JP2009108382A - スパッタリング用ターゲット装置及びスパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の形状のワークに対して成膜を行う。
【解決手段】第１ターゲット装置１１は、円筒状のターゲットユニットその軸心をカルーセル４の回転軸４ａと平行となる姿勢で、また第２ターゲット装置１２は、ツツミ状のターゲットユニットがその軸心をカルーセル４の回転軸４ａと直交する姿勢とされて真空槽３内に配置されている。第２ターゲット装置１２のターゲット層の表面がワーク７の上面や下面に対向するため、それら第１ターゲット装置１１ではほとんど成膜されない部分にもスパッタ原子が堆積して成膜が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの表面に成膜を行うためのスパッタリング用ターゲット装置及びスパッタリング装置に関するものである。

近年では、成膜対象となるワークに対して反射防止膜等の光学薄膜や絶縁膜，保護膜等の成膜を行う成膜装置が知られている。スパッタリング装置では、真空槽内を稀薄なスパッタガスで満たし、その真空槽内でターゲットを一方の電極としてグロー放電を行う。そして、そのグロー放電で発生するプラズマの陽イオンがターゲット材料に衝突することでターゲットから叩き出された原子（スパッタ原子）をワーク表面に堆積させて薄膜を形成する。また、スパッタガスの他に酸素ガスや窒素ガスのような反応ガスを真空槽内に導入し、化合物薄膜を形成す反応性スパッタリングも知られている。

スパッタリングの効率を向上させるために、ターゲットの表面近傍に磁界を与えておくマグネトロンスパッタリングが知られている。このマグネトロンスパッタリングでは、ターゲットの背面側に磁石などを配し、ターゲットの表面近傍に磁界を発生させグロー放電によって生じるプラズマをターゲットの表面近傍に閉じこめるようにしている。

ところで、ターゲットの表面から叩き出されるスパッタ原子の放出角度、すなわちスパッタ原子の飛散される方向とターゲットの表面の法線とのなす角度は、様々な角度を取り得るが、放出角度が大きくなるほど、飛散するスパッタ原子は少なくなる傾向にある。このため、ターゲットの表面に対向する面に主として薄膜が形成される。しかし、一方で成膜対象となるワークは、平面的なものから立体的な複雑な形状を有するものまで様々である。このため、単にワークをターゲットの前方に配置ないし通過させるだけでは、ターゲットに対向した面以外の部分には成膜を行うことができない、あるいはかなり薄い薄膜しか形成されないという問題があった。

また、ワークに対してターゲットを十分に長くすることにより、放出角度が大きくなスパッタ原子を増大させ、薄い薄膜しか形成されないワークの面に対して所望とする厚みの薄膜を形成することはできるが、このようにするとターゲットの長尺化、スパッタリング装置の大型化を招くという問題がある。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、様々な形状のワークに対して良好に成膜を行うことができるスパッタリング用ターゲット装置、及びスパッタリング装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載のスパッタリング用ターゲット装置では、外周面からスパッタ原子を飛散させる円筒状のターゲットに、一端または両端に外周面の径が端部に向かって漸増する漸増部を設けたものである

請求項２記載のスパッタリング用ターゲット装置では、ターゲットを、漸増部が両端に設けられ中央から各端部に向けて外周面の径が端部に向かって漸増するツツミ形状としたものである。

請求項３記載のスパッタリング用ターゲット装置では、ターゲットをその軸心を中心にして回転させる回転機構を備えたものである。

請求項４記載のスパッタリング用ターゲット装置では、ターゲットの中空部内に配され、ターゲットの外周面近傍に磁界を発生させ、ターゲットの母線方向に沿って磁界を分布させる磁石を備えたものである。

請求項５記載のスパッタリング装置では、上記のターゲット装置と、真空槽内で所定の方向にワークを搬送する搬送手段とを備え、ターゲットを、その母線がワークの搬送方向と直交するように配したものである。

