マグネトロンスパッタ電極及びマグネトロンスパッタ電極を備えたスパッタリング装置
【課題】 処理基板に対向して設けたターゲットの後方に、このターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成すべく中央磁石と周辺磁石とを有する磁石組立体を複数個並設してマグネトロンスパッタ電極を構成し、これを用いて反応性スパッタリングにより成膜する際に、処理基板面内で比抵抗値などの膜質が略均一になるようにする。
【解決手段】 処理基板Ｓに対向して設けたターゲット３１の後方に磁石組立体４ａ〜４ｈを少なくとも４個並設する場合に、並設した磁石組立体のうち処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔Ｄ３を、その両端における磁石組立体相互の間隔Ｄ１より大きく設定する。
【解決手段】 処理基板Ｓに対向して設けたターゲット３１の後方に磁石組立体４ａ〜４ｈを少なくとも４個並設する場合に、並設した磁石組立体のうち処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔Ｄ３を、その両端における磁石組立体相互の間隔Ｄ１より大きく設定する。
【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リング方式で処理基板上に所定の薄膜を形成するマグネトロンスパッタ電極及びこのマグネトロンスパッタ電極を備えたスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネトロンスパッタリング方式のスパッタリング装置では、ターゲットの後方（スパッタ面と背向する側）に、支持板上に交互に極性を変えて複数の磁石を設けた磁石組立体を配置し、この磁石組立体によってターゲット前方（スパッタ面側）にトンネル状の磁束を形成して、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することで、ターゲット前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てプラズマ密度を高くできる。このため、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、処理基板上に所定の薄膜を形成するのによく利用されている。
【０００３】
ところで、近年では、ＦＰＤ製造用のガラス基板のように、面積の大きい処理基板に対してマグネトロンスパッタリング方式で薄膜を形成することが多くなり、それに伴って、ターゲットも大面積化している。この場合、大面積の処理基板に対して効率よく成膜するには、大面積のターゲットの後方に、上記構成の磁石組立体を等間隔で複数並設することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１３４６４０号公報（例えば、図３参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、ターゲットの後方に等間隔で複数の磁石組立体を並設すれば、ターゲット前方でのプラズマ分布が略均等になり、面積の大きい処理基板に対し成膜する場合でも処理基板面内での膜厚分布を略均一にできる。ところが、例えばアルゴンなどのスパッタガスと共に、酸素などの反応ガスを導入して反応性スパッタリングを行うと、処理基板の中央領域とその外周領域では反応性にむらが生じて処理基板面内で比抵抗値などの膜質が不均一になるという問題があった。
【０００５】
そこで、上記点に鑑み、本発明の課題は、処理基板全面に亘って膜厚分布や比抵抗値などの膜質を略均一にできるマグネトロンスパッタ電極及びマグネトロンスパッタ電極を備えた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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１記載のマグネトロンスパッタ電極は、処理基板に対向して設けたターゲットの後方に、このターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成すべく中央磁石と周辺磁石とを有する磁石組立体を少なくとも４個並設したマグネトロンスパッタ電極において、並設した磁石組立体のうち処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔を、その両端における磁石組立体相互の間隔より大きく設定したことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔を、その両端におけるものと比較して大きくすると、処理基板を貫通する磁束線相互の間隔が、磁石組立体の並設方向に沿って拡がることで、反応性スパッタリングにより成膜する際に、処理基板前方での反応がその全面に亘って略均一になる。その結果、処理基板面内で比抵抗値などの膜質を均一にできる。
【０００８】
ここで、並設する磁石組立体の数が多い（例えば８個以上）場合、前記磁石組立体相互の間隔を、この磁石組立体の並設方向に沿ってその両端から中央に向かうに従い段階的に大きくすれば、磁場プロファイルに沿ってプラズマの斜め成分が改善され、処理基板前方での反応がその全面に亘って略均一にできてよい。
【０００９】
また、前記処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の間隔を一定にしておけば、特に大面積のターゲットをその全面に亘って略一定に侵食させることができ、また、処理基板全面に亘って膜厚分布を略均一にできてよい。
【００１０】
前記各磁石組立体を、ターゲットの裏面に沿って一体かつ平行に往復動させる駆動手段を設けておけば、磁石組立体の二次元的な往復動によって、ターゲットのさらに高い利用効率が達成できる。
【００１１】
請求項５記載のスパッタリング装置は、請求項１乃至請求項４記載のマグネトロンスパッタ電極を真空排気可能なスパッタ室内に配置し、スパッタ室内に所定のガスを導入するガス導入手段と、ターゲットへのスパッタ電力の投入を可能とするスパッタ電源を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明のマグネトロンスパッタ電極及びこのマグネトロンスパッタ電極を備えたスパッタリング装置では、反応性スパッタリングする場合でも、処理基板全面に亘って膜厚分布を略均一にできるだけでなく、比抵抗値などの膜質を略均一にできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び図２を参照して説明すれば、１は、本発明のマグネトロンスパッタ電極Ｃを有する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スパッタ室１１を有する。スパッタ室１１の上部空間には、図示しない基板搬送手段が設けられている。この基板搬送手段は、公知の構造を有し、例えば、処理基板Ｓが装着されるキャリアを有し、駆動手段を間欠駆動させて、後述するターゲットと対向した位置に処理基板Ｓを順次搬送できる。
【００１４】
