スパッタリング装置
【課題】基板表面の損傷を抑えつつ、成膜速度を向上させることの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。
【解決手段】スパッタリング装置は、対になる部材が空間をあけて対向するよう配置され、空間に磁場を発生させる磁場発生部１（１ａ，１ｂ）と、対になる部材の側方に、空間と対面するよう被成膜部材６を配置可能な被成膜部材保持部と、空間内に配置され、被成膜部材６に向けて傾斜したターゲット面２ａを有するターゲット部材２と、ターゲット部材２に接続され、ターゲット部材２へ電圧を印加する電力供給部３と、を備える。
【解決手段】スパッタリング装置は、対になる部材が空間をあけて対向するよう配置され、空間に磁場を発生させる磁場発生部１（１ａ，１ｂ）と、対になる部材の側方に、空間と対面するよう被成膜部材６を配置可能な被成膜部材保持部と、空間内に配置され、被成膜部材６に向けて傾斜したターゲット面２ａを有するターゲット部材２と、ターゲット部材２に接続され、ターゲット部材２へ電圧を印加する電力供給部３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関し、特に、有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）などの有機素子を備えた基板上に金属膜、または金属化合物などを成膜するためのスパッタリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なスパッタリング装置として、２極スパッタリング装置及びマグネトロンスパッタリング装置がある。
２極スパッタリング装置は、ターゲットを陰極、薄膜を形成する基材・基板を陽極とし、陰極及び陽極は対向して配置されることを特徴とする。２極スパッタリング装置では、電極間に電圧を印加してガスをプラズマ化させる。プラズマ化したガスは電場により加速されターゲット表面に衝突し、ターゲット物質をたたき出す。たたき出されたターゲット物質が基材・基板に堆積して膜を形成する。
【０００３】
マグネトロンスパッタリング装置は、ターゲットの裏面に磁石を設置して磁場を発生させることを特徴とする。マグネトロンスパッタリング装置では、２極スパッタリング装置と同様にガスをプラズマ化させる。プラズマ化されたガスはターゲット表面に衝突し、二次電子をたたき出す。この二次電子は磁場に捕捉され、磁力線に沿って螺旋状に運動し、ガスのプラズマ化を促進する。これにより、マグネトロンスパッタリング装置は、２極スパッタリング装置よりも早い成膜速度が得られる。
【０００４】
他のスパッタリング装置として、対向ターゲット型スパッタリング装置がある。対向ターゲット型スパッタリング装置は、ターゲットを対向させて配置し、ターゲットの裏側にそれぞれ磁石を設置することを特徴とする。ターゲットの裏側に設置された磁石間には、図１２に示すような電場に沿った向きにミラー型磁場が形成される。プラズマ化されたガスや二次電子は、磁場に補足されるため、対向ターゲット型スパッタリング装置では、ターゲット間に高密度プラズマ領域を形成することができる。それによって、成膜速度を速くすることができる。また、対向ターゲット型スパッタリング装置では、基材・基板が磁場・電場の外（側方）に配置され、磁場から飛び出した粒子を基材・基板上に堆積させる。それによって、基材・基板表面の損傷を抑制することができる。
【０００５】
また、対向ターゲット型スパッタリング装置として、図１３に示すような磁石を部分的に配置してカスプ磁場（部分的に発生させた磁場）を形成させるものもある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５９６５７号公報（請求項１及び図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
２極スパッタリング装置の構造は簡単であるが、不活性ガスをイオン化するグロー放電を起こすためのガス導入量が多く必要であり、その導入ガスが障害となって成膜速度が遅くなる。２極スパッタリング装置及びマグネトロンスパッタリング装置は、基材・基板がプラズマに曝される上、直接的に粒子が基板に堆積する。それにより、基材・基板が損傷を受けるという問題がある。特に、表面に有機ＥＬ素子などの有機層が形成された基板などでは、ソフトマテリアルである有機層の損傷が大きくなる。
【０００８】
対向ターゲット型スパッタリング装置、特に特許文献１のような磁石を部分的に配置した対向ターゲット型スパッタリング装置では、ターゲットの周辺にも強い磁場が形成されるため、その磁場中で加速された高エネルギーの粒子などが基材・基板へと衝突し、基材・基板を損傷させる。そのため、特許文献１のように、ターゲット近傍と基材・基板との間にプラズマ抑制板などを設ける保護対策が必要となる。また、特許文献１に記載の方法では、横に飛んでくる粒子を捕獲して基材・基板に堆積させるため成膜速度が遅いという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板表面の損傷を抑えつつ、成膜速度を向上させることの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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、対になる部材が空間をあけて対向するよう配置され、前記空間に磁場を発生させる磁場発生部と、前記対になる部材の側方に、前記空間と対面するよう被成膜部材を配置可能な被成膜部材保持部と、前記空間内に配置され、前記被成膜部材に向けて傾斜したターゲット面を有するターゲット部材と、前記ターゲット部材に接続され、前記ターゲット部材へ電圧を印加する電力供給部と、を備えるスパッタリング装置を提供する。
【００１１】
上記発明によれば、ターゲット部材に電圧を印加することでプラズマが形成される。ターゲット部材は、磁場発生部により発生させた磁場中に配置されるため、磁場内に高密度プラズマ領域が形成され、一定レベルの成膜速度を維持できる。また、被成膜部材をプラズマからシールドする部材を設ける必要がない。ターゲットは被成膜部材に対して角度を持った面に配置されているため、ターゲットと被成膜部材とを対向させて成膜する場合と比較して、直接被成膜部材に流入する粒子の量を低減することができる。また、プラズマ（電子、正負イオン）による被成膜部材表面の損傷を抑制することができる。
【００１２】
上記発明の一態様において、前記磁場発生部の前記空間側の面に、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材からなる表層部が設けられることが好ましい。
【００１３】
上記構成のスパッタリング装置では、電場によって加速された粒子が磁場発生部の空間側の面に衝突する。上記発明の一態様によれば、磁場発生部の空間側の面に、ターゲットと同じ材質からなる部材を配置することで、被成膜部材表面に形成される膜に他の物質が混入されることを防止できる。また、界発生部の空間側の面に、スパッタされない材質からなる部材を配置すると、電場によって加速された粒子が該面に衝突した場合であっても、ターゲット物質がたたき出されることはない。そのため、被成膜部材表面に形成される膜に他の物質が混入されることを防止できる。
【００１４】
上記発明の一態様において、前記磁場発生部の前記空間と反対側に磁気回路形成部を更に備えることが好ましい。
上記構成とすることで、空間内に磁場を閉じ込めることができる。それにより、空間中の磁場強度が増し、プラズマの閉じ込めが改善されることで製膜速度を速めることができる。