請求項６記載のスパッタリング装置では、上記のターゲット装置と、真空槽内でワークを回転搬送する搬送手段とを備え、ターゲットを、その母線がワークの搬送方向と平行に配すとともに、その外周面と搬送面とをほぼ等距離としたものである

請求項７記載のスパッタリング装置では、真空槽内で所定の方向にワークを搬送する搬送手段と、搬送手段によってワークが搬送される搬送面に周面が対向し、搬送方向と母線が直交するように真空槽内に配された円筒状の第１のターゲットを有し、スパッタガスの雰囲気で第１のターゲットを一方の電極として放電を行い、第１のターゲット材料から飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行う第１のターゲット装置と、搬送面に周面が対向し、第１のターゲットと母線が互いに直交するように真空槽内に配された円筒状の第２のターゲットとを有し、スパッタガスの雰囲気で第２のターゲットを一方の電極として放電を行い、第２のターゲットから飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行う第２のターゲット装置とを備えたものである。

請求項８記載のスパッタリング装置では、搬送手段は、ワークを保持して回転搬送するワークホルダを有し、第１のターゲットは、その母線がワークホルダの回転軸に平行とされ、第２のターゲットは、その母線がワークホルダの回転軸に直交するようにしたものである。

請求項９記載のスパッタリング装置では、第１，第２のターゲット装置は、成膜を行っている間に第１，第２ターゲットをそれぞれの軸心を中心に回転させる回転手段を有し、第２のターゲットは、その外周面と搬送面とがほぼ等距離となるように、中央部から端部に向けて外周面の径が漸増するツツミ状としたものである。

請求項１０記載のスパッタリング装置では、搬送手段は、前記第１のターゲットの軸心方向について一定のピッチで複数のワークを保持し、第２のターゲット装置は、前記ピッチで第１のターゲットの軸心方向に沿って並べられるとともに、前記ピッチの１／２だけワークに対向する位置からずらして配された複数の第２ターゲットを有するものである。

請求項１１記載のスパッタリング装置では、第１及び第２のターゲット装置は、各ターゲットの中空部内に配されて搬送面に対向する外周面近傍に磁界を発生させる磁石を有するものである。

本発明によれば、外周面からスパッタ原子を飛散させる円筒状のターゲットの一端または両端に外周面の径が端部に向かって漸増する漸増部を設けるようにしたから、ターゲットの径方向に対して傾いた方向にスパッタ原子が飛散されるようになるため、様々な方向を向くワークの面に対して効率的に成膜を行うことができる。また、様々な方向を向く面に対して成膜を行うためにターゲットを長くする必要がなくなるため、スパッタリング装置の小型化に有利となる。

また、本発明によれば、円筒状の第１ターゲット及び第２ターゲットのそれぞれをワークの搬送面に周面が対向するように配し、第１ターゲットについいては母線を搬送方向に直交させ、第２のターゲットについては、第１のターゲットと母線が互いに直交するように配してスパッタリングを行うようにしたから、第１のターゲットに対向する面だけでなく、第２のターゲットの径方向にある面についても効率的に成膜を行うことができる。

本発明を実施したスパッタリング装置２の構成を図１に示す。略円筒形状の真空槽３の内部に搬送手段の一部であるワークホルダとしての円筒状のカルーセル４を配してある。このカルーセル４は、垂直な回転軸４ａを中心にして回動自在となっており、モータ５によって所定の速度で回転される。真空槽３には、真空ポンプ６が接続されており、その内部がスパッタリングに必要な真空度となるように調節される。なお、カルーセル４を水平な回転軸を中心に回転させてもよい。

カルーセル４は、その外周面に成膜対象となる複数のワーク７を保持し、各ワーク７がカルーセル４とともに回転する。すなわち、ワーク７は、カルーセル４の回転により、カルーセル４の周面を搬送面として、その搬送面上を搬送される。各ワーク７は、上下方向及び周方向のそれぞれについて一定のピッチで複数個並べられ、カルーセル４の外周面に沿ってマトリクス状に配列した状態で保持される。