また、スパッタ室１１にはガス導入手段２が設けられている。ガス導入手段２は、マスフローコントローラ２１を介設したガス管２２を介してガス源２３に連通しており、アルゴンなどの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１１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１１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。
【００１５】
マグネトロンスパッタ電極Ｃは、略直方体（上面視で長方形）のターゲット３１を有している。ターゲット３１は、Ａｌ合金、ＭｏやＩＴＯなど処理基板Ｓ上に成膜しようする薄膜の組成に応じて公知の方法でそれぞれ作製され、スパッタリング中、ターゲット３１を冷却するバッキングプレート３２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、絶縁板３３を介してマグネトロンスパッタ電極Ｃのフレーム３４に取付けられている。この場合、ターゲット３１は、処理基板Ｓの外形寸法より大きくなるように設定される。このため、ＦＰＤ製造用のガラス基板のように、面積の大きい処理基板Ｓに対して成膜する場合、ターゲット３１のスパッタ面３１１の表面積も大きくなる。
【００１６】
また、マグネトロンスパッタ電極Ｃは、ターゲット３１の後方に位置して、磁石組立体４ａ〜４ｈを装備している。各磁石組立体４ａ〜４ｈは、ターゲット３１に平行に設けられた支持板（ヨーク）４１を有する。同一形状に形成された各支持板４１は、ターゲット３１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状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。また、ターゲット３１の後方に所定数の磁石組立体４ａ〜４ｆを配置したとき、磁石組立体４ａ〜４ｆの並設方向に沿ったターゲットの幅より全体として小さくなるように個々の支持板４１の横幅が定寸される。
【００１７】
各支持板４１上には、ターゲット３１の長手方向に沿った棒状の中央磁石４２と支持板４１の外周に沿って設けた周辺磁石４３とが交互に極性を変えて設けられている。この場合、中央磁石４２の同磁化に換算したときの体積を、周辺磁石４３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）程度になるように設計している。
【００１８】
これにより、ターゲット３１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、ターゲット３１の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することで、ターゲット３１前方での電子密度を高くしてプラズマ密度を高くできる。
【００１９】
ここで、磁石組立体相互の間隔を一定にした場合、ターゲット３１前方でのプラズマ分布が略均等になり、面積の大きい処理基板Ｓに対して成膜しても、処理基板Ｓ面内での膜厚分布が略均一になるものの、酸素などの反応ガスを導入して反応性スパッタリングを行うと、処理基板Ｓの中央領域とその外周領域では反応性にむらが生じて処理基板Ｓ面内で比抵抗値などの膜質が不均一になる場合がある。この場合、一般に中央領域の反応性が劣化する。
【００２０】
本実施の形態では、並設した磁石組立体４ａ〜４ｈのうち処理基板Ｓの中央領域に対向する磁石組立体４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ相互の並設方向の間隔を、その両端における間隔より大きく設定した。即ち、図２に示すように、並設した磁石組立体４ａ〜４ｈのうち、処理基板Ｓの中央領域に対向する磁石組立体４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ相互の間隔Ｄ１を最大でかつ一定に設定し、その両側の磁石組立体４ｃ、４ｆと、これに隣接する磁石組立体４ｂ、４ｇとの相互の間隔Ｄ２をＤ１より小さく設定し、磁石組立体４ｂ、４ｇと、両端に位置する磁石組立体４ａ、４ｈとの相互の間隔Ｄ３をＤ２より小さく設定して、磁石組立体４ａ〜４ｈ相互の間隔を、その並設方向に沿ってその両端から中央に向かうに従い段階的に大きくした。
【００２１】
この場合、処理基板Ｓを通過する磁束線Ｍを模擬的に表わして見ると、図３（ａ）に示すように、磁石組立体相互を等間隔で配置したものと比較して、図３（ｂ）に示すように、上記のように磁石組立体４ａ〜４ｈ相互の間隔を変えると、中央領域の磁石組立体４ｃ〜４ｆが形成するターゲット３１前方のトンネル状の磁束のアーチがより処理基板Ｓに近づくようになる。この場合、より処理基板Ｓに近づいた磁束で捕捉された電子によって形成されるプラズマがより処理基板Ｓに近づき、このプラズマで、ターゲット３１から飛散して処理基板Ｓに向かうスパッタ粒子が活性化されることで、処理基板Ｓの中央領域前方での反応性が改善され、その結果、処理基板面Ｓ内で比抵抗値などの膜質を均一にできる。
【００２２】
そして、処理基板Ｓを、ターゲット３１と対向した位置に搬送し、ガス導入手段２を介して所定のスパッタガスや反応ガスを導入した後、ターゲット３１に接続したスパッタ電源５を介して、負の直流電圧または高周波電圧を印加すると、処理基板Ｓ及びターゲット３１に垂直な電界が形成され、ターゲット３１の前方にプラズマが発生してターゲット３１がスパッタリングされることで処理基板Ｓ上に成膜される。
【００２３】
これにより、反応性スパッタリングにより成膜する際に、処理基板Ｓ前方での反応がその全面に亘って略均一になる。その結果、膜厚分布を略一定にでき、また、処理基板面内で比抵抗値などの膜質を略均一にできる。
【００２４】
ところで、上記のように各磁石組立体４ａ〜４ｈを構成した場合、中央磁石４２や周辺磁石４３の上方におけるプラズマ密度は低くなり、その周辺と比較して、スパッタリングの進行に伴うターゲット３１の侵食量が少なくなる。このため、図示しないエアーシリンダなどの駆動手段を設け、その駆動軸に、各磁石組立体４ａ〜４ｈを取付け、ターゲット３１の並設方向に沿った水平な２箇所の位置で磁石組立体４ａ〜４ｈを一体に平行に往復動させてトンネル状の磁束の位置を変えるようにしてもよい。これにより、ターゲット３１の外周縁部を含むその全面に亘って略均等に侵食でき、さらには二次元的な往復動によってターゲット３１の利用効率をさらに高めることができてよい。
【００２５】
磁石組立体４ａ〜４ｈ相互の間隔Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、支持板４１の大きさや支持板４１上に設けた中央磁石４２、周辺磁石４３の磁場強度などを考慮して適宜設定され、また、上記のようにターゲット３１の利用効率を高めるために、磁石組立体４ａ〜４ｈを２点間で往復動させる場合、特に、ターゲット３１の表面の中央領域に非侵食領域が残らないことを考慮して設定されるが、間隔Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を、所定値を超えて大きく設定すると、処理基板Ｓでの膜厚分布を略均一にできない。
【００２６】