【００１５】
上記発明の一態様において、前記ターゲット部材の所定位置を覆うようシールド部材が配置されることが好ましい。
所定位置、例えば、ターゲット部材の被成膜部材に向いていない面や、電場が集中するような形状をした部分をシールド部材で覆うことで、余分な放電の回避や、それに伴う余分な粒子の放出を回避することができる。
【００１６】
上記発明の一態様において、前記磁場発生部が永久磁石からなり、前記永久磁石が、前記ターゲット部材を配置する前記空間に磁場を発生させるよう対向配置された対になる主永久磁石と、前記ターゲット部材の内部に配置され、前記主永久磁石で発生させた磁場に沿った向きの磁場を発生させる対になる副永久磁石と、を備え、前記主永久磁石と前記副永久磁石とが異なる極性の磁極が対向配置され、前記主永久磁石と前記副永久磁石との間に磁場を発生させるよう構成されて良い。
上記構成とすることで、空間内の磁場が強くなるため、成膜速度を速くすることができる。
【００１７】
上記発明の一態様において、前記磁場発生部が磁場コイルであって良い。
上記構成とすることで、磁場強さを自在に調整することができるため、より空間内に磁気を閉じ込めることができるようになる。それによって、成膜速度を速くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ターゲットを磁場発生部によって発生させた磁場内に配置することで、基板表面の損傷を抑えつつ、成膜速度を向上させることのできるスパッタリング装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係るターゲット部材の斜視図である。
【図３】ターゲット部材の変形例の断面構成を示す概略図である。
【図４】ターゲット部材の変形例の断面構成を示す概略図である。
【図５】第１実施形態に係るスパッタリング装置の平面図である。
【図６】第２実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図７】第２実施形態に係るスパッタリング装置の平面図である。
【図８】第２実施形態に係るスパッタリング装置の変形例の平面図である。
【図９】第３実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図１０】第４実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図１１】第５実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図１２】ミラー型磁場を説明する図である。
【図１３】カスプ型磁場を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係るスパッタリング装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１に、第１実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。スパッタリング装置は、真空チャンバ（不図示）と、真空チャンバ内に設けられる磁場発生部１、被成膜部材保持部（不図示）、及びターゲット部材２と、ターゲット部材２に電圧を印加するための電力供給部３とを備えている。
【００２２】
真空チャンバは、排気手段を備え、内部を１０−３Ｐａ以下程度の真空に維持することができる箱体とされる。真空チャンバは、ガス導入手段を備え、アルゴンやヘリウムなどのスパッタガスを所定圧力で内部に供給することができる。化合物膜を成膜する場合などは、供給されるスパッタガスは、酸素などの活性ガスを単独、または混合して用いてもよい。
【００２３】
磁場発生部１は、対になる部材が空間をあけて対向するよう配置された構成とされ、対になる部材の間の空間に磁場を発生させることができる。本実施形態における磁場発生部１は、互いに異なる磁極が向き合うように配置された２つの永久磁石１ａ，永久磁石１ｂから構成される。永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの形状及び大きさは、被成膜部材の形状及び大きさに応じて適宜設定される。磁場発生部１の空間側の面には、接地部材４が接続されている。接地部材４が接続された永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの互いに向かい合う面側には、該面をそれぞれ覆うように表層部５が設けられることが好ましい。表層部５は、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材から構成されている。スパッタされない材質からなる部材とは、磁場によって加速されたガスイオンが衝突してもターゲット粒子がたたき出されない材質からなる部材であり、具体的な例として、セラミックスなどが用いられる。
【００２４】
被成膜部材保持部は、真空チャンバ内の永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの側方に配置され、上記空間と対面するように被成膜部材６を保持することができる。
【００２５】
永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの互いに向いあう面の反対側（裏側）には、磁気回路形成部７が設けられていると良い。磁気回路形成部７は、各端部がそれぞれ永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの裏面に接続され、形成された磁場を被成膜部材の反対側から囲うように配置されている。磁気回路形成部７は、軟鉄などからなる。
【００２６】
ターゲット部材２は、永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの間の空間内に配置されている。ターゲット部材２は、被成膜部材６に対して傾斜したターゲット面２ａを有する。ターゲット面２ａはターゲット物質からなる。ターゲット物質は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金及びこれらの等価物とすることができる。または、ターゲット物質は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＴＺＯ（Ｔｉｎ−Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ、ＧＺＯ、または、これらの等価物からなることができる。
図２に、本実施形態に係るターゲット部材２の斜視図を示す。例えば、ターゲット部材２は略三角形状とされ、底面が被成膜部材６の被成膜面に略平行になるよう配置されている。ターゲット面２ａは底面を挟む他の２面とされ、底面に対してそれぞれ角度θの傾きを有する。
【００２７】
ターゲット部材２は、所定位置がシールド部材（８ａ，８ｂ）で囲われていると良い。所定位置とは、電場が集中し易い部分や被成膜部材に面していない部分などとされる。シールド部材（８ａ，８ｂ）は、それぞれ接地部材４に接続されている。シールド部材（８ａ，８ｂ）は、比較的反応性が低い導電性の金属、例えばステンレスなどが用いられる。例えば、図１では、ターゲット部材２の底面（被成膜部材の被成膜面に略平行な面）がシールド部材８ａでシールドされている。また、ターゲット部材２の底面に向いあう頂点付近が、シールド部材８ｂでシールドされている。
【００２８】
電力供給部４は、真空チャンバの外に配置された電源（パワーサプライ）とされる。電源はターゲット部材２に電気的に接続され、ターゲット物質に電圧を印加することができる。電力供給部４は、交流（ＲＦ）、直流（ＤＣ）、負のパルス（ＤＣパルス）、バイポーラパルスまたはこれらを組み合わせた電力を供給するものとされる。