なお、カルーセル４やワーク７の装填や取り出し、後述するターゲットユニットユニットの交換や点検整備等の作業のために、真空槽３は、大気圧までリークした後には周知の構造により開放することができる。ワーク７としては、金属製のものやプラスチック製のもの等、種々の材料で作成されたものであってよい。

真空槽３内には、第１成膜ステージ８と、第２成膜ステージ９とをカルーセル４の回転方向に沿って適当な間隔をあけて設けてある。カルーセル４の回転により、各ワーク７を繰り返し第１成膜ステージ８、第２成膜ステージ９を通過させ、制御部１０の制御下で成膜を行う。

第１成膜ステージ８には第１ターゲット装置１１を、第２成膜ステージ９には第２ターゲット装置１２をそれぞれ配してある。この例では、第１成膜ステージ８には２台の第１ターゲット装置１１をカルーセル回転方向に並べ、また後述するように第２成膜ステージ９には４台の第２ターゲット装置１２をカルーセル４の回転軸方向（上下方向）に並べて配してある。なお、形成すべき膜の種類，積層数、ワークの配列等に応じて成膜ステージの数、ターゲット装置の台数を適宜に増減することができる。

第１駆動装置１４は、各第１ターゲット装置１１を駆動し、これによるスパッタリングを行う。この第１ターゲット装置１１の駆動のために、第１駆動装置１４は、電力，スパッタリングガス，第１ターゲット装置１１が高温になることを防止する冷却水を供給し、また第１ターゲット装置１１ごとに設けたシャッタ板１５の開閉動作やターゲットの回転等を行う。

第１駆動装置１４は、第１ターゲット装置１１に対して電力を供給する際には、カルーセル４を含む真空槽側が陽極、第１ターゲット装置１１側が陰極となるように電圧を印加する。また、第１駆動装置１４は、スパッタガスとして例えばアルゴンガスを供給する。反応性スパッタリングを行う場合には、スパッタガスに加えて反応ガス、例えば酸素ガスや窒素ガスを供給する。

第２駆動装置１６は、各第２ターゲット装置１１を駆動する。この第２ターゲット装置１２の駆動のために、第２駆動装置１４は、上記第１駆動装置１４と同様に、電力，スパッタリングガスないし反応ガス、冷却水を供給し、第２ターゲット装置１２ごとに設けたシャッタ板１７の開閉動作やターゲットの回転等を行う。

真空槽３の内周面に沿うようにヒータ１８が配されている。このヒータ１８は、ワーク７が金属製である場合に作動され、安定した成膜を行うためにワーク７を加熱して高温にする。なお、ワーク７を加熱する手法は各種のものを用いることができ、例えばワーク７が電気抵抗のある程度大きな金属である場合には、電磁誘導を利用した誘導加熱を用いることができる。

図２，図３に示すように、第１ターゲット装置１１は、シャッタ板１５の他、ターゲットユニット２１，ジャケット２２等で構成される。ジャケット２２は、真空槽３に固定された中空な円筒状になっており、その内部に円筒状のターゲットユニット２１を収容してある。ターゲットユニット２１は、ジャケット２２と同軸に設けられており、ジャケット２２内で軸心２１ａ（図７参照）を中心に回動自在となっている。

ジャケット２２には、開口２２ａを設けてあり、この開口２２ａからターゲットユニット２１の外周面が露呈される。この第１ターゲット装置１１は、開口２２ａをカルーセル４側、すなわち搬送面に向け、ターゲットユニット２１の母線，軸心２１ａがカルーセル４の回転軸４ａと平行となる姿勢で真空槽３に組み付けられている

ターゲットユニット２１とジャケット２２との間には、適当な幅の間隙が設けられ、この間隙にジャケット２２の背面側で接続された導入パイプ２４を介してスパッタガスないし反応ガスを供給し、ターゲットユニット２１の周囲をガスリッチな状態とする。