例えば、ターゲット３１として、１２００ｍｍ×１４００ｍｍの外形寸法のものを用い、支持板４１として、７５ｍｍ×１４４０ｍｍの外形寸法を有するものを用い、支持板４１上に、ターゲット３１の長手方向に沿って棒状の中央磁石４２と、支持板４１の外周に沿って周辺磁石４３とを設け、１２０ｍｍの範囲で並設方向に沿って８個の磁石組立体４ａ〜４ｈを往復動させる場合には、Ｄ１を９０ｍｍとしたとき、Ｄ２が６５〜７５ｍｍ、Ｄ３が３５〜４０ｍｍの範囲に設定される。
【００２７】
尚、本実施の形態では、８個の磁石組立体４ａ〜４ｈを、相互の間隔Ｄ１〜Ｄ３を変えて並設したものについて説明したが、磁石組立体の個数や相互の間隔はこれに限定されるものではなく、並設した磁石組立体のうち処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔を、その両端における間隔より大きく設定しておけば、上記と同様の効果が得られる。
【実施例１】
【００２８】
本実施例１では、ターゲット３１の後方に磁石組立体４ａ〜４ｈを８個並設した、図１に示すスパッタ装置１を用いて処理基板ＳにＩＴＯ膜を成膜した。この場合、処理基板Ｓとして、ガラス基板（１２００ｍｍ×１３００ｍｍ）を用いると共に、ターゲット３１として、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２を１０重量％添加したものを用い、公知の方法で、１７００ｍｍ×１８００ｍｍの外形寸法を有するように作製し、バッキングプレート３２に接合した。そして、反応性スパッタリングによりガラス基板Ｓ上にＩＴＯ膜を成膜した。
【００２９】
また、支持板４１として、１３０ｍｍ×１８４０ｍｍの外形寸法を有するものを用い、支持板４１上に、ターゲット４１の長手方向に沿った棒状の中央磁石４２と、支持板４１の外周に沿って周辺磁石４３とを設けた。そして、Ｄ１を１１０ｍｍ、Ｄ２を６５ｍｍ及びＤ３を２０ｍｍに設定した。
【００３０】
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０．６７Ｐａに保持されるように、マスフローコントローラ２１を制御してスパッタガスであるアルゴン（Ａｒ流量１００ｓｃｃｍ）と、反応ガスであるＨ２Ｏ（Ｈ２Ｏ流量８ｓｃｃｍ）及びＯ２を所定流量でスパッタ室１１内に導入した。また、ターゲット３１への投入電力を６５ｋＷとし、スパッタ時間を１５秒に設定し、８個の磁石組立体４ａ〜４ｈを１６０ｍｍで一体に往復動させながら成膜した。図４（ａ）には、上記条件下で反応ガスであるＯ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングした後、処理基板を取出し、大気アニール炉で処理温度２００℃に設定し、６０分間アニール処理を行ったときのガラス基板Ｓ面内の所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照））の比抵抗値の変化を示す。
（比較例１）
【００３１】
比較例１として、図１に示すスパッタ装置１を用いたが、９個の磁石組立体を４６ｍｍの等間隔で並設したものを用いた（図３（ａ）参照）。また、スパッタ条件を上記実施例１と同じとし、実施例１と同じガラス基板Ｓに反応性スパッタリングによりＩＴＯ膜を成膜した。図４（ｂ）には、上記条件下で反応ガスであるＯ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングし、成膜した後、処理基板を取出し、大気アニール炉で処理温度２００℃に設定し、６０分間アニール処理を行ったときのガラス基板Ｓ面内の所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照））の比抵抗値の変化を示す。
【００３２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して説明すれば、比較例１では、Ｏ２の流量を変化させても、測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で比抵抗値が略一定となる箇所がなく、また、Ｏ２の流量が増えるのに従い、ガラス基板Ｓの外周領域の測定点Ｐ１と、ガラス基板Ｓの中央領域の測定点Ｐ２とでの比抵抗値の差も大きくなり、Ｏ２の流量を１０ｓｃｃｍに設定した場合には、約４００μΩ・ｃｍの差が生じ、ガラス基板Ｓ面内での膜質を略均一にできないことが判る。
【００３３】
それに対して、実施例１では、Ｏ２の流量を３ｓｃｃｍ前後に設定したとき、測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で比抵抗値が略一定となり、また、Ｏ２の流量が増えても、外周領域の測定点Ｐ１点と、中央領域の測定点Ｐ２点とでの比抵抗値の差は大きくならず、Ｏ２の流量を１０ｓｃｃｍに設定した場合でも、比抵抗値の差は１００μΩ・ｃｍ以下であった。これにより、ガラス基板Ｓ面内で膜質を略均一に保持できたことが判る。
【実施例２】
【００３４】
本実施例２では、ターゲット３１の後方に磁石組立体４ａ〜４ｈを８個並設した、図１に示すスパッタ装置１を用いて処理基板ＳにＭｏＮ膜を成膜した。この場合、処理基板Ｓとして、ガラス基板（１２００ｍｍ×１３００ｍｍ）を用いると共に、ターゲット３１として、Ｍｏ（９９．９５％）のものを用い、公知の方法で、１７００ｍｍ×１８００ｍｍの外形寸法を有するように作製し、バッキングプレート３２に接合した。そして、反応性スパッタリングによりガラス基板Ｓ上にＭｏＮ膜を成膜した。
【００３５】
また、支持板４１として、１３０ｍｍ×１８４０ｍｍの外形寸法を有するものを用い、支持板４１上に、ターゲット４１の長手方向に沿った棒状の中央磁石４２と、支持板４１の外周に沿って周辺磁石４３とを設けた。そして、Ｄ１を１１０ｍｍ、Ｄ２を６５ｍｍ及びＤ３を２０ｍｍに設定した。
【００３６】
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２１を制御してスパッタガスであるアルゴン（Ａｒ流量２００ｓｃｃｍ）と、反応ガスであるＮ２を所定流量でスパッタ室１１内に導入した。また、ターゲット３１への投入電力を１１０ｋＷとし、スパッタ時間を４０秒に設定した。図５（ａ）には、上記条件下で反応ガスであるＮ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングしたときのガラス基板Ｓ面内の所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照）））の比抵抗値の変化を示す。
（比較例２）
【００３７】
比較例２として、図１に示すスパッタ装置１を用いたが、９個の磁石組立体の４６ｍｍの等間隔で並設定したものを用いた（図３（ａ）参照）。また、スパッタ条件を上記実施例２と同じとし、実施例２と同じガラス基板Ｓに反応性スパッタリングによりＭｏＮ膜を成膜した。図５（ｂ）には、上記条件下で反応ガスであるＮ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングしたときのガラス基板Ｓ面内での所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照）））の比抵抗値の変化を示す。
【００３８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明すれば、比較例２では、反応ガスであるＮ２を添加するだけで、ガラス基板Ｓの外周領域の測定点Ｐ１と、ガラス基板Ｓの中央領域の測定点Ｐ２とでの比抵抗値に差が生じ、Ｎ２の流量が増えるのに従い、測定点Ｐ１とＰ２とでの比抵抗値の差が大きくなり、Ｎ２の流量を２００ｓｃｃｍに設定した場合には、約１００μΩ・ｃｍの差が生じ、ガラス基板Ｓ面内での膜質を略均一にできないことが判る。