例えば、パワーサプライとしてバイポーラパルスを用いた場合、ターゲットへの正電圧パルスフェーズで一度電子が引きつけられるため、二次電子が出る。電子の数が多いと、電子がプラズマ化されていないガスにぶつかる確率が上がるため、放電し易くなる。これにより、低いガス圧であっても一定レベルの成膜速度を維持することが可能となる。
例えば、パワーサプライは、プラズマを発生させるための交流と、アルゴンとの電位差を取るための直流とを組み合わせて使用しても良い。
【００２９】
なお、ターゲット部材２の構成は、上記に限定されるものではない。図３及び図４に、ターゲット部材の変形例の断面構成を概略図で示す。図３及び図４に示すターゲット部材は、ターゲット面２ａと、ターゲット面２ａを保持するターゲット保持部１０と、冷却機構１１とから構成されている。
【００３０】
図３において、ターゲット部材２は略三角形状とされている。ターゲット面２ａは、ターゲット部材２の底面（被成膜部材の被成膜面）を挟む２つの面とされる。ターゲット面２ａはそれぞれ底面に対して角度θだけ傾斜されている。ターゲット面２ａの各外端部は、取り外し可能にターゲット保持部１０で保持されている。よって、ターゲットが少なくなった場合、ターゲット面２ａだけを交換することができる。ターゲット部材２の底面側に。底面を覆うようにシールド部材８が配置されている。ターゲット部材２の最も被成膜部材６の近くに位置する頂点（底面に向いあう頂点）部分には、シールド部材９が配置されている。ターゲット部材２の内部には、冷却機構１１が設けられていても良い。冷却機構１１は、ターゲット面２ａの裏側に配置された冷却路などとされ、冷媒の流れを通じてターゲット部材２を冷却することができる。
【００３１】
図４に示すターゲット部材は、ターゲット面の形状以外は、図３で示したターゲット部材と同様の構成とされる。図４において、ターゲット部材は略半楕円形状とされている。ターゲット面２ｂは、底面に対して角度θだけ傾斜する曲面とされる。
【００３２】
図５に、長い被成膜部材６を配置したスパッタリング装置の平面図を示す。細長い被成膜部材６に成膜する場合、被成膜部材６の長さに合わせて永久磁石（１ａ，１ｂ）も長いものを使用する。所定長さを超える永久磁石（１ａ，１ｂ）を使用した場合、成膜時に永久磁石１ａと永久磁石１ｂとの間の空間に生じるプラズマの長手方向両端部は、図５に示すように、永久磁石１ａ側のプラズマが矢印Ｘ方向へ、永久磁石１ｂ側のプラズマが矢印Ｙ方向へとずれる。これは、Ｅ×Ｂ効果（プラズマ電位による電場Ｅ、磁石による磁場Ｂ）によるものであり、被成膜部材上により均一な薄膜を成膜する上で好ましくない現象である。よって、所定長さを超える永久磁石を使用する場合、被成膜部材６よりも長い永久磁石（１ａ，１ｂ）を使用するなど、プラズマの長手方向端部を成膜に使用しないよう考慮すると良い。所定長さは、一般的にプラズマを発生させる条件に依存するが、通常＜１０ｃｍ程度である。
【００３３】
次に、本実施形態に係るスパッタリング装置を用いた成膜方法について説明する。
まず、真空チャンバ内に、被成膜部材を搬入し、被成膜部材保持部によって保持させる。その際、被成膜部材の薄膜を形成したい面（被成膜面）を、磁場発生部によって形成される磁場に対面するように配置する。次に、真空チャンバ内を排気し、所定の真空度、例えば、１０−３Ｐａ以下となるまで減圧する。（要求する膜の純度に応じて減圧レベルを設定する）
【００３４】
次に、真空チャンバ内に所定圧力で、スパッタガスを導入する。スパッタガスの導入量は適宜設定される。ターゲット部材２に所定の電圧（例えば、数１０〜数１００Ｖ）を印加し、スパッタガスをプラズマ化させる。これによって発生したガスイオンは、永久磁石１ａと永久磁石１ｂとの間で形成された被成膜部材６の面方向に沿った磁場に捕捉され、加速される。捕捉されたガスイオンは永久磁石１ａや永久磁石１ｂで反射されながら移動する。これによって、プラズマが磁場の中に閉じ込められ、高密度プラズマ領域を形成する。その過程において、加速されたガスイオンがターゲット面２ａに衝突し、ターゲット面２ａからターゲットイオンをたたき出す。ターゲット面２ａは傾斜しているため、ターゲットイオンは、被成膜部材６の被成膜面に向かってたたき出される。そのため、一定レベルの成膜速度を維持することができる。
【００３５】
ターゲット部材２への電圧の印加にはパワーサプライ３を用いるため、印加する電圧値を適宜調整することで所望の濃度のプラズマを発生させることができる。あるいは、印加する電圧値を適宜調整することで成膜速度を上げることができる。
【００３６】
永久磁石１ａや永久磁石１ｂの空間（磁場）側の面にはガスイオンが衝突するが、表面層を設けることで、被成膜部材６に形成される薄膜の純度を確保することができる。
【００３７】
ターゲット部材２の底面及び被成膜部材６側にある頂点部分にシールド部材（８ａ，８ｂ）を配置することにより、余分なターゲットイオンの放出を抑制することができる。
【００３８】
永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの背面には、磁気回路形成部７が設けられているため、永久磁石１ａと永久磁石１ｂとの間の空間で形成された磁場を空間内に閉じ込めることができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係るスパッタリング装置は、磁場発生部が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。図６に、本実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。なお、図６では、第１実施形態と同様の構成について、簡略化または省略した記載とした。
【００４０】
本実施形態における磁場発生部１１は、４つの永久磁石（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）から構成されている。永久磁石１１ａ及び永久磁石１１ｂは、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。永久磁石１１ｃ及び永久磁石１１ｄは、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。永久磁石１１ａ及び永久磁石１１ｃは、互いに異なる磁極を空間側に向けて、且つ、空間に対して同じ側に間隔をあけて並んで配置されている。永久磁石１１ｂ及び永久磁石１１ｄは、互いに異なる磁極を空間側に向けて、且つ、空間に対して同じ側に間隔をあけて並んで配置されている。永久磁石（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の形状及び大きさは、被成膜部材の形状及び大きさに応じて適宜設定される。永久磁石１１ａと永久磁石１１ｂ、及び永久磁石１１ｃと永久磁石１１ｄの互いに向かい合う面側には、接地部材１４が接続されている。永久磁石（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の接地部材１４が接続された面側には、該面を覆うように表層部１５が設けられることが好ましい。表層部１５は、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材から構成されている。
【００４１】
