マグネトロンスパッタ電極及びスパッタリング装置
【課題】成膜時に磁石ユニットとターゲットとを相対移動させても、ターゲットに局所的な侵食領域が生じることがなく、ターゲットの利用効率が良いマグネトロンスパッタ電極を提供する。
【解決手段】スパッタ室１ａで基板Ｓと共に配置される長手のターゲット４１と、ターゲットのスパッタ面側を上とし、ターゲット下側に配置されてターゲットの上方にトンネル状の磁束を形成する磁石ユニット５と、ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向とし、磁石ユニットを所定の起点から、Ｘ方向及びＹ方向にターゲットに対して相対移動させる移動手段６とを備える。１サイクルにて、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる領域での磁場強度を局所的に低下させる磁気シャント７を設け、磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺７１、７２を有し、各辺が、Ｘ方向中央にかつＹ方向ターゲット内方に夫々向かって傾いている。
【解決手段】スパッタ室１ａで基板Ｓと共に配置される長手のターゲット４１と、ターゲットのスパッタ面側を上とし、ターゲット下側に配置されてターゲットの上方にトンネル状の磁束を形成する磁石ユニット５と、ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向とし、磁石ユニットを所定の起点から、Ｘ方向及びＹ方向にターゲットに対して相対移動させる移動手段６とを備える。１サイクルにて、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる領域での磁場強度を局所的に低下させる磁気シャント７を設け、磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺７１、７２を有し、各辺が、Ｘ方向中央にかつＹ方向ターゲット内方に夫々向かって傾いている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンスパッタ電極及びスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マグネトロン方式のスパッタリング（以下、「スパッタ」という）装置は、マグネトロンスパッタ電極を有し、このマグネトロンスパッタ電極が、処理すべき基板に対向配置されるターゲットと、このターゲットの基板と対向する側を上として、ターゲットの下側に配置されてこのターゲット上方にトンネル状の磁束を形成する磁石ユニットとを有するマグネトロンカソードユニットを備える。
【０００３】
ターゲットに負の電位を持った直流電力または交流電力を印加してターゲットをスパッタする際、上記磁束にてターゲット前方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してターゲット上方での電子密度を高め、これらの電子と真空チャンバ内に導入される希ガスのガス分子との衝突確率を高めることでプラズマ密度を高めている。このスパッタ装置によれば、例えば処理基板の著しい温度上昇を伴うことなく成膜速度を向上できる等の利点があり、近年では、大面積のフラットパネルディスプレイの製造工程にて透明電導膜の形成等に広く利用されている。
【０００４】
ここで、ターゲットとして平面視略矩形のものを用いる場合を例に説明すると、磁石ユニットとしては、ターゲットに平行に配置される平面視略矩形の支持板（ヨーク）上面中央に、その長手方向に沿って線状に中央磁石を配置すると共に、この中央磁石の周囲を囲うように支持板上面の周縁全体に亘ってターゲット側の極性が異なる周辺磁石を配置して構成したものが例えば特許文献１で知られている。
【０００５】
このような磁石ユニットを用いると、漏洩磁場の垂直成分が０となる位置を通るレーストラック状にプラズマが発生するようになるが、ターゲットのスパッタ面の周縁領域での磁束密度が局所的に高まる。即ち、中央磁石の延長線上に沿った磁場プロファイルをみると、中央磁石のＸ方向両端から内側に寄った位置で磁場の垂直成分が１つのピークをもつようになる。このため、スパッタ面の周縁領域でのスパッタレートが高まり、基板全面に亘って略均一な薄膜が得られるが、その領域でターゲットが集中的に侵食される（つまり、ターゲットが優先的にスパッタされる領域となる）。この場合、ターゲットの利用効率が低くなるという問題が生じる。このため、トンネル状の磁束の位置を変えてターゲットを均一に侵食させることが従来から行われている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
即ち、ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向とし、支持板の幅をターゲットより一回り小さく形成し、スパッタ中、磁石ユニットをターゲットのＹ方向に沿う２点間で同一平面上を所定速度で往復動させる。このとき、ターゲットのＸ方向にも磁石ユニットを往復動させることも考えられている。
【０００７】
このようにスパッタ中、磁石ユニットをターゲットに対して相対移動させても、ターゲットに局所的な侵食領域が生じることが知られている。これは、磁石ユニットが、一往復する間で、磁束密度の高い部分の滞在時間が比較的長くなる領域（所謂クロスポイント）が生じるためと考えられる。そこで、例えばバッキングプレートの所定領域に矩形の輪郭を有する磁気シャント（磁性体）を取り付け、この領域での磁場強度を局所的に弱めることが例えば特許文献３で知られている。然し、磁気シャントとして矩形のものを用いた場合、その取付姿勢によっては、ターゲットへの磁気シャントの投影面の周囲に、磁気シャントの辺に沿う局所的な侵食が別途生じ、ターゲットの利用効率改善の効果を制限するという問題が生じることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３４２４４号公報
【特許文献２】特開２００５−２９０５５０号公報
【特許文献３】特開２００５−６８４６８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、上記点に鑑み、ターゲットへの局所的な侵食領域の発生が抑制でき、ターゲットの利用効率が一層向上したマグネトロンスパッタ電極及びスパッタリング装置を提供することをその課題とするものである。