【００３９】
それに対して、実施例２では、Ｎ２の流量が５０ｓｃｃｍ以下の場合には、測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で比抵抗値が略一定であり、Ｎ２の流量が増えると、外周領域の測定点Ｐ１と、中央領域の測定点Ｐ２とで比抵抗値に差が生じるが、Ｎ２の流量を２００ｓｃｃｍに設定した場合でも、比抵抗値の差は２５μΩ・ｃｍ以下であった。これにより、ガラス基板Ｓ面内で膜質を略均一に保持できたことが判る。
【実施例３】
【００４０】
本実施例３では、図１に示すスパッタ装置１を用いたが、磁石組立体として、図６（ａ）に示すように、磁石組立体を５個並設したものを用いた。この場合、処理基板Ｓとして、ガラス基板（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）を用いると共に、ターゲット３１として、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２を１０重量％添加したものを用い、公知の方法で、９１０ｍｍ×８８０ｍｍの外形寸法を有するように作製し、バッキングプレート３２に接合した。
【００４１】
また、支持板４１として、１３０ｍｍ×９００ｍｍの外形寸法を有するものを用い、支持板４１上に、ターゲット４１の長手方向に沿った棒状の中央磁石４２と、支持板４１の外周に沿って周辺磁石４３とを設けた。両端の磁石組立体相互の間隔Ｄ４を２０ｍｍに設定し、ガラス基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の間隔をＤ５を６５ｍｍに設定した（図６（ａ）参照）。
【００４２】
そして、上記実施例１と同条件で反応性スパッタリングによりガラス基板Ｓ上にＩＴＯ膜を２００℃で成膜した。成膜中、磁石組立体を１００ｍｍで一体に往復動させた。図７（ａ）には、上記条件下で反応ガスであるＯ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングしたときのガラス基板Ｓ面内での所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照））の比抵抗値の変化を示す。
（比較例３）
【００４３】
比較例３として、図１に示すスパッタ装置１を用いたが、磁石組立体として、図６（ｂ）に示すように、磁石組立体を５個等間隔で並設したものを用いた。この場合、磁石組立体相互の間隔Ｄ６を４３ｍｍに設定した（図６（ｂ）参照）。また、スパッタ条件を上記実施例３と同じとし、実施例３と同じガラス基板Ｓに反応性スパッタリングによりＩＴＯ膜を成膜した。図７（ｂ）には、上記条件下で反応ガスであるＯ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングしたときのガラス基板Ｓ面内での所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照））の比抵抗値の変化を示す。
【００４４】
図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して説明すれば、比較例３では、Ｏ２の流量が増えるのに従い、ガラス基板Ｓの外周領域の測定点Ｐ１と、ガラス基板Ｓの中央領域の測定点Ｐ２とでの比抵抗値の差も大きくなり、Ｏ２の流量を１０ｓｃｃｍに設定した場合には、約２５０μΩ・ｃｍの差が生じ、ガラス基板Ｓ面内で膜質を略均一に保持できないことが判る。
【００４５】
それに対して、実施例３では、Ｏ２の流量を増やしても、外周領域の測定点Ｐ１と、中央領域の測定点Ｐ２とでの比抵抗値の差は大きくならず、Ｏ２の流量を１０ｓｃｃｍに設定した場合でも、比抵抗値の差は８０μΩ・ｃｍ以下であった。これにより、ガラス基板Ｓ面内で膜質が略均一にできたことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のスパッタリング装置を模式的に説明する図。
【図２】磁石組立体の配置を説明する図。
【図３】（ａ）は、磁石組立体を等間隔で配置したときの磁束線を模擬的に示す図。（ｂ）は本発明に従い磁石組立体を配置したときの磁束線を模擬的に示す図。
【図４】（ａ）は、実施例１に従いＩＴＯ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。（ｂ）は、比較例１に従いＩＴＯ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。
【図５】（ａ）は、実施例２に従いＭｏＮ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。（ｂ）は、比較例２に従いＭｏＮ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。
【図６】（ａ）は、本発明の磁石組立体の配置の変形例を説明する図。（ｂ）は、（ａ）の比較例である磁石組立体の配置を説明する図
【図７】（ａ）は、実施例３に従いＩＴＯ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。（ｂ）は、比較例３に従いＩＴＯ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１ マグネトロンスパッタリング装置
３１ ターゲット
４ａ〜４ｈ 磁石組立体
４２ 中心磁石
４３ 周辺磁石
５ スパッタ電源
Ｃ マグネトロンスパッタ電極
Ｓ 処理基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンスパッタリング方式で処理基板上に所定の薄膜を形成するマグネトロンスパッタ電極及びこのマグネトロンスパッタ電極を備えたスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネトロンスパッタリング方式のスパッタリング装置では、ターゲットの後方（スパッタ面と背向する側）に、支持板上に交互に極性を変えて複数の磁石を設けた磁石組立体を配置し、この磁石組立体によってターゲット前方（スパッタ面側）にトンネル状の磁束を形成して、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することで、ターゲット前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てプラズマ密度を高くできる。このため、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、処理基板上に所定の薄膜を形成するのによく利用されている。
【０００３】