ターゲットユニット２１は、導電性を有する円筒状の支持筒２５と、ターゲット層２６とからなる。ターゲット層２６は、その支持筒２５の外周面を覆うように溶射等により形成されることにより円筒状に形成されており、その外周面からスパッタ原子を飛散するターゲットとなっている。このターゲット層２６は、例えばアルミ、チタン，硅素等のワーク７に成膜すべき材料で作成されている。支持筒２５には、第１駆動装置１４のマイナス側電極を接続してあり、成膜時にはターゲット層２６を陰極としてグロー放電を行う。

ターゲットユニット２１の中空部内には、ジャケット２２に対して固定した中空管２７を挿通してあり、その密封した内部にマグネトロンスパッタリングを行うための磁石ユニット２８を配してある。磁石ユニット２８は、鉄製の支持部材２８ａに小型の磁石２８ｂ，２８ｃを固着したものとなっている。支持部材２８ａは、支持筒２５の軸心方向に長くしてあり、磁石２８ｂは、カルーセル側にＮ極を向けて支持部材２８ａのカルーセル側の面の中央に軸心方向に沿って一列に並べてあり、磁石２８ｃは、カルーセル側にＳ極を向けて、磁石２８ｂの周囲を取り囲むように矩形に並べてある。なお、磁石用ニット２８は、開口２２ａから露呈されるターゲット層２６の部分の外周面に磁力線が現れるように配置されている。

上記のように構成される磁石ユニット２８により、ターゲット層２６の外周面にターゲット層２６の母線と直交する磁力線を発生し、プラズマをターゲット層表面の近傍に閉じ込めている。また、中空筒２７を支持筒２５内でカルーセル側に寄せるように偏心して配し、各磁石２８ｂ，２８ｃをターゲット層２６に近づけてその効果を高めている。また、ターゲットユニット２１は、第１駆動装置１４からの回転が駆動軸２１ｂに伝達されることにより、軸心２１ａを中心に回転する。これにより、ターゲット層２６の全周面をスパッタリングに供する。

支持筒２５と中空筒２７との間には、給水パイプ２９ａを通して第１駆動装置１４からの冷却水が供給され、支持筒２５と中空筒２７との間を通った冷却水は排水パイプ２９ｂを介して真空槽３の外に排水される。このように支持筒２５と中空筒２７との間に冷却水を通すことにより、ターゲットユニット２１，磁石ユニット２８等が高温になることを防止する。

シャッタ板１５は、ジャケット２２の外側に配され、例えば給水パイプ２９ａ，排水パイプ２９ｂを回転軸として、開口２２ａの前方に位置して開口２２ａを覆う閉じ位置と、開口２２ａの前方から退避してターゲット層２６をカルーセル４側に露呈する開き位置との間で移動自在になっている。このシャッタ板１５は、第１駆動装置１４によって開き位置と閉じ位置との間で移動される。

図４ないし図６に示すように、第２ターゲット装置１２は、第１ターゲット装置１１と同様な構成であり、シャッタ板１7，ターゲットユニット３１，ジャケット３２等で構成される。ジャケット３２は、中空な円筒状であり真空槽３に固定され、その内部にターゲットユニット３１が収容される。ターゲットユニット３１は、ジャケット３２と同軸に設けられており、ジャケット３２内でその軸心３１ａを中心に回動自在となっている。

ジャケット３２に設けた開口３２ａからターゲットユニット３１の外周面が露呈される。また、ターゲットユニット３１とジャケット３２との間隙に導入パイプ３４を介してスパッタガスないし反応ガスが供給される。

ターゲットユニット３１は、形状が異なる他は、ターゲットユニット２１と同様な構成であり、導電性を有する支持筒３５、その外周面に形成されたターゲット層３６とからなる。ターゲット層３６は、その外周面からスパッタ原子を飛散するターゲットである。また、支持筒３５の中空部内は、ジャケット３２に固定された中空管３７が配され、この中空管３７内に磁石ユニット３８が配されている。

支持筒３５には、第２駆動装置１６のマイナス側電極が接続されており、ターゲット層３６を陰極としてグロー放電を行う。また、第２駆動装置１６からの回転が駆動軸３１ｂに伝達されることにより、ターゲットユニット３１をその軸心３１ａを中心に回転し、ターゲット層３６の全周面をスパッタリングに供する。