上記構成のスパッタリング装置では、空間内にカスプ型磁場が形成される。詳細には、永久磁石１１ａ及び永久磁石１１ｂ、永久磁石１１ｃ及び永久磁石１１ｄによって、各永久磁石の間の空間に、被成膜部材の被成膜面に略平行な磁場が形成される。また、永久磁石１１ａ及び永久磁石１１ｃ、永久磁石１１ｂ及び永久磁石１１ｄによって、上記空間内に被成膜面に略垂直な磁場が形成される。
【００４２】
図７に、本実施形態に係るスパッタリング装置の平面図を示す。図７では、空間に対して同じ側に位置する永久磁石は間隔をあけて配置されている。このような場合であっても、永久磁石で形成される磁場の端部が、隣り合う永久磁石で形成される磁場の端部と重なりあうため、所定の磁場以上となるように調整しておけば、永久磁石と永久磁石との間に位置する被成膜部材１６に成膜することができる。
【００４３】
図８に、図７に示したスパッタリング装置の変形例の平面図を示す。被成膜部材が細長い場合、図７で示した磁場発生部１１を、被成膜部材１６の長手方向に複数並べて配置しても良い。
【００４４】
〔第３実施形態〕
本実施形態に係るスパッタリング装置は、磁場発生部が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。図９に、本実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。なお、図９では、第１実施形態と同様の構成について、簡略化または省略した記載とした。
【００４５】
本実施形態における磁場発生部２１は、４つの永久磁石（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）から構成されている。永久磁石２１ａ及び永久磁石２１ｂは、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。永久磁石２１ｃ及び永久磁石２１ｄは、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。永久磁石２１ａ及び永久磁石２１ｃは、互いに同じ磁極を空間側に向けて、且つ、空間に対して同じ側に間隔をあけて並んで配置されている。永久磁石２１ｂ及び永久磁石２１ｄは、互いに異なる磁極を空間側に向けて、且つ、空間に対して同じ側に間隔をあけて並んで配置されている。永久磁石（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）の形状及び大きさは、被成膜部材の形状及び大きさに応じて適宜設定される。永久磁石２１ａと永久磁石２１ｂ永久、及び磁石２１ｃと永久磁石２１ｄの互いに向かい合う面側には、接地部材２４が接続されている。永久磁石（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）の接地部材２４が接続された面側には、磁場発生部を覆うように表層部２５が設けられることが好ましい。表層部２５は、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材から構成されている。
【００４６】
上記構成のスパッタリング装置では、ミラー型磁場が形成される。詳細には、永久磁石２１ａ及び永久磁石２１ｂ、永久磁石２１ｃ及び永久磁石２１ｄによって、各永久磁石の間の空間に、被成膜部材の被成膜面に略平行の磁場が形成される。また、永久磁石２１ａ及び永久磁石２１ｃ、永久磁石２１ｂ及び永久磁石２１ｄによって、上記空間内に被成膜面に略垂直な磁場が形成される。
【００４７】
上記構成のスパッタリング装置では、電極の設置できる領域を増やすことにより、ターゲットを最適な位置へ配置することができる。これにより、被成膜部材へのダメージを減らすことができる。
【００４８】
〔第４実施形態〕
本実施形態に係るスパッタリング装置は、磁場発生部が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。図１０に、本実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。なお、図１０では、第１実施形態と同様の構成について、簡略化または省略した記載とした。
【００４９】
本実施形態における磁場発生部３１は、磁場コイル（３１ａ，３１ｂ）から構成されている。そのようにすることで、磁場強さを自在に調整することができるため、より空間内に磁気を閉じ込めることができるようになる。それによって、成膜速度を速くすることができる。
【００５０】
〔第５実施形態〕
本実施形態に係るスパッタリング装置は、磁場発生部が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。図１１に、本実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。なお、図１１では、第１実施形態と同様の構成について、簡略化または省略した記載とした。
【００５１】
本実施形態における磁場発生部１１は、対になる主永久磁石（４１ａ，４１ｂ）及び対になる副永久磁石（４１ｃ，４１ｄ）から構成されている。主永久磁石（４１ａ，４１ｂ）は、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。副永久磁石（４１ｃ，４１ｄ）は、ターゲット部材４２の内部に埋設されている。副永久磁石４１ｃと副永久磁石４１ｄとは、互いに異なる磁極が向き合うように間隔をあけて配置されている。副永久磁石４１ｃは主永久磁石４１ａに近い側にあり、主永久磁石４１ａと副永久磁石４１ｃとは、互いに異なる磁極を向けている。副永久磁石４１ｄは主永久磁石４１ｂに近い側にあり、主永久磁石４１ｂと副永久磁石４１ｄとは、互いに異なる磁極を向けている。
【００５２】
上記構成のスパッタリング装置では、空間内の磁場が強くなるため、成膜速度を速くすることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１，１１，２１，３１，４１ 磁場発生部
２，１２，２２，３２，４２ ターゲット部材
２ａ ターゲット面
３ 電力供給部
４，１４，２４，３４ 接地部材
５，１５，２５，３５ 表層部
６，１６ 被成膜部材
７，１７，２７ 磁気回路形成部
８，８ａ，８ｂ シールド部材
９ 冷却機構
１０ 保持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関し、特に、有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）などの有機素子を備えた基板上に金属膜、または金属化合物などを成膜するためのスパッタリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なスパッタリング装置として、２極スパッタリング装置及びマグネトロンスパッタリング装置がある。
２極スパッタリング装置は、ターゲットを陰極、薄膜を形成する基材・基板を陽極とし、陰極及び陽極は対向して配置されることを特徴とする。２極スパッタリング装置では、電極間に電圧を印加してガスをプラズマ化させる。プラズマ化したガスは電場により加速されターゲット表面に衝突し、ターゲット物質をたたき出す。たたき出されたターゲット物質が基材・基板に堆積して膜を形成する。
【０００３】
マグネトロンスパッタリング装置は、ターゲットの裏面に磁石を設置して磁場を発生させることを特徴とする。マグネトロンスパッタリング装置では、２極スパッタリング装置と同様にガスをプラズマ化させる。プラズマ化されたガスはターゲット表面に衝突し、二次電子をたたき出す。この二次電子は磁場に捕捉され、磁力線に沿って螺旋状に運動し、ガスのプラズマ化を促進する。これにより、マグネトロンスパッタリング装置は、２極スパッタリング装置よりも早い成膜速度が得られる。