ところで、近年では、ＦＰＤ製造用のガラス基板のように、面積の大きい処理基板に対してマグネトロンスパッタリング方式で薄膜を形成することが多くなり、それに伴って、ターゲットも大面積化している。この場合、大面積の処理基板に対して効率よく成膜するには、大面積のターゲットの後方に、上記構成の磁石組立体を等間隔で複数並設することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１３４６４０号公報（例えば、図３参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、ターゲットの後方に等間隔で複数の磁石組立体を並設すれば、ターゲット前方でのプラズマ分布が略均等になり、面積の大きい処理基板に対し成膜する場合でも処理基板面内での膜厚分布を略均一にできる。ところが、例えばアルゴンなどのスパッタガスと共に、酸素などの反応ガスを導入して反応性スパッタリングを行うと、処理基板の中央領域とその外周領域では反応性にむらが生じて処理基板面内で比抵抗値などの膜質が不均一になるという問題があった。
【０００５】
そこで、上記点に鑑み、本発明の課題は、処理基板全面に亘って膜厚分布や比抵抗値などの膜質を略均一にできるマグネトロンスパッタ電極及びマグネトロンスパッタ電極を備えた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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１記載のマグネトロンスパッタ電極は、処理基板に対向して設けたターゲットの後方に、このターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成すべく中央磁石と周辺磁石とを有する磁石組立体を少なくとも４個並設したマグネトロンスパッタ電極において、並設した磁石組立体のうち処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔を、その両端における磁石組立体相互の間隔より大きく設定したことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔を、その両端におけるものと比較して大きくすると、処理基板を貫通する磁束線相互の間隔が、磁石組立体の並設方向に沿って拡がることで、反応性スパッタリングにより成膜する際に、処理基板前方での反応がその全面に亘って略均一になる。その結果、処理基板面内で比抵抗値などの膜質を均一にできる。
【０００８】
ここで、並設する磁石組立体の数が多い（例えば８個以上）場合、前記磁石組立体相互の間隔を、この磁石組立体の並設方向に沿ってその両端から中央に向かうに従い段階的に大きくすれば、磁場プロファイルに沿ってプラズマの斜め成分が改善され、処理基板前方での反応がその全面に亘って略均一にできてよい。
【０００９】
また、前記処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の間隔を一定にしておけば、特に大面積のターゲットをその全面に亘って略一定に侵食させることができ、また、処理基板全面に亘って膜厚分布を略均一にできてよい。
【００１０】
前記各磁石組立体を、ターゲットの裏面に沿って一体かつ平行に往復動させる駆動手段を設けておけば、磁石組立体の二次元的な往復動によって、ターゲットのさらに高い利用効率が達成できる。
【００１１】
請求項５記載のスパッタリング装置は、請求項１乃至請求項４記載のマグネトロンスパッタ電極を真空排気可能なスパッタ室内に配置し、スパッタ室内に所定のガスを導入するガス導入手段と、ターゲットへのスパッタ電力の投入を可能とするスパッタ電源を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明のマグネトロンスパッタ電極及びこのマグネトロンスパッタ電極を備えたスパッタリング装置では、反応性スパッタリングする場合でも、処理基板全面に亘って膜厚分布を略均一にできるだけでなく、比抵抗値などの膜質を略均一にできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び図２を参照して説明すれば、１は、本発明のマグネトロンスパッタ電極Ｃを有する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スパッタ室１１を有する。スパッタ室１１の上部空間には、図示しない基板搬送手段が設けられている。この基板搬送手段は、公知の構造を有し、例えば、処理基板Ｓが装着されるキャリアを有し、駆動手段を間欠駆動させて、後述するターゲットと対向した位置に処理基板Ｓを順次搬送できる。
【００１４】
また、スパッタ室１１にはガス導入手段２が設けられている。ガス導入手段２は、マスフローコントローラ２１を介設したガス管２２を介してガス源２３に連通しており、アルゴンなどの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１１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１１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。
【００１５】
マグネトロンスパッタ電極Ｃは、略直方体（上面視で長方形）のターゲット３１を有している。ターゲット３１は、Ａｌ合金、ＭｏやＩＴＯなど処理基板Ｓ上に成膜しようする薄膜の組成に応じて公知の方法でそれぞれ作製され、スパッタリング中、ターゲット３１を冷却するバッキングプレート３２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、絶縁板３３を介してマグネトロンスパッタ電極Ｃのフレーム３４に取付けられている。この場合、ターゲット３１は、処理基板Ｓの外形寸法より大きくなるように設定される。このため、ＦＰＤ製造用のガラス基板のように、面積の大きい処理基板Ｓに対して成膜する場合、ターゲット３１のスパッタ面３１１の表面積も大きくなる。
【００１６】
また、マグネトロンスパッタ電極Ｃは、ターゲット３１の後方に位置して、磁石組立体４ａ〜４ｈを装備している。各磁石組立体４ａ〜４ｈは、ターゲット３１に平行に設けられた支持板（ヨーク）４１を有する。同一形状に形成された各支持板４１は、ターゲット３１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状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。また、ターゲット３１の後方に所定数の磁石組立体４ａ〜４ｆを配置したとき、磁石組立体４ａ〜４ｆの並設方向に沿ったターゲットの幅より全体として小さくなるように個々の支持板４１の横幅が定寸される。
【００１７】
各支持板４１上には、ターゲット３１の長手方向に沿った棒状の中央磁石４２と支持板４１の外周に沿って設けた周辺磁石４３とが交互に極性を変えて設けられている。この場合、中央磁石４２の同磁化に換算したときの体積を、周辺磁石４３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）程度になるように設計している。
【００１８】
これにより、ターゲット３１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、ターゲット３１の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することで、ターゲット３１前方での電子密度を高くしてプラズマ密度を高くできる。
【００１９】