【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、本発明のマグネトロンスパッタ電極は、スパッタ室で処理すべき基板と共に配置される一方向に長手のターゲットと、ターゲットのスパッタ面側を上として、ターゲットの下側に配置されてこのターゲットの上方にトンネル状の磁束を形成する磁石ユニットと、ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向とし、磁石ユニットを所定の起点から、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも１方向にターゲットに対して相対移動させて前記起点に戻すことを繰り返す移動手段とを、備え、前記起点に戻るまでの１サイクルにて、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる領域での磁場強度を局所的に低下させる磁気シャントをターゲットに対して相対固定して設け、磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺を有し、これらの各辺が、Ｘ方向ターゲット中央にかつＹ方向ターゲット内方に夫々向かって傾いていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる位置に磁気シャントを設けて磁場強度を局所的に低下させる。ここで、上記従来例の如く、磁気シャントとして平面視長方形（矩形）のものを用い、当該磁気シャントの各辺が矩形のターゲットの各辺に略平行となるように取り付けると、ターゲットへの磁気シャントの投影面の周囲に、当該辺に沿う局所的な侵食がターゲットに別に生じる。これは、磁石ユニットから漏洩する磁束の一部が磁気シャントの面を伝ってターゲット側へと漏洩することで、当該投影面の周辺での磁束密度が局所的に増加し（磁場強度が局所的に高くなり）、磁石ユニットを移動させても、当該投影面の周辺でプラズマが滞在し易くなることに起因しているものと考えられる。
【００１２】
それに対して、本願発明では、磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺を有し、これらの各辺が、Ｘ方向中央にかつＹ方向ターゲット内方に向かって夫々傾斜させたため、更なる局所的な侵食がターゲットに生じることを抑制できることが確認された。これは、磁気シャントの傾いた辺により、磁束密度が集中する領域が、Ｘ方向でターゲットの内方へと連続して緩やかにシフトすることで、磁場強度を低下させるという磁気シャント本来の機能に加えて、レーストラック状に発生するプラズマの形状を局所的に変化し得るという機能によるものと考えらえる。これにより、ターゲットをより均等に侵食させて寿命を長くできる。結果として、スパッタ時に磁石ユニットとターゲットとを相対移動させることで、ターゲットの侵食領域を拡げることができることと相俟って、ターゲットの利用効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明においては、前記磁気シャントが、上記２辺の長さが同等である、平面視三角形の輪郭を有することが好ましい。これによれば、磁石ユニットが中央磁石のＸ方向両端から内側に寄った位置で磁場の垂直成分が１つのピークをもち、しかも、放電の安定性等のためにターゲットのＸ方向両端から所定の範囲内を非侵食領域とするような場合には、単純な形状で、特に磁気シャントを設けた領域を略均等に侵食させる構成が実現できる。
【００１４】
また、本発明においては、前記磁気シャントは、相似形で面積の異なるものを複数枚積層してなることが好ましい。これによれば、プラズマの形状をターゲットの侵食に応じて適宜変化させていくことができる。このため、ターゲットを一層均等に侵食する構成が実現できる。
【００１５】
ここで、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる位置は、同一の磁石ユニットを用いたとしても、スパッタ装置にて行うプロセス条件（例えば真空チャンバ内の圧力、真空チャンバ内に導入するガスの流量）等により変り得る。このため、上記位置での磁場強度を低下させる場合に、例えば、磁石ユニットの構成を変更して磁束密度を局所的に変更することも考えられるが、これでは、その作業が著しく面倒となる。そこで、前記磁気シャントが、ターゲットに接合されたバッキングプレートの下面に貼付されることが好ましい。これにより、スパッタ装置に本発明のマグネトロンスパッタ電極を設置した後でも簡単な作業で磁場強度を局所的に低下させる構成を実現できてよい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明のスパッタ装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタ電極と、真空状態の保持が可能な真空チャンバと、この真空チャンバ内に所定のガスを導入するガス導入手段と、ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のスパッタ装置を模式的に説明する図。
【図２】（ａ）は、磁石ユニットをターゲットに対して相対移動させたときの磁束の変化を模式的に説明する図。（ｂ）は、磁気シャントを設けない場合のターゲットの侵食を模式的に説明する、図２（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図。（ｃ）は、矩形の磁気シャントを設けた場合のターゲットの侵食を模式的に説明する、図２（ａ）のｃ−ｃ線に沿った断面図。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態の磁気シャントのバッキングプレートへの配置を説明する図。（ｂ）はその側面図。（ｃ）は、ターゲットの侵食を模式的に説明する、図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、処理すべき基板Ｓとして、フラットパネルディスプレイの製造に用いられるガラス基板を用い、その表面に、Ａｌ等の所定の薄膜を形成する場合を例に本発明のマグネトロンスパッタ電極Ｃを有するスパッタ装置ＳＭを説明する。
【００１９】
図１に示すように、スパッタ装置ＳＭは、例えば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スパッタ室１を備える。以下においては、図１に示す如く、スパッタ室１にて後述のターゲット４１と基板Ｓとが対向し、ターゲット４１から基板Ｓに向かう方向を「上」とし、基板Ｓからターゲット４１に向かう方向を「下」として説明する。
【００２０】
スパッタ室１の上部空間には基板搬送手段２が設けられている。基板搬送手段２は、公知の構造を有し、例えば、基板Ｓが装着されるキャリア２１を有し、駆動手段を間欠駆動させてターゲットと対向した位置に基板Ｓを順次搬送できるようになっている。スパッタ室１にはまた、ガス導入手段３が設けられている。ガス導入手段３は、マスフローコントローラ３１を介設したガス管３２を通じてガス源３３に連通し、アルゴン等の希ガスからなるスパッタガスや反応性スパッタリングの際に用いる反応ガスがスパッタ室１内に一定の流量で導入できる。反応ガスとしては、処理基板Ｓ上に成膜しようする薄膜の組成に応じて選択され、酸素、窒素、炭素、水素を含むガス、オゾン、水若しくは過酸化水素またはこれらの混合ガスなどが用いられる。スパッタ室１の下側には、マグネトロンスパッタ電極Ｃが配置されている。
【００２１】
マグネトロンスパッタ電極Ｃは、スパッタ室１を臨むように設けた略直方体（平面視矩形）のターゲット４１と磁石ユニット５とを備える。以下においては、ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向として説明する。ターゲット４１は、Ａｌ合金、ＭｏやＩＴＯなど処理基板Ｓ上に成膜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ている。ターゲット４１の上面たるスパッタ面４１１の面積は、処理基板Ｓの外形寸法より大きく設定されている。また、ターゲット４１の下面には、スパッタリング中、ターゲット４１を冷却するバッキングプレート４２が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。そして、バッキングプレート４２にターゲット４１を接合した状態で、絶縁板４３を介してフレーム４４に装着される。