さらに、第２駆動装置１６からの冷却水を給水パイプ３９ａを介して支持筒３５と中空筒３７との間に導入して排水パイプ３９ｂから排水することにより、ターゲットユニット３１，磁石ユニット３８等が高温になることを防止する。シャッタ板１７は、第２駆動装置１６によって、開口３２ａを覆う閉じ位置と、開口３２ａの前方から退避した開き位置との間で移動する。

この第２ターゲット装置１２は、カルーセル４によるワーク７の搬送面にターゲット層３６の周面が対向し、その軸心３１ａが第１ターゲット装置１１のターゲットユニット２１の軸心が直交するように真空槽３内に組み込まれる。

ターゲット層３６は、その外周面の径が端部に向けて漸増する漸増部Ｇを両端に有しており、中央部から各端部に向かって径が漸増するツツミ形状となっている。また、カルーセル４、すなわちワーク７の搬送面とターゲット層３６の表面との距離（図５中に符号Ｄで示す）がほぼ一定となるように、外周面の径を決めてある。

このように、搬送面とターゲット層３６の表面との距離をほぼ一定とすることで、ターゲットユニット３１の軸心方向について、ターゲット層３６を一方の電極として行われる放電が均一となるようにしている。この例では、支持筒３５は、外形をツツミ状とし、その外周面に溶射によって所定の材料をコーティングすることで上記のターゲット層３６を形成している。この例では、ターゲット層３６の材料は、第１ターゲット装置１１と同じものとしてある。なお、上記のように漸増部Ｇを設けることにより、ワーク７の進行方向及びそれと逆方向を向く各面に対して成膜を効果的に行うこともできるという利点もある。

磁石ユニット３８は、磁石ユニット２８と同様に、鉄製の支持部材３８ａ上に磁石３８ｂをターゲットユニット３１の軸心方向に配列し、その周囲に磁石３８ｃを配列した構成であり、磁石３８ｂがＮ極を、磁石３８ｃがＳ極をそれぞれカルーセル側に向けている。この磁石ユニット３８によって、開口３２ａから露呈されるターゲット層３６の表面に、その母線と直交する磁力線が現れる。磁石ユニット３８による効果を高めるために、支持筒３５内で中空筒３７をカルーセル側に寄せるように偏心して配してある。

なお、磁石ユニット３８による効果をより高めるために、磁石ユニット３８の各磁石３８ｂ，３８ｃをターゲット層３６の表面形状に沿うように湾曲させて配列してもよい。また、磁界の分布のムラ等からターゲット層３６のエロージョンの進行にバラツキがある場合には、ターゲット層３６のエロージョンの進行が早い部分の厚みを大きくするようにしてもよい。

図７に模式的に示すように、各第１ターゲット装置１１は、カルーセル４の外周に、そのカルーセル４の回転方向に沿って互いに適当な間隔をあけて配置されている。それぞれの第１ターゲット装置１１は、開口２２ａをカルーセル４に向け、ターゲットユニット２１の軸心２１ａがカルーセル４の回転軸４ａと平行となる姿勢、すなわちワーク７の搬送方向と直交する姿勢で配置されている。これにより、カルーセル４に保持されて上下方向に並んだ各ワーク７が開口２２ａを介してターゲット層２６と対面するようにしてある。

第２ターゲット装置１２は、カルーセル４の外周に、そのカルーセル４の回転軸４ａに沿って上下方向に並べて複数台配置されている。それぞれの第２ターゲット装置１２は、開口３２ａをカルーセル４に向け、ターゲットユニット３１の軸心３１ａがカルーセル４の回転軸４ａと直交する姿勢、すなわちターゲットユニット２１の軸心２１ａと直交する姿勢で配置されている。

ターゲット層３６の表面から放出されるスパッタ原子の放出角度分布は、それの放出位置のターゲット層３６の表面の法線方向についてもっとも大きくなる。また、図６に示されるように、磁石３８ｂと磁石３８ｃとの間に生じ磁界により、それに対応する２カ所のターゲット層３６の表面近傍にプラズマＰが多く分布する。