ここで、磁石組立体相互の間隔を一定にした場合、ターゲット３１前方でのプラズマ分布が略均等になり、面積の大きい処理基板Ｓに対して成膜しても、処理基板Ｓ面内での膜厚分布が略均一になるものの、酸素などの反応ガスを導入して反応性スパッタリングを行うと、処理基板Ｓの中央領域とその外周領域では反応性にむらが生じて処理基板Ｓ面内で比抵抗値などの膜質が不均一になる場合がある。この場合、一般に中央領域の反応性が劣化する。
【００２０】
本実施の形態では、並設した磁石組立体４ａ〜４ｈのうち処理基板Ｓの中央領域に対向する磁石組立体４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ相互の並設方向の間隔を、その両端における間隔より大きく設定した。即ち、図２に示すように、並設した磁石組立体４ａ〜４ｈのうち、処理基板Ｓの中央領域に対向する磁石組立体４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ相互の間隔Ｄ１を最大でかつ一定に設定し、その両側の磁石組立体４ｃ、４ｆと、これに隣接する磁石組立体４ｂ、４ｇとの相互の間隔Ｄ２をＤ１より小さく設定し、磁石組立体４ｂ、４ｇと、両端に位置する磁石組立体４ａ、４ｈとの相互の間隔Ｄ３をＤ２より小さく設定して、磁石組立体４ａ〜４ｈ相互の間隔を、その並設方向に沿ってその両端から中央に向かうに従い段階的に大きくした。
【００２１】
この場合、処理基板Ｓを通過する磁束線Ｍを模擬的に表わして見ると、図３（ａ）に示すように、磁石組立体相互を等間隔で配置したものと比較して、図３（ｂ）に示すように、上記のように磁石組立体４ａ〜４ｈ相互の間隔を変えると、中央領域の磁石組立体４ｃ〜４ｆが形成するターゲット３１前方のトンネル状の磁束のアーチがより処理基板Ｓに近づくようになる。この場合、より処理基板Ｓに近づいた磁束で捕捉された電子によって形成されるプラズマがより処理基板Ｓに近づき、このプラズマで、ターゲット３１から飛散して処理基板Ｓに向かうスパッタ粒子が活性化されることで、処理基板Ｓの中央領域前方での反応性が改善され、その結果、処理基板面Ｓ内で比抵抗値などの膜質を均一にできる。
【００２２】
そして、処理基板Ｓを、ターゲット３１と対向した位置に搬送し、ガス導入手段２を介して所定のスパッタガスや反応ガスを導入した後、ターゲット３１に接続したスパッタ電源５を介して、負の直流電圧または高周波電圧を印加すると、処理基板Ｓ及びターゲット３１に垂直な電界が形成され、ターゲット３１の前方にプラズマが発生してターゲット３１がスパッタリングされることで処理基板Ｓ上に成膜される。
【００２３】
これにより、反応性スパッタリングにより成膜する際に、処理基板Ｓ前方での反応がその全面に亘って略均一になる。その結果、膜厚分布を略一定にでき、また、処理基板面内で比抵抗値などの膜質を略均一にできる。
【００２４】
ところで、上記のように各磁石組立体４ａ〜４ｈを構成した場合、中央磁石４２や周辺磁石４３の上方におけるプラズマ密度は低くなり、その周辺と比較して、スパッタリングの進行に伴うターゲット３１の侵食量が少なくなる。このため、図示しないエアーシリンダなどの駆動手段を設け、その駆動軸に、各磁石組立体４ａ〜４ｈを取付け、ターゲット３１の並設方向に沿った水平な２箇所の位置で磁石組立体４ａ〜４ｈを一体に平行に往復動させてトンネル状の磁束の位置を変えるようにしてもよい。これにより、ターゲット３１の外周縁部を含むその全面に亘って略均等に侵食でき、さらには二次元的な往復動によってターゲット３１の利用効率をさらに高めることができてよい。
【００２５】
磁石組立体４ａ〜４ｈ相互の間隔Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、支持板４１の大きさや支持板４１上に設けた中央磁石４２、周辺磁石４３の磁場強度などを考慮して適宜設定され、また、上記のようにターゲット３１の利用効率を高めるために、磁石組立体４ａ〜４ｈを２点間で往復動させる場合、特に、ターゲット３１の表面の中央領域に非侵食領域が残らないことを考慮して設定されるが、間隔Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を、所定値を超えて大きく設定すると、処理基板Ｓでの膜厚分布を略均一にできない。
【００２６】
例えば、ターゲット３１として、１２００ｍｍ×１４００ｍｍの外形寸法のものを用い、支持板４１として、７５ｍｍ×１４４０ｍｍの外形寸法を有するものを用い、支持板４１上に、ターゲット３１の長手方向に沿って棒状の中央磁石４２と、支持板４１の外周に沿って周辺磁石４３とを設け、１２０ｍｍの範囲で並設方向に沿って８個の磁石組立体４ａ〜４ｈを往復動させる場合には、Ｄ１を９０ｍｍとしたとき、Ｄ２が６５〜７５ｍｍ、Ｄ３が３５〜４０ｍｍの範囲に設定される。
【００２７】
尚、本実施の形態では、８個の磁石組立体４ａ〜４ｈを、相互の間隔Ｄ１〜Ｄ３を変えて並設したものについて説明したが、磁石組立体の個数や相互の間隔はこれに限定されるものではなく、並設した磁石組立体のうち処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔を、その両端における間隔より大きく設定しておけば、上記と同様の効果が得られる。
【実施例１】
【００２８】
本実施例１では、ターゲット３１の後方に磁石組立体４ａ〜４ｈを８個並設した、図１に示すスパッタ装置１を用いて処理基板ＳにＩＴＯ膜を成膜した。この場合、処理基板Ｓとして、ガラス基板（１２００ｍｍ×１３００ｍｍ）を用いると共に、ターゲット３１として、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２を１０重量％添加したものを用い、公知の方法で、１７００ｍｍ×１８００ｍｍの外形寸法を有するように作製し、バッキングプレート３２に接合した。そして、反応性スパッタリングによりガラス基板Ｓ上にＩＴＯ膜を成膜した。
【００２９】
また、支持板４１として、１３０ｍｍ×１８４０ｍｍの外形寸法を有するものを用い、支持板４１上に、ターゲット４１の長手方向に沿った棒状の中央磁石４２と、支持板４１の外周に沿って周辺磁石４３とを設けた。そして、Ｄ１を１１０ｍｍ、Ｄ２を６５ｍｍ及びＤ３を２０ｍｍに設定した。
【００３０】
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０．６７Ｐａに保持されるように、マスフローコントローラ２１を制御してスパッタガスであるアルゴン（Ａｒ流量１００ｓｃｃｍ）と、反応ガスであるＨ２Ｏ（Ｈ２Ｏ流量８ｓｃｃｍ）及びＯ２を所定流量でスパッタ室１１内に導入した。また、ターゲット３１への投入電力を６５ｋＷとし、スパッタ時間を１５秒に設定し、８個の磁石組立体４ａ〜４ｈを１６０ｍｍで一体に往復動させながら成膜した。図４（ａ）には、上記条件下で反応ガスであるＯ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングした後、処理基板を取出し、大気アニール炉で処理温度２００℃に設定し、６０分間アニール処理を行ったときのガラス基板Ｓ面内の所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照））の比抵抗値の変化を示す。
（比較例１）
【００３１】