【００２２】
スパッタ室１内にターゲット４１を配置した後、ターゲット４１のスパッタ面４１１の周囲には、グランド接地されたアノードとしての役割を果たすシールド４５が装着される。また、ターゲットには、公知の構造を有するスパッタ電源Ｅからの出力端が接続され、負の電位を持った直流電力または高周波電力が投入されるようになっている。以下に、図１及び図２を参照して磁石ユニット５について説明する。
【００２３】
磁石ユニット５は、ターゲット４１のスパッタ面４１１に平行に設けられ、磁石の吸着力を増幅する磁性材料製の平板から構成される支持板（ヨーク）５１を備える。支持板５１上には、支持板５１の長手方向にのびる中心線上に位置させて配置した中央磁石５２と、この中央磁石５２の周囲を囲うように、支持板５１の上面外周に沿って環状に配置した周辺磁石５３とがターゲット側の極性をかえて設けられている。中央磁石５２の同磁化に換算したときの体積をその周囲を囲う周辺磁石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（図１参照））程度になるように設計している。これにより、ターゲット４１の上方で釣り合ったトンネル状の磁束Ｍ１、Ｍ２が形成される（図１参照）。中央磁石５２及び周辺磁石５３は、ネオジム磁石等の公知のものであり、これらの中央磁石５２及び周辺磁石５３は一体ものでも、または、所定体積の磁石片を複数列設して構成してもよい。
【００２４】
また、支持板５１は、その外形寸法がターゲットより一回り小さく形成されている。支持体５１には移動手段６が付設され、スパッタ中、磁石ユニット５はＸ方向及びＹ方向で同一平面上を所定速度かつ一定のストローク（Ｘ方向：Ｄ１）で往復動される。この場合、Ｘ方向及びＹ方向への移動は別々に行ってもよく、また、Ｘ方向及びＹ方向への移動を同期させてもよい（この場合、磁石ユニット５が、図１中、実線で示す位置から、所定の楕円状の円弧を描くように移動して、図１中、一点鎖線で示す位置に到達し、円弧を描くように移動して実線で示す位置に戻る）。この移動手段６により、磁石ユニット５が所定の起点からターゲット４１に対して相対移動されて前記起点に戻されることが繰り返される。Ｘ方向のストロークは、放電の安定性等のためにターゲット４１のＸ方向両端から所定の範囲内が非侵食領域となるように設定される。
【００２５】
移動手段６としては、ベース板６１の平坦な上面でターゲット４１の長手方向全長に亘って水平にのびかつターゲット４１の幅より広い間隔で設けた左右一対のレール部材６２Ｒ、６２Ｌと、レール部材６２Ｒ、６２Ｌに摺動自在に係合し、図示省略の駆動モータを備えたスライダ６３と、両スライダ６３、６３で支持されるように設けられ、駆動モータＭを有する送りねじ６４とを備える。そして、送りねじ６４に、支持板５１の下面中央に垂設されたナット部材６５が螺合している。
【００２６】
以上のスパッタ装置ＳＭによれば、基板搬送手段２により基板Ｓをターゲット４１と対向した位置に搬送し、ガス導入手段３を介して所定のスパッタガスや反応ガスを導入した後、スパッタ電源Ｅを介して負の電位を持った直流電力または高周波電力をターゲット４１に投入する。これにより、基板Ｓ及びターゲット４１に垂直な電界が形成されてターゲット４１の上方に、磁場の垂直成分が０となる位置を通るレーストラック状に高密度のプラズマが発生する。そして、プラズマ中のアルゴンイオンによりターゲット４１がスパッタされ、当該ターゲット４１からのスパッタ粒子が基板Ｓ表面に付着、堆積して所定の薄膜が形成される。スパッタ中、移動手段６により磁石ユニット５を上記の如くＸ方向やＹ方向に移動させることで磁束Ｍ１、Ｍ２の位置を移動させ、ターゲット４１の局所的な侵食を抑制し得る。
【００２７】
ここで、スパッタ中、磁石ユニット５を移動手段６により移動させた場合、図２（ａ）に示すように、磁石ユニット５により形成された磁束Ｍ１、Ｍ２のうち磁束密度の高い部分の滞在時間が、他の箇所と比較して長くなる領域（所謂クロスポイントＣＰ）が生じる。このような場合、図２（ｂ）に示すように、滞在時間が長くなる領域でターゲット４１の侵食量が局所的に多くなる。このため、ターゲット４１と磁石ユニット５とを相対移動させながらスパッタを行い、ターゲット４１面内における局所的な侵食領域を特定した上で、その位置に対応させて、図２（ａ）中、仮想線で示すように、バッキングプレート４２の下面に平面視長方形の磁気シャントＭＰを貼付することが考えられる（従来例に相当）。これでは、図２（ｃ）の如く、磁気シャントＭＰのターゲット４１への投影面の周辺において、磁気シャントＭＰのＹ方向に沿うＭＰ１、ＭＰ２２辺の長さに相当する局所的な侵食がターゲットに別に生じる。
【００２８】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、磁気シャント７として平面視二等辺三角形の輪郭を有するものを用い、相似形で面積の異なる２枚の磁気シャント７ａ、７ｂを同心に積層して構成することとした。両磁気シャント７ａ、７ｂを、Ｘ方向に沿ってのびる少なくとも２辺７１、７２が、Ｘ方向中央にかつＹ方向ターゲット内方に向かって傾くようにバッキングプレート４２の下面に貼付される。磁気シャント７としては、最大透磁率が高くかつ剛性を有する材料であればよく、例えば、ＳＵＳ４３０などの磁性を有するステンレス、磁場の減衰効果を高められる純鉄、ニッケルなどの金属、パーマロイ、スーパーマロイなどの透磁率の高いアロイを用いることができる。磁気シャント７の面積や厚さは、その材質やクロスポイントでのターゲット４１の侵食量を考慮して適宜設定され、例えば、１．０〜５．０ｍｍの範囲で磁気シャント７の厚さが夫々設定される。なお、磁気シャント７を積層する枚数や面積差には特に限定はなく、局所的な侵食量に応じて適宜設定でき、両磁気シャント７ａ、７ｂの材質を変えるようにしてもよい。
【００２９】
上記構成のマグネトロンスパッタ電極Ｃによれば、磁気シャント７ａ、７ｂにより磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる位置での磁場強度を局所的に低下できる共に、磁気シャント７ａ、７ｂを設けたことにより、局所的な侵食がターゲットに更に生じることを抑制できる。これは、磁気シャント７ａ、７ｂの傾いた辺７１、７２により、磁束密度が集中する領域がＸ方向でターゲット４１の内方へと連続して緩やかにシフトすることで、磁場強度を低下させるという磁気シャント本来の機能に加えて、レーストラック状に発生するプラズマの形状を局所的に変化し得るという機能によるものと考えられる。しかも、単純な形状の２枚の磁気シャント７ａ、７ｂを積層して構成することで、ターゲット４１を一層均等に侵食する構成が実現できる。結果として、ターゲット４１をより均等に侵食させて寿命を長くでき、スパッタ時に磁石ユニット５とターゲット４１とを相対移動させることで、ターゲット４１の侵食領域を拡げることができることと相俟って、ターゲット４１の利用効率を向上させることができる。
【００３０】