【０００４】
他のスパッタリング装置として、対向ターゲット型スパッタリング装置がある。対向ターゲット型スパッタリング装置は、ターゲットを対向させて配置し、ターゲットの裏側にそれぞれ磁石を設置することを特徴とする。ターゲットの裏側に設置された磁石間には、図１２に示すような電場に沿った向きにミラー型磁場が形成される。プラズマ化されたガスや二次電子は、磁場に補足されるため、対向ターゲット型スパッタリング装置では、ターゲット間に高密度プラズマ領域を形成することができる。それによって、成膜速度を速くすることができる。また、対向ターゲット型スパッタリング装置では、基材・基板が磁場・電場の外（側方）に配置され、磁場から飛び出した粒子を基材・基板上に堆積させる。それによって、基材・基板表面の損傷を抑制することができる。
【０００５】
また、対向ターゲット型スパッタリング装置として、図１３に示すような磁石を部分的に配置してカスプ磁場（部分的に発生させた磁場）を形成させるものもある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５９６５７号公報（請求項１及び図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
２極スパッタリング装置の構造は簡単であるが、不活性ガスをイオン化するグロー放電を起こすためのガス導入量が多く必要であり、その導入ガスが障害となって成膜速度が遅くなる。２極スパッタリング装置及びマグネトロンスパッタリング装置は、基材・基板がプラズマに曝される上、直接的に粒子が基板に堆積する。それにより、基材・基板が損傷を受けるという問題がある。特に、表面に有機ＥＬ素子などの有機層が形成された基板などでは、ソフトマテリアルである有機層の損傷が大きくなる。
【０００８】
対向ターゲット型スパッタリング装置、特に特許文献１のような磁石を部分的に配置した対向ターゲット型スパッタリング装置では、ターゲットの周辺にも強い磁場が形成されるため、その磁場中で加速された高エネルギーの粒子などが基材・基板へと衝突し、基材・基板を損傷させる。そのため、特許文献１のように、ターゲット近傍と基材・基板との間にプラズマ抑制板などを設ける保護対策が必要となる。また、特許文献１に記載の方法では、横に飛んでくる粒子を捕獲して基材・基板に堆積させるため成膜速度が遅いという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板表面の損傷を抑えつつ、成膜速度を向上させることの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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、対になる部材が空間をあけて対向するよう配置され、前記空間に磁場を発生させる磁場発生部と、前記対になる部材の側方に、前記空間と対面するよう被成膜部材を配置可能な被成膜部材保持部と、前記空間内に配置され、前記被成膜部材に向けて傾斜したターゲット面を有するターゲット部材と、前記ターゲット部材に接続され、前記ターゲット部材へ電圧を印加する電力供給部と、を備えるスパッタリング装置を提供する。
【００１１】
上記発明によれば、ターゲット部材に電圧を印加することでプラズマが形成される。ターゲット部材は、磁場発生部により発生させた磁場中に配置されるため、磁場内に高密度プラズマ領域が形成され、一定レベルの成膜速度を維持できる。また、被成膜部材をプラズマからシールドする部材を設ける必要がない。ターゲットは被成膜部材に対して角度を持った面に配置されているため、ターゲットと被成膜部材とを対向させて成膜する場合と比較して、直接被成膜部材に流入する粒子の量を低減することができる。また、プラズマ（電子、正負イオン）による被成膜部材表面の損傷を抑制することができる。
【００１２】
上記発明の一態様において、前記磁場発生部の前記空間側の面に、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材からなる表層部が設けられることが好ましい。
【００１３】
上記構成のスパッタリング装置では、電場によって加速された粒子が磁場発生部の空間側の面に衝突する。上記発明の一態様によれば、磁場発生部の空間側の面に、ターゲットと同じ材質からなる部材を配置することで、被成膜部材表面に形成される膜に他の物質が混入されることを防止できる。また、界発生部の空間側の面に、スパッタされない材質からなる部材を配置すると、電場によって加速された粒子が該面に衝突した場合であっても、ターゲット物質がたたき出されることはない。そのため、被成膜部材表面に形成される膜に他の物質が混入されることを防止できる。
【００１４】
上記発明の一態様において、前記磁場発生部の前記空間と反対側に磁気回路形成部を更に備えることが好ましい。
上記構成とすることで、空間内に磁場を閉じ込めることができる。それにより、空間中の磁場強度が増し、プラズマの閉じ込めが改善されることで製膜速度を速めることができる。
【００１５】
上記発明の一態様において、前記ターゲット部材の所定位置を覆うようシールド部材が配置されることが好ましい。
所定位置、例えば、ターゲット部材の被成膜部材に向いていない面や、電場が集中するような形状をした部分をシールド部材で覆うことで、余分な放電の回避や、それに伴う余分な粒子の放出を回避することができる。
【００１６】
上記発明の一態様において、前記磁場発生部が永久磁石からなり、前記永久磁石が、前記ターゲット部材を配置する前記空間に磁場を発生させるよう対向配置された対になる主永久磁石と、前記ターゲット部材の内部に配置され、前記主永久磁石で発生させた磁場に沿った向きの磁場を発生させる対になる副永久磁石と、を備え、前記主永久磁石と前記副永久磁石とが異なる極性の磁極が対向配置され、前記主永久磁石と前記副永久磁石との間に磁場を発生させるよう構成されて良い。
上記構成とすることで、空間内の磁場が強くなるため、成膜速度を速くすることができる。
【００１７】
上記発明の一態様において、前記磁場発生部が磁場コイルであって良い。
上記構成とすることで、磁場強さを自在に調整することができるため、より空間内に磁気を閉じ込めることができるようになる。それによって、成膜速度を速くすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ターゲットを磁場発生部によって発生させた磁場内に配置することで、基板表面の損傷を抑えつつ、成膜速度を向上させることのできるスパッタリング装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係るターゲット部材の斜視図である。
【図３】ターゲット部材の変形例の断面構成を示す概略図である。
【図４】ターゲット部材の変形例の断面構成を示す概略図である。
【図５】第１実施形態に係るスパッタリング装置の平面図である。
【図６】第２実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図７】第２実施形態に係るスパッタリング装置の平面図である。
【図８】第２実施形態に係るスパッタリング装置の変形例の平面図である。
【図９】第３実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図１０】第４実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図１１】第５実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成を示す模式図である。
