが形成された第１のシールド３１が設けられ、第１のシールド３１の下端は、後述する第２のシールドの近傍まで延出している。そして、真空チャンバ１１の下側には、カソード電極Ｃが配置されている。
【００２０】
カソード電極Ｃは、大面積の基板Ｓに対し効率よく薄膜形成ができるように、基板Ｓに対向させて等間隔で配置した複数枚（本実施の形態では８枚）のターゲット４１ａ乃至４１ｈを有する。各ターゲット４１ａ乃至４１ｈは、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏまたはこれらの合金やインジウム及び錫の酸化物（ＩＴＯ）など、基板Ｓ表面に形成しようとする薄膜の組成に応じて公知の方法で作製され、例えば略直方体（上面視において長方形）など同形状に形成されている。各ターゲット４１ａ乃至４１ｈは、スパッタ中、ターゲット４１ａ乃至４１ｈを冷却するバッキングプレート４２に、インジウムやスズなどのボンディング材を介して接合されている。
【００２１】
各ターゲット４１ａ乃至４１ｈは、未使用時のスパッタ面４１１が基板Ｓに平行な同一平面上に位置するように、絶縁部材を介してカソード電極Ｃのフレーム（図示せず）に取付けられている。また、並設したターゲット４１ａ乃至４１ｈの周囲には、第２のシールド３２が配置され、真空チャンバ１１内で第１及び第２のシールド３１、３２で囲繞された空間がスパッタ室１１ａを構成する。
【００２２】
また、カソード電極Ｃは、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの後方（スパッタ面４１１と背向する側）にそれぞれ位置させて磁石組立体５を有する。同一構造の各磁石組立体５は、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈに平行に設けられた支持板（ヨーク）５１を有する。ターゲット４１ａ乃至４１ｈが正面視で長方形であるとき、支持板５１は、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの横幅より小さく、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの長手方向に沿ってその両側に延出するように形成した長方形の平板から構成され、磁石の吸着力を増幅する磁性材料製である。支持板５１上には、その中央部で長手方向に沿って線状に配置した中央磁石５２と、中央磁石５２の周囲を囲うように支持板５１の外周に沿って配置した周辺磁石５３とがスパッタ面４１１側の極性を変えて設けられている。
【００２３】
中央磁石５２の同磁化に換算したときの体積は、例えば周辺磁石５３の同磁化に換算したときの体積の和（周辺磁石：中心磁石：周辺磁石＝１：２：１）に等しくなるように設計され、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈのスパッタ面４１１の前方に、釣り合った閉ループのトンネル状の磁束がそれぞれ形成される。これにより、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの前方（スパッタ面４１１）側で電離した電子及びスパッタリングによって生じた二次電子を捕捉することで、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈ前方での電子密度を高くしてプラズマ密度が高まり、スパッタレートを高くできる。
【００２４】
各磁石組立体５は、モータやエアーシリンダなどから構成される駆動手段Ｄに連結された駆動板Ｄ１にそれぞれ取付けられ、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの並設方向に沿った２箇所の位置の間で平行かつ等速で一体に往復動できる。これにより、スパッタレートが高くなる領域をかえて各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの全面に亘って均等に侵食領域が得られる。
【００２５】
各ターゲット４１ａ乃至４１ｈは、隣り合う２枚で一対のターゲット（４１ａと４１ｂ、４１ｃと４１ｄ、４１ｅと４１ｆ、４１ｇと４１ｈ）を構成し、一対のターゲット毎に割当てて交流電源Ｅ１乃至Ｅ４が設けられている。そして、交流電源Ｅ１乃至Ｅ４からの出力ケーブルＫ１、Ｋ２が一対のターゲット４１ａ、４１ｂ（４１ｃ及び４１ｄ、４１ｅ及び４１ｆ、４１ｇ及び４１ｈ）に接続され、交流電源Ｅ１乃至Ｅ４によって、各一対のターゲット４１ａ乃至４１ｈに対し交互に極性をかえて任意の波形（例えば、略正弦波）で交流電圧が印加される。