ここで、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる位置は、同一の磁石ユニット５を用いたとしても、スパッタ装置ＳＭにて行うプロセス条件（真空チャンバ内の圧力、例えば真空チャンバ内に導入するガスの流量）等により変り得る。このため、上記位置での磁場強度を低下させる場合に、例えば、磁石ユニット５の構成を変更して磁束密度を局所的に変更することも考えられるが、これでは、その作業が著しく面倒となる。本実施形態では、バッキングプレート４２の下面に磁気シャント７を貼付するため、スパッタ装置に本発明のマグネトロンスパッタ電極を設置した後でも簡単な作業で磁場強度を局所的に低下させる構成を実現できる。
【００３１】
以上の効果を確認するため、以下の実験を行った。ターゲット４１としてＡｌを用い、公知の方法で２１８ｍｍ×３４００ｍｍ×厚さ１６ｍｍの平面視略長方形に成形し、バッキングプレート４２に接合した。また、磁石組立体の支持板５１として、１００ｍｍ×３３９０ｍｍの外形寸法を有するものを用い、各支持板５１上に、ターゲット４１の長手方向に沿った棒状の中央磁石５２と、支持板５１の外周に沿って周辺磁石５３とを設けた。このとき、ターゲット４１の長手方向の両端から約５１ｍｍの位置で磁場の垂直成分が１つのピークＰ（約２１０Ｇ）がある。
【００３２】
そして、基板Ｓとして、３１００ｍｍ×２９００ｍｍの外形寸法を有するガラス基板を用い、また、スパッタリング条件として、真空排気されているスパッタ室１１内の圧力が０．３Ｐａに保持されるように、マスフローコントローラ３１を制御してスパッタガスであるアルゴンをスパッタ室１内に導入した。ターゲット４１とガラス基板との間の距離は２１０ｍｍ、ターゲット４１への投入電力（直流電圧）は７６ｋＷとし、６３００ｋＷｈに達するまでスパッタした。磁石ユニット５をＸ方向に１５ｍｍ／ｓｅｃの速度でかつ７０ｍｍのストロークで往復動させた。
【００３３】
上記条件で基板表面にＡｌ膜を形成すると、ターゲットの幅方向中央でかつターゲットのＸ方向端部から１２０ｍｍの位置でのターゲット４１の侵食量をみると、その周辺と比較して、約１７０％深く侵食されていることが確認された。そこで、比較実験として、バッキングプレート４２の下面中央で、１２０×５０ｍｍで厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０製の磁気シャント７をターゲットの長手方向端部から８０ｍｍの位置に貼付した。これによれば、ターゲットのＸ方向端部から１２０ｍｍ、Ｙ方向両端部７０ｍｍの位置でのターゲット４１の侵食量をみると、その周辺と比較して、約８０％深く侵食されていることが確認された。
【００３４】
次に、発明品の実験として、バッキングプレート４２の下面中央で、一辺が１２０ｍｍで厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ４３０製の正三角形状の磁気シャント７ａを、その中心がターゲットの長手方向端部から４２ｍｍの位置となるように貼付し、次に、その一辺が６０ｍｍで厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ４３０製の正三角形状の磁気シャント７ｂを積層した。これによれば、上記と同一条件でスパッタを行ったところ、局所的なターゲットの侵食が防止され、ターゲットをその略全面に亘って略均等に侵食できることが確認された。
【００３５】
以上、本発明の実施形態のマグネトロンスパッタ電極Ｃを備えたスパッタ装置ＳＭについて説明したが、本発明は、上記の形態のものに限定されるものではない。上記実施形態では、磁気シャント７の形状を略三角形とした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、磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺を有し、これらの各辺が、Ｘ方向中央にかつＹ方向ターゲット内方に夫々向かって傾いていればよく、例えば、五角形や六角形のものでもよい。また、上記実施形態では、放電の安定性等のために磁石ユニットのＸ方向両端から所定の範囲内が非侵食領域となるものに適用するため、磁気シャント７を略三角形としたものについて説明したが、ターゲット端近傍まで侵食領域となるように磁石ユニットが構成されているような場合には、例えばひし形としてもよい。また、面積の異なる磁気シャント７ａ、７ｂを積層する場合、その積層順序に制限はない。
【００３６】
また、上記実施形態では、１枚のターゲットの下方に１個の磁石ユニット５を設けたものを例に説明したが、これに限定されるものでなく、１枚のターゲットの下方に複数個の磁石ユニット５を設けた場合や複数枚のターゲットの下方に１個の磁石ユニット５を設けた場合等であっても本発明を適用できる。
【００３７】
さらに、上記実施形態では、磁石ユニット５をターゲットに対して相対移動させながらスパッタを行い、クロスポイントを特定し、バッキングプレート４２に磁気シャント７を貼付したものを例に説明したが、これに限定されるものではい。磁気シャント７は、磁石ユニット５以外に設けられていればよく、図示省略の支持部材でターゲット４１と磁石ユニット４２との間に介設されるようにしてもよい。他方、クロスポイントは、磁石ユニット５を移動させたときの磁束変化のシミュレーションから特定することもでき、このような場合に、バッキングプレート４２の下面に予めに磁気シャント７を取付用の凹部を形成しておき、ねじ止めするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
ＳＭ…スパッタリング装置、Ｃ…マグネトロンスパッタ電極、１…スパッタ室、４１…ターゲット、４２…バッキングプレート、５…磁石ユニット、５２…中央磁石、５３…周辺磁石、６…移動手段、７…磁気シャント、３…ガス導入手段、Ｅ…スパッタ電源、Ｓ…基板、Ｍ１、Ｍ２…磁束
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンスパッタ電極及びスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マグネトロン方式のスパッタリング（以下、「スパッタ」という）装置は、マグネトロンスパッタ電極を有し、このマグネトロンスパッタ電極が、処理すべき基板に対向配置されるターゲットと、このターゲットの基板と対向する側を上として、ターゲットの下側に配置されてこのターゲット上方にトンネル状の磁束を形成する磁石ユニットとを有するマグネトロンカソードユニットを備える。
【０００３】
ターゲットに負の電位を持った直流電力または交流電力を印加してターゲットをスパッタする際、上記磁束にてターゲット前方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してターゲット上方での電子密度を高め、これらの電子と真空チャンバ内に導入される希ガスのガス分子との衝突確率を高めることでプラズマ密度を高めている。このスパッタ装置によれば、例えば処理基板の著しい温度上昇を伴うことなく成膜速度を向上できる等の利点があり、近年では、大面積のフラットパネルディスプレイの製造工程にて透明電導膜の形成等に広く利用されている。
【０００４】
ここで、ターゲットとして平面視略矩形のものを用いる場合を例に説明すると、磁石ユニットとしては、ターゲットに平行に配置される平面視略矩形の支持板（ヨーク）上面中央に、その長手方向に沿って線状に中央磁石を配置すると共に、この中央磁石の周囲を囲うように支持板上面の周縁全体に亘ってターゲット側の極性が異なる周辺磁石を配置して構成したものが例えば特許文献１で知られている。