このため、第２ターゲット装置１２の上下方向の配置は、各ワーク７の上下方向のピッチＰｃと同じピッチとするとともに、ワーク７の位置に対して１／２ピッチだけ上下方向にずらしてある。これにより、第１ターゲット装置１１によって成膜がほとんど行われない、例えば箱状のワーク７の上面７ａ及び下面７ｂに対して、プラズマＰが多く分布するターゲット層３６の表面を対向させ、それら上面７ａ、下面７ｂの成膜を効率的に行うようにしている。なお、本発明は、ワーク７を箱状のものに限定するものではない。

次に上記構成の作用について説明する。真空槽３を開放してカルーセル４に成膜対象となるワーク７を取り付ける。この後に、真空槽３を閉じ、真空ポンプ６を作動させて真空槽３内をスパッタリングに必要な真空度にする。ワーク７が金属製である場合には、カルーセル４の回転を開始してから、ヒータ１８への通電を開始し、カルーセル４とともに回転しているワーク７を加熱する。

ワーク７が所定の温度に達したことが図示しない温度センサにより検知されると、スパッタリング工程が開始される。まずスパッタガスが、また必要に応じて反応ガスが第１ターゲット装置１１のターゲットユニット２１とジャケット２２との間に供給され、これらガスは開口２２ａから真空槽３内に流入する。これにより、ターゲット層２６の表面は、スパッタガス，反応ガスがリッチな雰囲気に置かれた状態になる。

シャッタ板１５が閉じ位置であることを確認するとともに、ターゲットユニット２１の回転を開始してから、第１駆動装置１４によってカルーセル４とターゲットユニット２１と間に電圧を印加する。これにより、導電性のシャッタ板１５を通して、カルーセル４とターゲットユニット２１と間で放電が開始され、スパッタガスのプラズマが生成される。そして、成膜を安定した状態で行うことができるようになると、シャッタ板１５が開き位置とされ、第１ターゲット装置１１による成膜が開始される。

ターゲット層２６の表面から叩きだれたスパッタ原子が飛散し、ワーク７の表面にターゲット材料が堆積することで膜が形成される。反応ガスを導入している場合では、スパッタ原子がワーク７に向かう途中の経路に存在する反応ガスの原子やイオンに接触することにより、ワーク７の表面にはターゲット材料の例えば窒化物や酸化物が堆積して膜が形成される。

同様に、第２ターゲット装置１２に対して、スパッタガス，反応ガスが供給され、ターゲット層３６の表面がスパッタガス，反応ガスがリッチな雰囲気に置かれた状態にされる。シャッタ板１７が閉じ位置であることを確認し、ターゲットユニット３１の回転を開始してから、第２駆動装置１６によって導電性のシャッタ板１７を通して、カルーセル４とターゲットユニット２１と間で放電を開始してプラズマを生成する。そして、成膜を安定した状態で行うことができるようになると、シャッタ板１７が開き位置とされて第２ターゲット装置１２によるワーク７に対する成膜を開始する。

上記のようにしてワーク７に成膜が行われるが、例えば箱状のワーク７に成膜を行う場合、そのワーク７が第１成膜ステージ８を通過するごとに、第１ターゲット装置によって膜が形成さる。このときには、ターゲット層２６に対向しているワーク７の面にスパッタ原子が堆積して膜が形成されるが、上面７ａ，下面７ｂはターゲット層２６に対向しないため、スパッタ原子がほとんど堆積せず膜を形成することができない。しかし、第２成膜ステージ９を通過した際に、上面７ａ，下面７ｂが第２ターゲット装置１２のターゲット層３６に対向するため、それらにスパッタ原子が堆積して膜を形成することができる。