【００２６】
交流電源Ｅ１乃至Ｅ４には、電力の供給を可能とする電力供給部と、所定の周波数で交互に極性をかえて交流電圧を一対のターゲット４１ａ、４１ｂ（４１ｃ及び４１ｄ、４１ｅ及び４１ｆ、４１ｇ及び４１ｈ）に出力する発振部とから構成された公知の構造を有する同一のものが用いられる。なお、各交流電源Ｅ１乃至Ｅ４は相互に通信自在に接続され、いずれか１個の交流電源Ｅ１からの出力信号で、各交流電源Ｅ１乃至Ｅ４が同期して運転できるようになっている。
【００２７】
また、真空チャンバ１１には、Ａｒ等の希ガスからなるスパッタガスと、基板Ｓ表面に形成しようとする薄膜の組成に応じて適宜選択される酸素や窒素などの反応ガスとをスパッタ室内に導入するガス導入手段８が設けられている（図１参照）。スパッタガスの供給に用いられるガス導入手段８は、真空チャンバ１１の側壁に取付けられたガス管８１ａを有し、ガス管８１ａは、マスフローコントローラ８２ａを介してスパッタガス及び反応ガスのガス源８３ａにそれぞれ連通している。
【００２８】
また、反応ガスの供給に用いられるガス導入手段８は、ガス管８１ｂを有し、ガス管８１ｂの一端は、マスフローコントローラ８２ｂを介してスパッタガス及び反応ガスのガス源８３ｂにそれぞれ連通している。他方で、その他端は、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの並設方向であって各ターゲットの中心を通って延びる１本のガス供給管８４に接続されている。ガス供給管８４は、例えばφ３〜１０ｍｍの径を有するステンレス製であり、並設したターゲット４１ａ乃至４１ｈの全幅の略１／３より長くなるように定寸され、そのターゲット４１ａ乃至４１ｈ側の面には、例えば、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈ相互間の間隙の下方に位置させて複数個の噴射口８４ａが形成されている。
【００２９】
そして、マスフローコントローラ８２ａ、８２ｂを作動させると、スパッタガスは、第１及び第２の各シールド１３、４３間並びに第１のシールド１３及び基板搬送手段２の間の間隙を通ってスパッタ室１１ａに導入される。反応ガスは、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの背面側（ターゲットのスパッタ面４１１と背向する側）の空間で一旦拡散され、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈ相互間の各間隙４１２を通って基板Ｓに向かって供給されるようになる。
【００３０】
ここで、本実施の形態のスパッタ装置１においては、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの背面側の空間には、磁石組立体５及び駆動板Ｄ１やバッキングプレートに冷媒を循環させる冷媒循環路などの部品が設けられており、また、真空排気手段に通じる排気口１１ｂも、真空チャンバ１１の中心からオフセットして当該真空チャンバ１１の底面に形成されている（図１参照）。このため、上記のように反応ガスを各ターゲット４１ａ乃至４１ｈの背面側の空間で一旦拡散させたときに、ガス溜まりが局所的に発生し、各ターゲット相互間の間隙のうちいずれかの隙間を通して基板に反応ガスが偏って導入される虞がある。
【００３１】
本実施の形態においては、ターゲット４１ａ乃至４１ｈ相互間の各間隙４１２を通って流れる反応ガスの流量がそれぞれ調整できるように調節手段９を設けた。調整手段９は、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの背面側であって、各間隙４１２の真下に位置させて側に配置した凸の山角状（断面略三角形）の先端部を有するコンダクタンス調整部材９１と、コンダクタンス調整部材９１に操作軸９２を介して連結されたモータやエアシリンダー等の駆動手段９３とから構成されている。コンダクタンス調整部材９１は、例えばフッ素樹脂製であり、駆動手段９３を作動させてコンダクタンス調整部材９１が各間隙４１２に対し進退自在になっている（図２及び図３参照）。
【００３２】