比較例１として、図１に示すスパッタ装置１を用いたが、９個の磁石組立体を４６ｍｍの等間隔で並設したものを用いた（図３（ａ）参照）。また、スパッタ条件を上記実施例１と同じとし、実施例１と同じガラス基板Ｓに反応性スパッタリングによりＩＴＯ膜を成膜した。図４（ｂ）には、上記条件下で反応ガスであるＯ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングし、成膜した後、処理基板を取出し、大気アニール炉で処理温度２００℃に設定し、６０分間アニール処理を行ったときのガラス基板Ｓ面内の所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照））の比抵抗値の変化を示す。
【００３２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して説明すれば、比較例１では、Ｏ２の流量を変化させても、測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で比抵抗値が略一定となる箇所がなく、また、Ｏ２の流量が増えるのに従い、ガラス基板Ｓの外周領域の測定点Ｐ１と、ガラス基板Ｓの中央領域の測定点Ｐ２とでの比抵抗値の差も大きくなり、Ｏ２の流量を１０ｓｃｃｍに設定した場合には、約４００μΩ・ｃｍの差が生じ、ガラス基板Ｓ面内での膜質を略均一にできないことが判る。
【００３３】
それに対して、実施例１では、Ｏ２の流量を３ｓｃｃｍ前後に設定したとき、測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で比抵抗値が略一定となり、また、Ｏ２の流量が増えても、外周領域の測定点Ｐ１点と、中央領域の測定点Ｐ２点とでの比抵抗値の差は大きくならず、Ｏ２の流量を１０ｓｃｃｍに設定した場合でも、比抵抗値の差は１００μΩ・ｃｍ以下であった。これにより、ガラス基板Ｓ面内で膜質を略均一に保持できたことが判る。
【実施例２】
【００３４】
本実施例２では、ターゲット３１の後方に磁石組立体４ａ〜４ｈを８個並設した、図１に示すスパッタ装置１を用いて処理基板ＳにＭｏＮ膜を成膜した。この場合、処理基板Ｓとして、ガラス基板（１２００ｍｍ×１３００ｍｍ）を用いると共に、ターゲット３１として、Ｍｏ（９９．９５％）のものを用い、公知の方法で、１７００ｍｍ×１８００ｍｍの外形寸法を有するように作製し、バッキングプレート３２に接合した。そして、反応性スパッタリングによりガラス基板Ｓ上にＭｏＮ膜を成膜した。
【００３５】
また、支持板４１として、１３０ｍｍ×１８４０ｍｍの外形寸法を有するものを用い、支持板４１上に、ターゲット４１の長手方向に沿った棒状の中央磁石４２と、支持板４１の外周に沿って周辺磁石４３とを設けた。そして、Ｄ１を１１０ｍｍ、Ｄ２を６５ｍｍ及びＤ３を２０ｍｍに設定した。
【００３６】
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２１を制御してスパッタガスであるアルゴン（Ａｒ流量２００ｓｃｃｍ）と、反応ガスであるＮ２を所定流量でスパッタ室１１内に導入した。また、ターゲット３１への投入電力を１１０ｋＷとし、スパッタ時間を４０秒に設定した。図５（ａ）には、上記条件下で反応ガスであるＮ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングしたときのガラス基板Ｓ面内の所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照）））の比抵抗値の変化を示す。
（比較例２）
【００３７】
比較例２として、図１に示すスパッタ装置１を用いたが、９個の磁石組立体の４６ｍｍの等間隔で並設定したものを用いた（図３（ａ）参照）。また、スパッタ条件を上記実施例２と同じとし、実施例２と同じガラス基板Ｓに反応性スパッタリングによりＭｏＮ膜を成膜した。図５（ｂ）には、上記条件下で反応ガスであるＮ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングしたときのガラス基板Ｓ面内での所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照）））の比抵抗値の変化を示す。
【００３８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明すれば、比較例２では、反応ガスであるＮ２を添加するだけで、ガラス基板Ｓの外周領域の測定点Ｐ１と、ガラス基板Ｓの中央領域の測定点Ｐ２とでの比抵抗値に差が生じ、Ｎ２の流量が増えるのに従い、測定点Ｐ１とＰ２とでの比抵抗値の差が大きくなり、Ｎ２の流量を２００ｓｃｃｍに設定した場合には、約１００μΩ・ｃｍの差が生じ、ガラス基板Ｓ面内での膜質を略均一にできないことが判る。
【００３９】
それに対して、実施例２では、Ｎ２の流量が５０ｓｃｃｍ以下の場合には、測定点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で比抵抗値が略一定であり、Ｎ２の流量が増えると、外周領域の測定点Ｐ１と、中央領域の測定点Ｐ２とで比抵抗値に差が生じるが、Ｎ２の流量を２００ｓｃｃｍに設定した場合でも、比抵抗値の差は２５μΩ・ｃｍ以下であった。これにより、ガラス基板Ｓ面内で膜質を略均一に保持できたことが判る。
【実施例３】
【００４０】
本実施例３では、図１に示すスパッタ装置１を用いたが、磁石組立体として、図６（ａ）に示すように、磁石組立体を５個並設したものを用いた。この場合、処理基板Ｓとして、ガラス基板（５５０ｍｍ×６５０ｍｍ）を用いると共に、ターゲット３１として、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２を１０重量％添加したものを用い、公知の方法で、９１０ｍｍ×８８０ｍｍの外形寸法を有するように作製し、バッキングプレート３２に接合した。
【００４１】
また、支持板４１として、１３０ｍｍ×９００ｍｍの外形寸法を有するものを用い、支持板４１上に、ターゲット４１の長手方向に沿った棒状の中央磁石４２と、支持板４１の外周に沿って周辺磁石４３とを設けた。両端の磁石組立体相互の間隔Ｄ４を２０ｍｍに設定し、ガラス基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の間隔をＤ５を６５ｍｍに設定した（図６（ａ）参照）。
【００４２】
そして、上記実施例１と同条件で反応性スパッタリングによりガラス基板Ｓ上にＩＴＯ膜を２００℃で成膜した。成膜中、磁石組立体を１００ｍｍで一体に往復動させた。図７（ａ）には、上記条件下で反応ガスであるＯ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングしたときのガラス基板Ｓ面内での所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照））の比抵抗値の変化を示す。
（比較例３）
【００４３】