上記実施形態では、第１ターゲット装置と第２ターゲット装置とを同時に作動させているが、これらの作動開始タイミング、終了タイミングは、適宜に設定することができる。

図８に第２実施形態の要部概略を示す。この第２実施形態では、漸増部を設けた円筒状のターゲットを、その母線がワークの搬送方向と直交するように配したものである。なお、以下に詳細を説明する他は、上記実施形態と同様であり、実質的に同じ構成部材には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この例におけるスパッタリング装置４４では、ターゲット装置４５が用いられている。このターゲット装置４５は、ターゲットユニット４６，ジャケット４７等からなる。ターゲットユニット４６は、その軸心４６ａを中心に回動されるとともに、その軸心４６ａがカルーセル４の回転軸４ａと平行、すなわちワーク７の搬送方向と直交する姿勢で配してある。

カルーセル４に保持されたワーク７のうち外周を向く面以外の例えば上面７ａ、７ｂについての成膜効率を向上するために、このターゲットユニット４６は、その外周面の径が端部に向けて漸増する漸増部Ｇを両端に有し、中央部から各端部に向かって径が漸増するツツミ形状としてある。また、ターゲットユニット４６のスパッタリングに供養される部分の長さ、この例では各漸増部Ｇの軸心４６ａ方向の長さの合計が、ワーク７の搬送面の幅Ｈよりも少し長くしてある。なお、ターゲット装置４５のその他の構成は、上記実施形態の第２ターゲット装置１２と同様である。

このように構成されるターゲット装置４６では、漸増部Ｇの表面の法線方向に多く飛散するから、ターゲットの径方向に対して傾き、箱状のワーク７の上面７ａ，下面７ｂに向かって飛散するスパッタ原子も多くなる。結果として、カルーセル４に保持されて外周を向くワーク７の面以外にも効率的に成膜を行うことができる。また、漸増部Ｇを設けて、上面７ａ，下面７ｂ等に成膜するのに必要とする多くのスパッタ原子を得ているため、ターゲットユニット４６の長さを上記のようにワーク７の搬送面の幅Ｈよりも少し長い程度とすることができスパッタリング装置４４の小型化を図ることができる。なお、ワーク７を箱状のものに限定するものではなく、様々な形状のワークの各面に対する成膜効率の向上を図ることができる。

なお、漸増部の径の漸増の態様や長さ等は、成膜の対象とするワークの形状や、ターゲットユニットと搬送面との等の距離に基づいて適宜に決めることができる。また、図９に示すように、ターゲットユニット４６の軸心４６ａをカルーセル４の回転軸４ａに傾斜させて配置してもよい。

上記各実施形態におけるターゲットユニットの漸増部は、その断面の輪郭を円弧状にしてあるが、これに限るものではなく、漸増部は、外周面の径が端部に向かって漸増するようにターゲットユニットの一端または両端に設けられていればよい。例えば、図１０（ａ）に示すターゲットユニット５１では、中央部から直線的に外周面の径が漸増する漸増部Ｇ１を両端に設けてある。また、図１０（ｂ）に示すターゲットユニット５２では、その外周面の径を同一とした適当な長さの中央部５２ａを設け、その中央部５２ａの各端部からターゲットユニット５２の端部に向けて径が漸増する漸増部Ｇ２を設けてある。さらに、図１０（ｃ）に示すターゲットユニット５３では、一端から他端に向けて径が漸増すように漸増部Ｇ３を設けてある。

上記各実施形態では、カルーセルにワークを保持して、このカルーセルとともにワークを回転させる例について説明したが、搬送の形態はこれに限られるものではない。例えばワークを直線的に搬送してもよく、各成膜ステージにワークを１回通過させることで成膜を行うようにしてもよい。ワークを直線的に搬送する場合には、そのワークが搬送される搬送路の幅方向にターゲットユニットの軸心を平行に配して第１ターゲット装置と、ワークの搬送方向にターゲットユニットの軸心を平行に配した第２ターゲット装置を用いればよい。また、漸増部を有するターゲットユニットを、回転搬送されるワークの回転中心位置に配して成膜を行うようにしてもよい。