図３に示すように、駆動手段９３によりコンダクタンス調整部材９１を下降させ、その先端が、相互に隣接するバッキングプレート４２の下面より下方に位置すると（下降位置）、ガスの流れが阻害されず、ガス流量が最大になる。そして、駆動手段９３の作動を制御してコンダクタンス調整部材９１を上昇させたとき、コンダクタンス調整部材９１の先端部の間隙４１２の侵入量に応じて、当該間隙を通って流れるガスのコンダクタンスが適宜調整される。他方で、駆動手段９３によりコンダクタンス調整部材９１を上昇させ、当該コンダクタンス調整部材９１の先端部の斜面が、相互に隣接するバッキングプレート４２それぞれ当接すると（上昇位置）、ガスの流れが遮断されてガス流量がゼロになる。なお、コンダクタンス調整部材９１は、間隙４１２の全長に亘って設けられていると共に、きめ細やかな反応ガス流量の調節ができるように、均等な長さで三分割され、当該分割された部分にそれぞれ駆動手段９３が連結されている。
【００３３】
これにより、各間隙４１２に対し進退自在なコンダクタンス調整部材９１の各部分の位置を適宜調整することで、各間隙４１２を通って基板Ｓへと流れる反応ガス流量を調節することで、基板Ｓに対して反応ガスが偏って供給されることが防止される。このため、基板Ｓのターゲット４１ａ乃至４１ｈ側の空間で反応ガスが略均等に存在し、この反応ガスが基板Ｓに向かってターゲット４１ａ乃至４１ｈから飛散し、プラズマによって活性化されたスパッタ粒子と反応して基板表面に付着、堆積する。その結果、基板面Ｓ内で反応性にむらが生じて基板Ｓ面内で比抵抗値などの膜質が不均一になることが防止できる。
【００３４】
尚、本実施の形態では、コンダクタンス調整部材９１として、凸の山角状の先端部を有し、各コンダクタンス調整部材９１を三分割しているものを例として説明したが、各間隙４１２を通って基板Ｓへと流れる反応ガス流量が、装置構成に応じて調節できるものであれば、その形態や分割数はこれに限定されるものではない。また、コンダクタンス調整部材９１からなる調整手段９について説明したが、これに限定されるものではなく、相互に隣接するバッキングプレート４２間を架渡すように、所定厚さの樹脂フィルムまたは板状の部材を取付け、各間隙４１２を介した反応ガスの流れを遮断してもよく、その際、当該フィルムや板状部材に開口を設けてガス流量を調節するようにして調整手段を構成してもよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの中心を通って延びる１本のガス供給管８４を設けたものを例として説明したが、装置の構成上（磁石組立体の駆動手段等があるため）、上記のようにガス供給管８４を配置できない場合がある。このような場合、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの並設方向と直交する方向にオフセットして配置してもよい。他方で、ターゲット４１ａ乃至４１ｈの並設方向と直交する方向で所定の間隔を置いて複数本のガス供給管８４を配置し、並設した各ターゲット４１ａ乃至４１ｈ相互間の各間隙４１２を通って基板Ｓに向かって供給される反応ガスの量を調節するようにしてもよい。
【００３６】
さらに、本実施の形態では、複数枚のターゲット４１ａ乃至４１ｈを並設し、各ターゲット４１ａ乃至４１ｈに交流電源Ｅ１乃至Ｅ４を介して電力投入するものについて説明したが、これに限定されるものではなく、並設した各ターゲットに対し、直流電源により電力投入するようにしてもよい。直流電源により電力投入する場合、各ターゲット４１ａ、４１ｂ相互間にアースシールド１００が配置されることになる。このような場合には、アースシールド１００の断面形状を逆Ｔ字状にし、その水平部と、バッキングプレート４２裏面とにそれぞれ密着させて所定厚さの樹脂板１００を設け、アースシールド１００とターゲット４１ａまたは４２ｂとの間を通って流れる反応ガスの流れを遮断する調整手段を構成してよい。このとき、樹脂板１００のバッキングプレート４２との間の密着面に、所定の間隔を置いて凹状の溝１０１ａを形成することで、アースシールド１００とターゲット４１ａまたは４２ｂとの間を通って基板Ｓに向かって供給される反応ガスの量を調節することができる。また、上記の構成の樹脂板をその長手方向で複数個に分割し、所定の間隔を存して水平部とバッキングプレート４２裏面との間の間隙全長に亘って設けることもできる。
【実施例１】
【００３７】
本実施例１では、図１に示すスパッタ装置１を用い、反応ガスとして酸素ガスを用い、反応性スパッタリングによってガラス基板ＳにＣｕＭｇＯ膜を形成した。この場合、ターゲットとして、組成が０．７ｗｔ％のＣｕＭｇを用い、公知の方法で成形してバッキングプレートに接合した。また、２４００×２０００ｍｍのガラス基板に対しＣｕＭｇＯ膜を形成するために、１４枚のターゲットを並設することとした。さらに、ターゲットの並設方向と直交する方向で所定の間隔を存して２本のガス供給管８４を配置し、当該ガス供給管８４の両端からのみターゲットに向かって反応ガスを噴射するようにした。