比較例３として、図１に示すスパッタ装置１を用いたが、磁石組立体として、図６（ｂ）に示すように、磁石組立体を５個等間隔で並設したものを用いた。この場合、磁石組立体相互の間隔Ｄ６を４３ｍｍに設定した（図６（ｂ）参照）。また、スパッタ条件を上記実施例３と同じとし、実施例３と同じガラス基板Ｓに反応性スパッタリングによりＩＴＯ膜を成膜した。図７（ｂ）には、上記条件下で反応ガスであるＯ２のガス流量を変化させてガラス基板Ｓ上に反応性スパッタリングしたときのガラス基板Ｓ面内での所定の測定点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図２参照））の比抵抗値の変化を示す。
【００４４】
図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して説明すれば、比較例３では、Ｏ２の流量が増えるのに従い、ガラス基板Ｓの外周領域の測定点Ｐ１と、ガラス基板Ｓの中央領域の測定点Ｐ２とでの比抵抗値の差も大きくなり、Ｏ２の流量を１０ｓｃｃｍに設定した場合には、約２５０μΩ・ｃｍの差が生じ、ガラス基板Ｓ面内で膜質を略均一に保持できないことが判る。
【００４５】
それに対して、実施例３では、Ｏ２の流量を増やしても、外周領域の測定点Ｐ１と、中央領域の測定点Ｐ２とでの比抵抗値の差は大きくならず、Ｏ２の流量を１０ｓｃｃｍに設定した場合でも、比抵抗値の差は８０μΩ・ｃｍ以下であった。これにより、ガラス基板Ｓ面内で膜質が略均一にできたことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のスパッタリング装置を模式的に説明する図。
【図２】磁石組立体の配置を説明する図。
【図３】（ａ）は、磁石組立体を等間隔で配置したときの磁束線を模擬的に示す図。（ｂ）は本発明に従い磁石組立体を配置したときの磁束線を模擬的に示す図。
【図４】（ａ）は、実施例１に従いＩＴＯ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。（ｂ）は、比較例１に従いＩＴＯ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。
【図５】（ａ）は、実施例２に従いＭｏＮ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。（ｂ）は、比較例２に従いＭｏＮ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。
【図６】（ａ）は、本発明の磁石組立体の配置の変形例を説明する図。（ｂ）は、（ａ）の比較例である磁石組立体の配置を説明する図
【図７】（ａ）は、実施例３に従いＩＴＯ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。（ｂ）は、比較例３に従いＩＴＯ膜を成膜したガラス基板面内の所定点の比抵抗値の変化を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１ マグネトロンスパッタリング装置
３１ ターゲット
４ａ〜４ｈ 磁石組立体
４２ 中心磁石
４３ 周辺磁石
５ スパッタ電源
Ｃ マグネトロンスパッタ電極
Ｓ 処理基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理基板に対向して設けたターゲットの後方に、このターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成すべく中央磁石と周辺磁石とを有する磁石組立体を少なくとも４個並設したマグネトロンスパッタ電極において、並設した磁石組立体のうち処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔を、その両端における磁石組立体相互の間隔より大きく設定したことを特徴とするマグネトロンスパッタ電極。
【請求項２】
前記磁石組立体相互の間隔を、この磁石組立体の並設方向に沿ってその両端から中央に向かうに従い段階的に大きくした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】
前記処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の間隔を一定にした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】
前記各磁石組立体を、ターゲットの裏面に沿って一体かつ平行に往復動させる駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ電極。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載のマグネトロンスパッタ電極を真空排気可能なスパッタ室内に配置し、スパッタ室内に所定のガスを導入するガス導入手段と、ターゲットへのスパッタ電力の投入を可能とするスパッタ電源を設けたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項１】
処理基板に対向して設けたターゲットの後方に、このターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成すべく中央磁石と周辺磁石とを有する磁石組立体を少なくとも４個並設したマグネトロンスパッタ電極において、並設した磁石組立体のうち処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の並設方向の間隔を、その両端における磁石組立体相互の間隔より大きく設定したことを特徴とするマグネトロンスパッタ電極。
【請求項２】
前記磁石組立体相互の間隔を、この磁石組立体の並設方向に沿ってその両端から中央に向かうに従い段階的に大きくした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】
前記処理基板の中央領域に対向する磁石組立体相互の間隔を一定にした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】
前記各磁石組立体を、ターゲットの裏面に沿って一体かつ平行に往復動させる駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ電極。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載のマグネトロンスパッタ電極を真空排気可能なスパッタ室内に配置し、スパッタ室内に所定のガスを導入するガス導入手段と、ターゲットへのスパッタ電力の投入を可能とするスパッタ電源を設け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２００７−１３１８９５（Ｐ２００７−１３１８９５Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２５０４７（Ｐ２００５−３２５０４７）
【出願日】平成１７年１１月９日（２００５．１１．９）
【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１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月９日（２００５．１１．９）
【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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