本発明を用いた成膜装置の構成を示す説明図である。 第１ターゲット装置の外観を示す斜視図である。 第１ターゲット装置の断面図である。 第２ターゲット装置の外観を示す斜視図である。 第２ターゲット装置の一部を切り欠いてその内部構造を示す説明図である。 第２ターゲット装置の断面図である。 第１，第２ターゲット装置の配置を側方から示す説明図である。 漸増部を有するターゲットユニットをカルーセルの回転軸方向に沿って配した第２実施形態を示す説明図である。 ターゲットユニットを傾斜して配置して例を示す説明図である。 漸増部の異なる形状を示す説明図である。

符号の説明

２，４４ スパッタリング装置
３ 真空槽
４ カルーセル
１１ 第１ターゲット装置
１２ 第２ターゲット装置
２１，３１，４６，５１〜５３ ターゲットユニット
２６，３６ ターゲット層
Ｇ，Ｇ１〜Ｇ３ 漸増部

Claims (11)

1. 外周面からスパッタ原子を飛散させる円筒状のターゲットを備えたスパッタリング用ターゲット装置において、
   前記ターゲットは、一端または両端に外周面の径が端部に向かって漸増する漸増部が設けられていることを特徴とするスパッタリング用ターゲット装置。
2. 前記ターゲットは、前記漸増部が両端に設けられ中央から各端部に向けて外周面の径が端部に向かって漸増するツツミ形状であることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング用ターゲット装置。
3. 前記ターゲットをその軸心を中心にして回転させる回転機構を備えることを特徴とする請求項１または２記載のスパッタリング用ターゲット装置。
4. 前記ターゲットの中空部内に配され、前記ターゲットの外周面近傍に磁界を発生させ、前記ターゲットの母線方向に沿って磁界を分布させる磁石を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスパッタリング用ターゲット装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のターゲット装置と、真空槽内で所定の方向にワークを搬送する搬送手段とを備え、前記ターゲットは、その母線がワークの搬送方向と直交するように配されていることを特徴とするスパッタリング装置。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のターゲット装置と、真空槽内でワークを回転搬送する搬送手段とを備え、前記ターゲットは、その母線がワークの搬送方向と平行に配されるとともに、その外周面と前記搬送面とがほぼ等距離とされていることを特徴とするスパッタリング装置。
7. 真空槽内で所定の方向にワークを搬送する搬送手段と、前記搬送手段によってワークが搬送される搬送面に周面が対向し、搬送方向と母線が直交するように真空槽内に配された円筒状の第１のターゲットを有し、スパッタガスの雰囲気で第１のターゲットを一方の電極として放電を行い、第１のターゲット材料から飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行う第１のターゲット装置と、
   前記搬送面に周面が対向し、前記第１のターゲットと母線が互いに直交するように真空槽内に配された円筒状の第２のターゲットとを有し、スパッタガスの雰囲気で第２のターゲットを一方の電極として放電を行い、第２のターゲットから飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行う第２のターゲット装置とを備えたことを特徴とするスパッタリング装置。
8. 前記搬送手段は、ワークを保持して回転搬送するワークホルダを有し、前記第１のターゲットは、その母線が前記ワークホルダの回転軸に平行とされ、前記第２のターゲットは、その母線が前記ワークホルダの回転軸に直交することを特徴とする請求項７記載のスパッタリング装置。
9. 前記第１，第２のターゲット装置は、成膜を行っている間に前記第１，第２ターゲットをそれぞれの軸心を中心に回転させる回転手段を有し、前記第２のターゲットは、その外周面と前記搬送面とがほぼ等距離となるように、中央部から端部に向けて外周面の径が漸増するツツミ状であることを特徴とする請求項８記載のスパッタリング装置。
10. 前記搬送手段は、前記第１のターゲットの軸心方向について一定のピッチで複数のワークを保持し、前記第２のターゲット装置は、前記ピッチで前記第１のターゲットの軸心方向に沿って並べられるとともに、前記ピッチの１／２だけワークに対向する位置からずらして配された複数の前記第２ターゲットを有することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
11. 前記第１及び第２のターゲット装置は、前記各ターゲットの中空部内に配されて前記搬送面に対向する外周面近傍に磁界を発生させる磁石を有することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。

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