【００３８】
反応性スパッタの条件として、マスフローコントローラを制御してＡｒガスのガス流量を８９０ｓｃｃｍ、酸素ガスの流量を２４０ｓｃｃｍに設定し、真空チャンバ内に導入した。そして、高電力時の投入電力を５ｋＷ、３００Åの膜厚が得られるようにスパッタ時間（約３０秒）を設定した。
【００３９】
ここで、試料＃１では、並設したターゲットのうち中央に位置するターゲット相互間の間隙４１２ｇと、その両側の間隙４１２ｆ、４１２ｈ及びさらにその両側の間隙４１２ｅ、４１２ｉと、基板Ｓの外周縁部下側にそれぞれ位置する間隙４１２ｂ、４１２ｌ及びその両外側に位置する間隙４１２ａ、４１２ｍとの全長に亘って、コンダクタンス調整部材９１先端部の斜面が、相互に隣接するバッキングプレート４２それぞれ当接まで上昇させてガスの流れを遮断した状態で、ＣｕＭｇＯ膜を形成した。
【００４０】
また、試料＃２は、並設したターゲットのうち中央に位置するターゲット相互間の間隙４１２ｇ、その両側の間隙４１２ｆ、４１２ｈ及びさらにその両側の間隙４１２ｅ、４１２ｉのうちその中央部を除く箇所と、基板Ｓの外周縁部下側にそれぞれ位置する間隙４１２ａ、４１２ｍ全長に亘る箇所に、コンダクタンス調整部材９１先端部の斜面が、相互に隣接するバッキングプレート４２それぞれ当接まで上昇させてガスの流れを遮断した状態で、ＣｕＭｇＯ膜を形成した。
【００４１】
さらに、試料＃３では、コンダクタンス調整部材９１の全てを下降させ、その先端が相互に隣接するバッキングプレート４２の下面より下方に位置させた状態でＣｕＭｇＯ膜を形成した。
【００４２】
図５乃至図７は、上記により作製した試料＃１乃至＃３のＣｕＭｇＯ膜の比抵抗値の分布を示すグラフである。これによれば、試料＃３では、基板の中央部であって、ターゲットの長手方向両端部に対向した箇所及びターゲットの並設方向に沿った基板の両側の箇所において、比抵抗値が局所的に高くなっており、その比抵抗値の面内分布は、±９９．７％であった。このことから、反応ガスたる酸素ガスが偏って供給されていることが判る。
【００４３】
それに対し、試料＃１及び試料＃２では、調整手段９により各間隙４１２を通して流れる反応ガスを適宜遮断することで、比抵抗値の面内分布が、±８６．１％（試料＃１）及び８０．６（試料＃２）となり、酸素ガスが偏って供給されることが改善できたことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のスパッタ装置の模式的断面図。
【図２】本発明のコンダクタンス調整手段の配置を説明する平面図。
【図３】本発明のコンダクタンス調整手段の配置を拡大して説明する断面図。
【図４】（ａ）は、変形例に係る調整手段の配置を説明する部分断面図。（ｂ）は、Ｂ―Ｂ線に沿った部分断面図。
【図５】実施例１で作成した試料＃１の比抵抗値の膜質分布を説明するグラフ。
【図６】実施例１で作成した試料＃２の比抵抗値の膜質分布を説明するグラフ。
【図７】実施例１で作成した試料＃３の比抵抗値の膜質分布を説明するグラフ。
【符号の説明】
【００４５】
１ スパッタリング装置
１１ａ スパッタ室
３１、３２ シールド
４１ａ乃至４１ｈ ターゲット
８ ガス導入手段
８４ ガス供給管
９ 調整手段
９１ コンダクタンス調整部材
９３ 駆動手段
Ｅ１乃至Ｅ４ 交流電源
Ｓ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ室内に所定の間隔を置いて並設した複数枚のターゲットと、各ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源と、スパッタ室へのスパッタガス及び反応ガスの導入を可能とするガス導入手段とを備え、
前記反応ガスをスパッタ室に導入するガス導入手段は、少なくとも１本のガス供給管を有し、このガス供給管は、並設した各ターゲットの背面側で各ターゲットから離間させて配置されると共に、反応ガスを噴射する噴射口が形成されているスパッタリング装置であって、