【図１２】ミラー型磁場を説明する図である。
【図１３】カスプ型磁場を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係るスパッタリング装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１に、第１実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。スパッタリング装置は、真空チャンバ（不図示）と、真空チャンバ内に設けられる磁場発生部１、被成膜部材保持部（不図示）、及びターゲット部材２と、ターゲット部材２に電圧を印加するための電力供給部３とを備えている。
【００２２】
真空チャンバは、排気手段を備え、内部を１０−３Ｐａ以下程度の真空に維持することができる箱体とされる。真空チャンバは、ガス導入手段を備え、アルゴンやヘリウムなどのスパッタガスを所定圧力で内部に供給することができる。化合物膜を成膜する場合などは、供給されるスパッタガスは、酸素などの活性ガスを単独、または混合して用いてもよい。
【００２３】
磁場発生部１は、対になる部材が空間をあけて対向するよう配置された構成とされ、対になる部材の間の空間に磁場を発生させることができる。本実施形態における磁場発生部１は、互いに異なる磁極が向き合うように配置された２つの永久磁石１ａ，永久磁石１ｂから構成される。永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの形状及び大きさは、被成膜部材の形状及び大きさに応じて適宜設定される。磁場発生部１の空間側の面には、接地部材４が接続されている。接地部材４が接続された永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの互いに向かい合う面側には、該面をそれぞれ覆うように表層部５が設けられることが好ましい。表層部５は、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材から構成されている。スパッタされない材質からなる部材とは、磁場によって加速されたガスイオンが衝突してもターゲット粒子がたたき出されない材質からなる部材であり、具体的な例として、セラミックスなどが用いられる。
【００２４】
被成膜部材保持部は、真空チャンバ内の永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの側方に配置され、上記空間と対面するように被成膜部材６を保持することができる。
【００２５】
永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの互いに向いあう面の反対側（裏側）には、磁気回路形成部７が設けられていると良い。磁気回路形成部７は、各端部がそれぞれ永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの裏面に接続され、形成された磁場を被成膜部材の反対側から囲うように配置されている。磁気回路形成部７は、軟鉄などからなる。
【００２６】
ターゲット部材２は、永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの間の空間内に配置されている。ターゲット部材２は、被成膜部材６に対して傾斜したターゲット面２ａを有する。ターゲット面２ａはターゲット物質からなる。ターゲット物質は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金及びこれらの等価物とすることができる。または、ターゲット物質は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＴＺＯ（Ｔｉｎ−Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ、ＧＺＯ、または、これらの等価物からなることができる。
図２に、本実施形態に係るターゲット部材２の斜視図を示す。例えば、ターゲット部材２は略三角形状とされ、底面が被成膜部材６の被成膜面に略平行になるよう配置されている。ターゲット面２ａは底面を挟む他の２面とされ、底面に対してそれぞれ角度θの傾きを有する。
【００２７】
ターゲット部材２は、所定位置がシールド部材（８ａ，８ｂ）で囲われていると良い。所定位置とは、電場が集中し易い部分や被成膜部材に面していない部分などとされる。シールド部材（８ａ，８ｂ）は、それぞれ接地部材４に接続されている。シールド部材（８ａ，８ｂ）は、比較的反応性が低い導電性の金属、例えばステンレスなどが用いられる。例えば、図１では、ターゲット部材２の底面（被成膜部材の被成膜面に略平行な面）がシールド部材８ａでシールドされている。また、ターゲット部材２の底面に向いあう頂点付近が、シールド部材８ｂでシールドされている。
【００２８】
電力供給部４は、真空チャンバの外に配置された電源（パワーサプライ）とされる。電源はターゲット部材２に電気的に接続され、ターゲット物質に電圧を印加することができる。電力供給部４は、交流（ＲＦ）、直流（ＤＣ）、負のパルス（ＤＣパルス）、バイポーラパルスまたはこれらを組み合わせた電力を供給するものとされる。
例えば、パワーサプライとしてバイポーラパルスを用いた場合、ターゲットへの正電圧パルスフェーズで一度電子が引きつけられるため、二次電子が出る。電子の数が多いと、電子がプラズマ化されていないガスにぶつかる確率が上がるため、放電し易くなる。これにより、低いガス圧であっても一定レベルの成膜速度を維持することが可能となる。
例えば、パワーサプライは、プラズマを発生させるための交流と、アルゴンとの電位差を取るための直流とを組み合わせて使用しても良い。
【００２９】
なお、ターゲット部材２の構成は、上記に限定されるものではない。図３及び図４に、ターゲット部材の変形例の断面構成を概略図で示す。図３及び図４に示すターゲット部材は、ターゲット面２ａと、ターゲット面２ａを保持するターゲット保持部１０と、冷却機構１１とから構成されている。
【００３０】
図３において、ターゲット部材２は略三角形状とされている。ターゲット面２ａは、ターゲット部材２の底面（被成膜部材の被成膜面）を挟む２つの面とされる。ターゲット面２ａはそれぞれ底面に対して角度θだけ傾斜されている。ターゲット面２ａの各外端部は、取り外し可能にターゲット保持部１０で保持されている。よって、ターゲットが少なくなった場合、ターゲット面２ａだけを交換することができる。ターゲット部材２の底面側に。底面を覆うようにシールド部材８が配置されている。ターゲット部材２の最も被成膜部材６の近くに位置する頂点（底面に向いあう頂点）部分には、シールド部材９が配置されている。ターゲット部材２の内部には、冷却機構１１が設けられていても良い。冷却機構１１は、ターゲット面２ａの裏側に配置された冷却路などとされ、冷媒の流れを通じてターゲット部材２を冷却することができる。
【００３１】
図４に示すターゲット部材は、ターゲット面の形状以外は、図３で示したターゲット部材と同様の構成とされる。図４において、ターゲット部材は略半楕円形状とされている。ターゲット面２ｂは、底面に対して角度θだけ傾斜する曲面とされる。
【００３２】