【０００５】
このような磁石ユニットを用いると、漏洩磁場の垂直成分が０となる位置を通るレーストラック状にプラズマが発生するようになるが、ターゲットのスパッタ面の周縁領域での磁束密度が局所的に高まる。即ち、中央磁石の延長線上に沿った磁場プロファイルをみると、中央磁石のＸ方向両端から内側に寄った位置で磁場の垂直成分が１つのピークをもつようになる。このため、スパッタ面の周縁領域でのスパッタレートが高まり、基板全面に亘って略均一な薄膜が得られるが、その領域でターゲットが集中的に侵食される（つまり、ターゲットが優先的にスパッタされる領域となる）。この場合、ターゲットの利用効率が低くなるという問題が生じる。このため、トンネル状の磁束の位置を変えてターゲットを均一に侵食させることが従来から行われている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
即ち、ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向とし、支持板の幅をターゲットより一回り小さく形成し、スパッタ中、磁石ユニットをターゲットのＹ方向に沿う２点間で同一平面上を所定速度で往復動させる。このとき、ターゲットのＸ方向にも磁石ユニットを往復動させることも考えられている。
【０００７】
このようにスパッタ中、磁石ユニットをターゲットに対して相対移動させても、ターゲットに局所的な侵食領域が生じることが知られている。これは、磁石ユニットが、一往復する間で、磁束密度の高い部分の滞在時間が比較的長くなる領域（所謂クロスポイント）が生じるためと考えられる。そこで、例えばバッキングプレートの所定領域に矩形の輪郭を有する磁気シャント（磁性体）を取り付け、この領域での磁場強度を局所的に弱めることが例えば特許文献３で知られている。然し、磁気シャントとして矩形のものを用いた場合、その取付姿勢によっては、ターゲットへの磁気シャントの投影面の周囲に、磁気シャントの辺に沿う局所的な侵食が別途生じ、ターゲットの利用効率改善の効果を制限するという問題が生じることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３４２４４号公報
【特許文献２】特開２００５−２９０５５０号公報
【特許文献３】特開２００５−６８４６８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、上記点に鑑み、ターゲットへの局所的な侵食領域の発生が抑制でき、ターゲットの利用効率が一層向上したマグネトロンスパッタ電極及びスパッタリング装置を提供することをその課題とするものである。
【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、本発明のマグネトロンスパッタ電極は、スパッタ室で処理すべき基板と共に配置される一方向に長手のターゲットと、ターゲットのスパッタ面側を上として、ターゲットの下側に配置されてこのターゲットの上方にトンネル状の磁束を形成する磁石ユニットと、ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向とし、磁石ユニットを所定の起点から、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも１方向にターゲットに対して相対移動させて前記起点に戻すことを繰り返す移動手段とを、備え、前記起点に戻るまでの１サイクルにて、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる領域での磁場強度を局所的に低下させる磁気シャントをターゲットに対して相対固定して設け、磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺を有し、これらの各辺が、Ｘ方向ターゲット中央にかつＹ方向ターゲット内方に夫々向かって傾いていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる位置に磁気シャントを設けて磁場強度を局所的に低下させる。ここで、上記従来例の如く、磁気シャントとして平面視長方形（矩形）のものを用い、当該磁気シャントの各辺が矩形のターゲットの各辺に略平行となるように取り付けると、ターゲットへの磁気シャントの投影面の周囲に、当該辺に沿う局所的な侵食がターゲットに別に生じる。これは、磁石ユニットから漏洩する磁束の一部が磁気シャントの面を伝ってターゲット側へと漏洩することで、当該投影面の周辺での磁束密度が局所的に増加し（磁場強度が局所的に高くなり）、磁石ユニットを移動させても、当該投影面の周辺でプラズマが滞在し易くなることに起因しているものと考えられる。
【００１２】
それに対して、本願発明では、磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺を有し、これらの各辺が、Ｘ方向中央にかつＹ方向ターゲット内方に向かって夫々傾斜させたため、更なる局所的な侵食がターゲットに生じることを抑制できることが確認された。これは、磁気シャントの傾いた辺により、磁束密度が集中する領域が、Ｘ方向でターゲットの内方へと連続して緩やかにシフトすることで、磁場強度を低下させるという磁気シャント本来の機能に加えて、レーストラック状に発生するプラズマの形状を局所的に変化し得るという機能によるものと考えらえる。これにより、ターゲットをより均等に侵食させて寿命を長くできる。結果として、スパッタ時に磁石ユニットとターゲットとを相対移動させることで、ターゲットの侵食領域を拡げることができることと相俟って、ターゲットの利用効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明においては、前記磁気シャントが、上記２辺の長さが同等である、平面視三角形の輪郭を有することが好ましい。これによれば、磁石ユニットが中央磁石のＸ方向両端から内側に寄った位置で磁場の垂直成分が１つのピークをもち、しかも、放電の安定性等のためにターゲットのＸ方向両端から所定の範囲内を非侵食領域とするような場合には、単純な形状で、特に磁気シャントを設けた領域を略均等に侵食させる構成が実現できる。
【００１４】
また、本発明においては、前記磁気シャントは、相似形で面積の異なるものを複数枚積層してなることが好ましい。これによれば、プラズマの形状をターゲットの侵食に応じて適宜変化させていくことができる。このため、ターゲットを一層均等に侵食する構成が実現できる。
【００１５】
ここで、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる位置は、同一の磁石ユニットを用いたとしても、スパッタ装置にて行うプロセス条件（例えば真空チャンバ内の圧力、真空チャンバ内に導入するガスの流量）等により変り得る。このため、上記位置での磁場強度を低下させる場合に、例えば、磁石ユニットの構成を変更して磁束密度を局所的に変更することも考えられるが、これでは、その作業が著しく面倒となる。そこで、前記磁気シャントが、ターゲットに接合されたバッキングプレートの下面に貼付されることが好ましい。これにより、スパッタ装置に本発明のマグネトロンスパッタ電極を設置した後でも簡単な作業で磁場強度を局所的に低下させる構成を実現できてよい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明のスパッタ装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタ電極と、真空状態の保持が可能な真空チャンバと、この真空チャンバ内に所定のガスを導入するガス導入手段と、ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のスパッタ装置を模式的に説明する図。