前記ターゲット相互間の各間隙を通って流れる前記反応ガス流量の調整を可能とする調節手段を設けたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記調整手段は、ターゲットの背面側に配置された凸の山角状の先端部を有するコンダクタンス調整部材と、当該コンダクタンス調整部材を前記間隙に対し進退自在に駆動する駆動手段と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３】
前記コンダクタンス調整部材は、前記間隙の全長に亘って設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記コンダクタンス調整部材はその長手方向に沿う所定の長さで複数個に分割され、当該分割された部分にそれぞれ駆動手段が連結されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記スパッタ電源は、並設された複数枚のターゲットのうち一対のターゲット毎に所定の周波数で交互に極性をかえて電圧を印加する交流電源であり、各ターゲットをアノード電極、カソード電極に交互に切替え、アノード電極及びカソード電極間にグロー放電を生じさせてプラズマ雰囲気を形成し、各ターゲットをスパッタリングすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記並設したターゲットとガス管との間に、各ターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成する磁石組立体を設けると共に、当該各磁石組立体を一体で、かつ、ターゲット裏面に沿って平行に往復動させる他の駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項１】
スパッタ室内に所定の間隔を置いて並設した複数枚のターゲットと、各ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源と、スパッタ室へのスパッタガス及び反応ガスの導入を可能とするガス導入手段とを備え、
前記反応ガスをスパッタ室に導入するガス導入手段は、少なくとも１本のガス供給管を有し、このガス供給管は、並設した各ターゲットの背面側で各ターゲットから離間させて配置されると共に、反応ガスを噴射する噴射口が形成されているスパッタリング装置であって、
前記ターゲット相互間の各間隙を通って流れる前記反応ガス流量の調整を可能とする調節手段を設けたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記調整手段は、ターゲットの背面側に配置された凸の山角状の先端部を有するコンダクタンス調整部材と、当該コンダクタンス調整部材を前記間隙に対し進退自在に駆動する駆動手段と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３】
前記コンダクタンス調整部材は、前記間隙の全長に亘って設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記コンダクタンス調整部材はその長手方向に沿う所定の長さで複数個に分割され、当該分割された部分にそれぞれ駆動手段が連結されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記スパッタ電源は、並設された複数枚のターゲットのうち一対のターゲット毎に所定の周波数で交互に極性をかえて電圧を印加する交流電源であり、各ターゲットをアノード電極、カソード電極に交互に切替え、アノード電極及びカソード電極間にグロー放電を生じさせてプラズマ雰囲気を形成し、各ターゲットをスパッタリングすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記並設したターゲットとガス管との間に、各ターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成する磁石組立体を設けると共に、当該各磁石組立体を一体で、かつ、ターゲット裏面に沿って平行に往復動させる他の駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−５７６０８（Ｐ２００９−５７６０８Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２６３９２（Ｐ２００７−２２６３９２）
【出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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