図５に、長い被成膜部材６を配置したスパッタリング装置の平面図を示す。細長い被成膜部材６に成膜する場合、被成膜部材６の長さに合わせて永久磁石（１ａ，１ｂ）も長いものを使用する。所定長さを超える永久磁石（１ａ，１ｂ）を使用した場合、成膜時に永久磁石１ａと永久磁石１ｂとの間の空間に生じるプラズマの長手方向両端部は、図５に示すように、永久磁石１ａ側のプラズマが矢印Ｘ方向へ、永久磁石１ｂ側のプラズマが矢印Ｙ方向へとずれる。これは、Ｅ×Ｂ効果（プラズマ電位による電場Ｅ、磁石による磁場Ｂ）によるものであり、被成膜部材上により均一な薄膜を成膜する上で好ましくない現象である。よって、所定長さを超える永久磁石を使用する場合、被成膜部材６よりも長い永久磁石（１ａ，１ｂ）を使用するなど、プラズマの長手方向端部を成膜に使用しないよう考慮すると良い。所定長さは、一般的にプラズマを発生させる条件に依存するが、通常＜１０ｃｍ程度である。
【００３３】
次に、本実施形態に係るスパッタリング装置を用いた成膜方法について説明する。
まず、真空チャンバ内に、被成膜部材を搬入し、被成膜部材保持部によって保持させる。その際、被成膜部材の薄膜を形成したい面（被成膜面）を、磁場発生部によって形成される磁場に対面するように配置する。次に、真空チャンバ内を排気し、所定の真空度、例えば、１０−３Ｐａ以下となるまで減圧する。（要求する膜の純度に応じて減圧レベルを設定する）
【００３４】
次に、真空チャンバ内に所定圧力で、スパッタガスを導入する。スパッタガスの導入量は適宜設定される。ターゲット部材２に所定の電圧（例えば、数１０〜数１００Ｖ）を印加し、スパッタガスをプラズマ化させる。これによって発生したガスイオンは、永久磁石１ａと永久磁石１ｂとの間で形成された被成膜部材６の面方向に沿った磁場に捕捉され、加速される。捕捉されたガスイオンは永久磁石１ａや永久磁石１ｂで反射されながら移動する。これによって、プラズマが磁場の中に閉じ込められ、高密度プラズマ領域を形成する。その過程において、加速されたガスイオンがターゲット面２ａに衝突し、ターゲット面２ａからターゲットイオンをたたき出す。ターゲット面２ａは傾斜しているため、ターゲットイオンは、被成膜部材６の被成膜面に向かってたたき出される。そのため、一定レベルの成膜速度を維持することができる。
【００３５】
ターゲット部材２への電圧の印加にはパワーサプライ３を用いるため、印加する電圧値を適宜調整することで所望の濃度のプラズマを発生させることができる。あるいは、印加する電圧値を適宜調整することで成膜速度を上げることができる。
【００３６】
永久磁石１ａや永久磁石１ｂの空間（磁場）側の面にはガスイオンが衝突するが、表面層を設けることで、被成膜部材６に形成される薄膜の純度を確保することができる。
【００３７】
ターゲット部材２の底面及び被成膜部材６側にある頂点部分にシールド部材（８ａ，８ｂ）を配置することにより、余分なターゲットイオンの放出を抑制することができる。
【００３８】
永久磁石１ａ及び永久磁石１ｂの背面には、磁気回路形成部７が設けられているため、永久磁石１ａと永久磁石１ｂとの間の空間で形成された磁場を空間内に閉じ込めることができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係るスパッタリング装置は、磁場発生部が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。図６に、本実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。なお、図６では、第１実施形態と同様の構成について、簡略化または省略した記載とした。
【００４０】
本実施形態における磁場発生部１１は、４つの永久磁石（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）から構成されている。永久磁石１１ａ及び永久磁石１１ｂは、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。永久磁石１１ｃ及び永久磁石１１ｄは、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。永久磁石１１ａ及び永久磁石１１ｃは、互いに異なる磁極を空間側に向けて、且つ、空間に対して同じ側に間隔をあけて並んで配置されている。永久磁石１１ｂ及び永久磁石１１ｄは、互いに異なる磁極を空間側に向けて、且つ、空間に対して同じ側に間隔をあけて並んで配置されている。永久磁石（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の形状及び大きさは、被成膜部材の形状及び大きさに応じて適宜設定される。永久磁石１１ａと永久磁石１１ｂ、及び永久磁石１１ｃと永久磁石１１ｄの互いに向かい合う面側には、接地部材１４が接続されている。永久磁石（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の接地部材１４が接続された面側には、該面を覆うように表層部１５が設けられることが好ましい。表層部１５は、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材から構成されている。
【００４１】
上記構成のスパッタリング装置では、空間内にカスプ型磁場が形成される。詳細には、永久磁石１１ａ及び永久磁石１１ｂ、永久磁石１１ｃ及び永久磁石１１ｄによって、各永久磁石の間の空間に、被成膜部材の被成膜面に略平行な磁場が形成される。また、永久磁石１１ａ及び永久磁石１１ｃ、永久磁石１１ｂ及び永久磁石１１ｄによって、上記空間内に被成膜面に略垂直な磁場が形成される。
【００４２】
図７に、本実施形態に係るスパッタリング装置の平面図を示す。図７では、空間に対して同じ側に位置する永久磁石は間隔をあけて配置されている。このような場合であっても、永久磁石で形成される磁場の端部が、隣り合う永久磁石で形成される磁場の端部と重なりあうため、所定の磁場以上となるように調整しておけば、永久磁石と永久磁石との間に位置する被成膜部材１６に成膜することができる。
【００４３】
図８に、図７に示したスパッタリング装置の変形例の平面図を示す。被成膜部材が細長い場合、図７で示した磁場発生部１１を、被成膜部材１６の長手方向に複数並べて配置しても良い。
【００４４】
〔第３実施形態〕
本実施形態に係るスパッタリング装置は、磁場発生部が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。図９に、本実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。なお、図９では、第１実施形態と同様の構成について、簡略化または省略した記載とした。
【００４５】
本実施形態における磁場発生部２１は、４つの永久磁石（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）から構成されている。永久磁石２１ａ及び永久磁石２１ｂは、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。永久磁石２１ｃ及び永久磁石２１ｄは、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。永久磁石２１ａ及び永久磁石２１ｃは、互いに同じ磁極を空間側に向けて、且つ、空間に対して同じ側に間隔をあけて並んで配置されている。永久磁石２１ｂ及び永久磁石２１ｄは、互いに異なる磁極を空間側に向けて、且つ、空間に対して同じ側に間隔をあけて並んで配置されている。永久磁石（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）の形状及び大きさは、被成膜部材の形状及び大きさに応じて適宜設定される。永久磁石２１ａと永久磁石２１ｂ永久、及び磁石２１ｃと永久磁石２１ｄの互いに向かい合う面側には、接地部材２４が接続されている。永久磁石（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）の接地部材２４が接続された面側には、磁場発生部を覆うように表層部２５が設けられることが好ましい。表層部２５は、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材から構成されている。