【図２】（ａ）は、磁石ユニットをターゲットに対して相対移動させたときの磁束の変化を模式的に説明する図。（ｂ）は、磁気シャントを設けない場合のターゲットの侵食を模式的に説明する、図２（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図。（ｃ）は、矩形の磁気シャントを設けた場合のターゲットの侵食を模式的に説明する、図２（ａ）のｃ−ｃ線に沿った断面図。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態の磁気シャントのバッキングプレートへの配置を説明する図。（ｂ）はその側面図。（ｃ）は、ターゲットの侵食を模式的に説明する、図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、処理すべき基板Ｓとして、フラットパネルディスプレイの製造に用いられるガラス基板を用い、その表面に、Ａｌ等の所定の薄膜を形成する場合を例に本発明のマグネトロンスパッタ電極Ｃを有するスパッタ装置ＳＭを説明する。
【００１９】
図１に示すように、スパッタ装置ＳＭは、例えば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スパッタ室１を備える。以下においては、図１に示す如く、スパッタ室１にて後述のターゲット４１と基板Ｓとが対向し、ターゲット４１から基板Ｓに向かう方向を「上」とし、基板Ｓからターゲット４１に向かう方向を「下」として説明する。
【００２０】
スパッタ室１の上部空間には基板搬送手段２が設けられている。基板搬送手段２は、公知の構造を有し、例えば、基板Ｓが装着されるキャリア２１を有し、駆動手段を間欠駆動させてターゲットと対向した位置に基板Ｓを順次搬送できるようになっている。スパッタ室１にはまた、ガス導入手段３が設けられている。ガス導入手段３は、マスフローコントローラ３１を介設したガス管３２を通じてガス源３３に連通し、アルゴン等の希ガスからなるスパッタガスや反応性スパッタリングの際に用いる反応ガスがスパッタ室１内に一定の流量で導入できる。反応ガスとしては、処理基板Ｓ上に成膜しようする薄膜の組成に応じて選択され、酸素、窒素、炭素、水素を含むガス、オゾン、水若しくは過酸化水素またはこれらの混合ガスなどが用いられる。スパッタ室１の下側には、マグネトロンスパッタ電極Ｃが配置されている。
【００２１】
マグネトロンスパッタ電極Ｃは、スパッタ室１を臨むように設けた略直方体（平面視矩形）のターゲット４１と磁石ユニット５とを備える。以下においては、ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向として説明する。ターゲット４１は、Ａｌ合金、ＭｏやＩＴＯなど処理基板Ｓ上に成膜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ている。ターゲット４１の上面たるスパッタ面４１１の面積は、処理基板Ｓの外形寸法より大きく設定されている。また、ターゲット４１の下面には、スパッタリング中、ターゲット４１を冷却するバッキングプレート４２が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。そして、バッキングプレート４２にターゲット４１を接合した状態で、絶縁板４３を介してフレーム４４に装着される。
【００２２】
スパッタ室１内にターゲット４１を配置した後、ターゲット４１のスパッタ面４１１の周囲には、グランド接地されたアノードとしての役割を果たすシールド４５が装着される。また、ターゲットには、公知の構造を有するスパッタ電源Ｅからの出力端が接続され、負の電位を持った直流電力または高周波電力が投入されるようになっている。以下に、図１及び図２を参照して磁石ユニット５について説明する。
【００２３】
磁石ユニット５は、ターゲット４１のスパッタ面４１１に平行に設けられ、磁石の吸着力を増幅する磁性材料製の平板から構成される支持板（ヨーク）５１を備える。支持板５１上には、支持板５１の長手方向にのびる中心線上に位置させて配置した中央磁石５２と、この中央磁石５２の周囲を囲うように、支持板５１の上面外周に沿って環状に配置した周辺磁石５３とがターゲット側の極性をかえて設けられている。中央磁石５２の同磁化に換算したときの体積をその周囲を囲う周辺磁石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（図１参照））程度になるように設計している。これにより、ターゲット４１の上方で釣り合ったトンネル状の磁束Ｍ１、Ｍ２が形成される（図１参照）。中央磁石５２及び周辺磁石５３は、ネオジム磁石等の公知のものであり、これらの中央磁石５２及び周辺磁石５３は一体ものでも、または、所定体積の磁石片を複数列設して構成してもよい。
【００２４】
また、支持板５１は、その外形寸法がターゲットより一回り小さく形成されている。支持体５１には移動手段６が付設され、スパッタ中、磁石ユニット５はＸ方向及びＹ方向で同一平面上を所定速度かつ一定のストローク（Ｘ方向：Ｄ１）で往復動される。この場合、Ｘ方向及びＹ方向への移動は別々に行ってもよく、また、Ｘ方向及びＹ方向への移動を同期させてもよい（この場合、磁石ユニット５が、図１中、実線で示す位置から、所定の楕円状の円弧を描くように移動して、図１中、一点鎖線で示す位置に到達し、円弧を描くように移動して実線で示す位置に戻る）。この移動手段６により、磁石ユニット５が所定の起点からターゲット４１に対して相対移動されて前記起点に戻されることが繰り返される。Ｘ方向のストロークは、放電の安定性等のためにターゲット４１のＸ方向両端から所定の範囲内が非侵食領域となるように設定される。
【００２５】
移動手段６としては、ベース板６１の平坦な上面でターゲット４１の長手方向全長に亘って水平にのびかつターゲット４１の幅より広い間隔で設けた左右一対のレール部材６２Ｒ、６２Ｌと、レール部材６２Ｒ、６２Ｌに摺動自在に係合し、図示省略の駆動モータを備えたスライダ６３と、両スライダ６３、６３で支持されるように設けられ、駆動モータＭを有する送りねじ６４とを備える。そして、送りねじ６４に、支持板５１の下面中央に垂設されたナット部材６５が螺合している。
【００２６】
以上のスパッタ装置ＳＭによれば、基板搬送手段２により基板Ｓをターゲット４１と対向した位置に搬送し、ガス導入手段３を介して所定のスパッタガスや反応ガスを導入した後、スパッタ電源Ｅを介して負の電位を持った直流電力または高周波電力をターゲット４１に投入する。これにより、基板Ｓ及びターゲット４１に垂直な電界が形成されてターゲット４１の上方に、磁場の垂直成分が０となる位置を通るレーストラック状に高密度のプラズマが発生する。そして、プラズマ中のアルゴンイオンによりターゲット４１がスパッタされ、当該ターゲット４１からのスパッタ粒子が基板Ｓ表面に付着、堆積して所定の薄膜が形成される。スパッタ中、移動手段６により磁石ユニット５を上記の如くＸ方向やＹ方向に移動させることで磁束Ｍ１、Ｍ２の位置を移動させ、ターゲット４１の局所的な侵食を抑制し得る。
【００２７】
ここで、スパッタ中、磁石ユニット５を移動手段６により移動させた場合、図２（ａ）に示すように、磁石ユニット５により形成された磁束Ｍ１、Ｍ２のうち磁束密度の高い部分の滞在時間が、他の箇所と比較して長くなる領域（所謂クロスポイントＣＰ）が生じる。このような場合、図２（ｂ）に示すように、滞在時間が長くなる領域でターゲット４１の侵食量が局所的に多くなる。このため、ターゲット４１と磁石ユニット５とを相対移動させながらスパッタを行い、ターゲット４１面内における局所的な侵食領域を特定した上で、その位置に対応させて、図２（ａ）中、仮想線で示すように、バッキングプレート４２の下面に平面視長方形の磁気シャントＭＰを貼付することが考えられる（従来例に相当）。これでは、図２（ｃ）の如く、磁気シャントＭＰのターゲット４１への投影面の周辺において、磁気シャントＭＰのＹ方向に沿うＭＰ１、ＭＰ２２辺の長さに相当する局所的な侵食がターゲットに別に生じる。
【００２８】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、磁気シャント７として平面視二等辺三角形の輪郭を有するものを用い、相似形で面積の異なる２枚の磁気シャント７ａ、７ｂを同心に積層して構成することとした。両磁気シャント７ａ、７ｂを、Ｘ方向に沿ってのびる少なくとも２辺７１、７２が、Ｘ方向中央にかつＹ方向ターゲット内方に向かって傾くようにバッキングプレート４２の下面に貼付される。磁気シャント７としては、最大透磁率が高くかつ剛性を有する材料であればよく、例えば、ＳＵＳ４３０などの磁性を有するステンレス、磁場の減衰効果を高められる純鉄、ニッケルなどの金属、パーマロイ、スーパーマロイなどの透磁率の高いアロイを用いることができる。磁気シャント７の面積や厚さは、その材質やクロスポイントでのターゲット４１の侵食量を考慮して適宜設定され、例えば、１．０〜５．０ｍｍの範囲で磁気シャント７の厚さが夫々設定される。なお、磁気シャント７を積層する枚数や面積差には特に限定はなく、局所的な侵食量に応じて適宜設定でき、両磁気シャント７ａ、７ｂの材質を変えるようにしてもよい。
【００２９】
上記構成のマグネトロンスパッタ電極Ｃによれば、磁気シャント７ａ、７ｂにより磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる位置での磁場強度を局所的に低下できる共に、磁気シャント７ａ、７ｂを設けたことにより、局所的な侵食がターゲットに更に生じることを抑制できる。これは、磁気シャント７ａ、７ｂの傾いた辺７１、７２により、磁束密度が集中する領域がＸ方向でターゲット４１の内方へと連続して緩やかにシフトすることで、磁場強度を低下させるという磁気シャント本来の機能に加えて、レーストラック状に発生するプラズマの形状を局所的に変化し得るという機能によるものと考えられる。しかも、単純な形状の２枚の磁気シャント７ａ、７ｂを積層して構成することで、ターゲット４１を一層均等に侵食する構成が実現できる。結果として、ターゲット４１をより均等に侵食させて寿命を長くでき、スパッタ時に磁石ユニット５とターゲット４１とを相対移動させることで、ターゲット４１の侵食領域を拡げることができることと相俟って、ターゲット４１の利用効率を向上させることができる。
【００３０】
ここで、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる位置は、同一の磁石ユニット５を用いたとしても、スパッタ装置ＳＭにて行うプロセス条件（真空チャンバ内の圧力、例えば真空チャンバ内に導入するガスの流量）等により変り得る。このため、上記位置での磁場強度を低下させる場合に、例えば、磁石ユニット５の構成を変更して磁束密度を局所的に変更することも考えられるが、これでは、その作業が著しく面倒となる。本実施形態では、バッキングプレート４２の下面に磁気シャント７を貼付するため、スパッタ装置に本発明のマグネトロンスパッタ電極を設置した後でも簡単な作業で磁場強度を局所的に低下させる構成を実現できる。
【００３１】
以上の効果を確認するため、以下の実験を行った。ターゲット４１としてＡｌを用い、公知の方法で２１８ｍｍ×３４００ｍｍ×厚さ１６ｍｍの平面視略長方形に成形し、バッキングプレート４２に接合した。また、磁石組立体の支持板５１として、１００ｍｍ×３３９０ｍｍの外形寸法を有するものを用い、各支持板５１上に、ターゲット４１の長手方向に沿った棒状の中央磁石５２と、支持板５１の外周に沿って周辺磁石５３とを設けた。このとき、ターゲット４１の長手方向の両端から約５１ｍｍの位置で磁場の垂直成分が１つのピークＰ（約２１０Ｇ）がある。
【００３２】
そして、基板Ｓとして、３１００ｍｍ×２９００ｍｍの外形寸法を有するガラス基板を用い、また、スパッタリング条件として、真空排気されているスパッタ室１１内の圧力が０．３Ｐａに保持されるように、マスフローコントローラ３１を制御してスパッタガスであるアルゴンをスパッタ室１内に導入した。ターゲット４１とガラス基板との間の距離は２１０ｍｍ、ターゲット４１への投入電力（直流電圧）は７６ｋＷとし、６３００ｋＷｈに達するまでスパッタした。磁石ユニット５をＸ方向に１５ｍｍ／ｓｅｃの速度でかつ７０ｍｍのストロークで往復動させた。
【００３３】
上記条件で基板表面にＡｌ膜を形成すると、ターゲットの幅方向中央でかつターゲットのＸ方向端部から１２０ｍｍの位置でのターゲット４１の侵食量をみると、その周辺と比較して、約１７０％深く侵食されていることが確認された。そこで、比較実験として、バッキングプレート４２の下面中央で、１２０×５０ｍｍで厚さ２ｍｍのＳＵＳ４３０製の磁気シャント７をターゲットの長手方向端部から８０ｍｍの位置に貼付した。これによれば、ターゲットのＸ方向端部から１２０ｍｍ、Ｙ方向両端部７０ｍｍの位置でのターゲット４１の侵食量をみると、その周辺と比較して、約８０％深く侵食されていることが確認された。
【００３４】
次に、発明品の実験として、バッキングプレート４２の下面中央で、一辺が１２０ｍｍで厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ４３０製の正三角形状の磁気シャント７ａを、その中心がターゲットの長手方向端部から４２ｍｍの位置となるように貼付し、次に、その一辺が６０ｍｍで厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ４３０製の正三角形状の磁気シャント７ｂを積層した。これによれば、上記と同一条件でスパッタを行ったところ、局所的なターゲットの侵食が防止され、ターゲットをその略全面に亘って略均等に侵食できることが確認された。
【００３５】