【００４６】
上記構成のスパッタリング装置では、ミラー型磁場が形成される。詳細には、永久磁石２１ａ及び永久磁石２１ｂ、永久磁石２１ｃ及び永久磁石２１ｄによって、各永久磁石の間の空間に、被成膜部材の被成膜面に略平行の磁場が形成される。また、永久磁石２１ａ及び永久磁石２１ｃ、永久磁石２１ｂ及び永久磁石２１ｄによって、上記空間内に被成膜面に略垂直な磁場が形成される。
【００４７】
上記構成のスパッタリング装置では、電極の設置できる領域を増やすことにより、ターゲットを最適な位置へ配置することができる。これにより、被成膜部材へのダメージを減らすことができる。
【００４８】
〔第４実施形態〕
本実施形態に係るスパッタリング装置は、磁場発生部が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。図１０に、本実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。なお、図１０では、第１実施形態と同様の構成について、簡略化または省略した記載とした。
【００４９】
本実施形態における磁場発生部３１は、磁場コイル（３１ａ，３１ｂ）から構成されている。そのようにすることで、磁場強さを自在に調整することができるため、より空間内に磁気を閉じ込めることができるようになる。それによって、成膜速度を速くすることができる。
【００５０】
〔第５実施形態〕
本実施形態に係るスパッタリング装置は、磁場発生部が異なる以外は、第１実施形態と同様の構成とされる。図１１に、本実施形態に係るスパッタリング装置の断面構成の模式図を示す。なお、図１１では、第１実施形態と同様の構成について、簡略化または省略した記載とした。
【００５１】
本実施形態における磁場発生部１１は、対になる主永久磁石（４１ａ，４１ｂ）及び対になる副永久磁石（４１ｃ，４１ｄ）から構成されている。主永久磁石（４１ａ，４１ｂ）は、互いに異なる磁極が向き合うように空間をあけて配置されている。副永久磁石（４１ｃ，４１ｄ）は、ターゲット部材４２の内部に埋設されている。副永久磁石４１ｃと副永久磁石４１ｄとは、互いに異なる磁極が向き合うように間隔をあけて配置されている。副永久磁石４１ｃは主永久磁石４１ａに近い側にあり、主永久磁石４１ａと副永久磁石４１ｃとは、互いに異なる磁極を向けている。副永久磁石４１ｄは主永久磁石４１ｂに近い側にあり、主永久磁石４１ｂと副永久磁石４１ｄとは、互いに異なる磁極を向けている。
【００５２】
上記構成のスパッタリング装置では、空間内の磁場が強くなるため、成膜速度を速くすることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１，１１，２１，３１，４１ 磁場発生部
２，１２，２２，３２，４２ ターゲット部材
２ａ ターゲット面
３ 電力供給部
４，１４，２４，３４ 接地部材
５，１５，２５，３５ 表層部
６，１６ 被成膜部材
７，１７，２７ 磁気回路形成部
８，８ａ，８ｂ シールド部材
９ 冷却機構
１０ 保持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対になる部材が空間をあけて対向するよう配置され、前記空間に磁場を発生させる磁場発生部と、
前記対になる部材の側方に、前記空間と対面するよう被成膜部材を配置可能な被成膜部材保持部と、
前記空間内に配置され、前記被成膜部材に向けて傾斜したターゲット面を有するターゲット部材と、
前記ターゲット部材に接続され、前記ターゲット部材へ電圧を印加する電力供給部と、
を備えるスパッタリング装置。
【請求項２】
前記磁場発生部の前記空間側の面に、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材からなる表層部が設けられる請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記磁場発生部の前記空間と反対側に磁気回路形成部を更に備える請求項１及び請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記ターゲット部材の所定位置を覆うようシールド部材が配置される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記磁場発生部が永久磁石からなり、
前記永久磁石が、
前記ターゲット部材を配置する前記空間に磁場を発生させるよう対向配置された対になる主永久磁石と、
前記ターゲット部材の内部に配置され、前記主永久磁石で発生させた磁場に沿った向きの磁場を発生させる対になる副永久磁石と、
を備え、
前記主永久磁石と前記副永久磁石とが異なる極性の磁極が対向配置され、前記主永久磁石と前記副永久磁石との間に磁場を発生させるよう構成される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記磁場発生部が磁場コイルである請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項１】
対になる部材が空間をあけて対向するよう配置され、前記空間に磁場を発生させる磁場発生部と、
前記対になる部材の側方に、前記空間と対面するよう被成膜部材を配置可能な被成膜部材保持部と、
前記空間内に配置され、前記被成膜部材に向けて傾斜したターゲット面を有するターゲット部材と、
前記ターゲット部材に接続され、前記ターゲット部材へ電圧を印加する電力供給部と、
を備えるスパッタリング装置。
【請求項２】
前記磁場発生部の前記空間側の面に、ターゲットと同じ材質からなる部材またはスパッタされない材質からなる部材からなる表層部が設けられる請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記磁場発生部の前記空間と反対側に磁気回路形成部を更に備える請求項１及び請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記ターゲット部材の所定位置を覆うようシールド部材が配置される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記磁場発生部が永久磁石からなり、
前記永久磁石が、
前記ターゲット部材を配置する前記空間に磁場を発生させるよう対向配置された対になる主永久磁石と、
前記ターゲット部材の内部に配置され、前記主永久磁石で発生させた磁場に沿った向きの磁場を発生させる対になる副永久磁石と、
を備え、
前記主永久磁石と前記副永久磁石とが異なる極性の磁極が対向配置され、前記主永久磁石と前記副永久磁石との間に磁場を発生させるよう構成される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記磁場発生部が磁場コイルである請求項１乃至請求項４のいずれか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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１３６７２２（Ｐ２０１２−１３６７２２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７８６９（Ｐ２０１０−２８７８６９）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]