以上、本発明の実施形態のマグネトロンスパッタ電極Ｃを備えたスパッタ装置ＳＭについて説明したが、本発明は、上記の形態のものに限定されるものではない。上記実施形態では、磁気シャント７の形状を略三角形とした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、磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺を有し、これらの各辺が、Ｘ方向中央にかつＹ方向ターゲット内方に夫々向かって傾いていればよく、例えば、五角形や六角形のものでもよい。また、上記実施形態では、放電の安定性等のために磁石ユニットのＸ方向両端から所定の範囲内が非侵食領域となるものに適用するため、磁気シャント７を略三角形としたものについて説明したが、ターゲット端近傍まで侵食領域となるように磁石ユニットが構成されているような場合には、例えばひし形としてもよい。また、面積の異なる磁気シャント７ａ、７ｂを積層する場合、その積層順序に制限はない。
【００３６】
また、上記実施形態では、１枚のターゲットの下方に１個の磁石ユニット５を設けたものを例に説明したが、これに限定されるものでなく、１枚のターゲットの下方に複数個の磁石ユニット５を設けた場合や複数枚のターゲットの下方に１個の磁石ユニット５を設けた場合等であっても本発明を適用できる。
【００３７】
さらに、上記実施形態では、磁石ユニット５をターゲットに対して相対移動させながらスパッタを行い、クロスポイントを特定し、バッキングプレート４２に磁気シャント７を貼付したものを例に説明したが、これに限定されるものではい。磁気シャント７は、磁石ユニット５以外に設けられていればよく、図示省略の支持部材でターゲット４１と磁石ユニット４２との間に介設されるようにしてもよい。他方、クロスポイントは、磁石ユニット５を移動させたときの磁束変化のシミュレーションから特定することもでき、このような場合に、バッキングプレート４２の下面に予めに磁気シャント７を取付用の凹部を形成しておき、ねじ止めするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
ＳＭ…スパッタリング装置、Ｃ…マグネトロンスパッタ電極、１…スパッタ室、４１…ターゲット、４２…バッキングプレート、５…磁石ユニット、５２…中央磁石、５３…周辺磁石、６…移動手段、７…磁気シャント、３…ガス導入手段、Ｅ…スパッタ電源、Ｓ…基板、Ｍ１、Ｍ２…磁束
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ室で処理すべき基板と共に配置される一方向に長手のターゲットと、
ターゲットのスパッタ面側を上として、ターゲットの下側に配置されてこのターゲットの上方にトンネル状の磁束を形成する磁石ユニットと、
ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向とし、磁石ユニットを所定の起点から、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも１方向にターゲットに対して相対移動させて前記起点に戻すことを繰り返す移動手段とを、備え、
前記起点に戻るまでの１サイクルにて、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる領域での磁場強度を局所的に低下させる磁気シャントをターゲットに対して相対固定して設け、
磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺を有し、これらの各辺が、Ｘ方向ターゲット中央にかつＹ方向ターゲット内方に夫々向かって傾いていることを特徴とするマグネトロンスパッタ電極。
【請求項２】
前記磁気シャントが、上記２辺の長さが同等である、平面視三角形の輪郭を有することを特徴とする請求項１記載のマグネトロンスパッタ電極。
【請求項３】
前記磁気シャントは、相似形で面積の異なるものを複数枚積層してなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のマグネトロンスパッタ電極。
【請求項４】
前記磁気シャントが、ターゲットに接合されたバッキングプレートの下面に貼付されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタ電極。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタ電極と、真空状態の保持が可能な真空チャンバと、この真空チャンバ内に所定のガスを導入するガス導入手段と、ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源とを備えたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１】
スパッタ室で処理すべき基板と共に配置される一方向に長手のターゲットと、
ターゲットのスパッタ面側を上として、ターゲットの下側に配置されてこのターゲットの上方にトンネル状の磁束を形成する磁石ユニットと、
ターゲットの長手方向をＸ方向、このＸ方向に直交するターゲットの幅方向をＹ方向とし、磁石ユニットを所定の起点から、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも１方向にターゲットに対して相対移動させて前記起点に戻すことを繰り返す移動手段とを、備え、
前記起点に戻るまでの１サイクルにて、磁束密度の高い部分の滞在時間が長くなる領域での磁場強度を局所的に低下させる磁気シャントをターゲットに対して相対固定して設け、
磁気シャントはＸ方向に沿ってのびる少なくとも２辺を有し、これらの各辺が、Ｘ方向ターゲット中央にかつＹ方向ターゲット内方に夫々向かって傾いていることを特徴とするマグネトロンスパッタ電極。
【請求項２】
前記磁気シャントが、上記２辺の長さが同等である、平面視三角形の輪郭を有することを特徴とする請求項１記載のマグネトロンスパッタ電極。
【請求項３】
前記磁気シャントは、相似形で面積の異なるものを複数枚積層してなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のマグネトロンスパッタ電極。
【請求項４】
前記磁気シャントが、ターゲットに接合されたバッキングプレートの下面に貼付されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタ電極。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタ電極と、真空状態の保持が可能な真空チャンバと、この真空チャンバ内に所定のガスを導入するガス導入手段と、ターゲットへの電力投入を可能とするスパッタ電源とを備えたことを特徴とするスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２０１９１０（Ｐ２０１２−２０１９１０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５４１０（Ｐ２０１１−６５４１０）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【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２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【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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