JP2010255011A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被スパッタリング面が平面状に形成されたターゲットを用いる場合に比べて、ターゲットの有効利用率を高めることができる技術を提供する。
【解決手段】本発明に係るスパッタリング装置１は、成膜対象となる基板３を支持するステージ４と、一方の面を被スパッタリング面５ａとし、ステージ４に支持される基板３に被スパッタリング面５ａを対向させた状態で設けられたターゲット５とを備え、ターゲット５の被スパッタリング面５ａがすり鉢状に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターゲットの有効利用を図るうえで有用なスパッタリング装置に関する。

スパッタリング装置は、スパッタ現象を利用して基板に薄膜を形成する成膜装置である。スパッタ現象とは、プラズマ中の正イオンをターゲットの表面（以下、「被スパッタリング面」とも記す）に衝突させて、そこからターゲット粒子（ターゲット材料）をはじき出す現象である。スパッタ現象によってターゲットの表面からはじき出されたターゲット粒子は、基板の表面（以下、「被処理面」とも記す）に付着することで、そこに薄膜を形成する。その際、ターゲットの表面には、正イオンの衝突によって、エロージョンと呼ばれる侵食が発生する。

従来のスパッタリング装置では、真空チャンバの内部に、ターゲットの被スパッタリング面と基板の被処理面を平行にかつ対向する状態に配置して、真空チャンバ内に放電用のガスを導入し、電極（陰極、陽極）間に電圧を印加している。電極間に電圧を印加すると、真空チャンバ内にグロー放電によってプラズマが形成される。すると、プラズマ中の正イオンが、陰極側に配置されたターゲットに引き寄せられてその表面に衝突し、ターゲット粒子をはじき出す。ターゲットからはじき出されたターゲット粒子は、陽極側に配置された基板の表面に付着することで薄膜を形成する。

このようなスパッタリング技術に関して、例えば、特許文献１には、複数の分割されたタイルを平面状に配置して一つのターゲット組立体を構成する技術が開示されている。

特開２００４−１４３５４８号公報

上述のように正イオンの衝突によってターゲットの表面からはじき出されるターゲット粒子は多方向（四方八方）に飛散する。このため、基板に向かうターゲット粒子だけでなく、基板以外のところ、例えば真空チャンバのチャンバ壁に向かうターゲット粒子も多々存在する。

ターゲットは、スパッタリングによる侵食がある程度進行した段階で使用限界を迎える。ターゲットの有効利用率（使用効率）は、使用前のターゲットの質量を“Ｍ１”とし、使用限界まで使用した後のターゲットの質量を“Ｍ２”とすると、次式で表される。

ターゲットの有効利用率（％）＝｛（Ｍ１−Ｍ２）÷Ｍ１｝×１００

このため、基板以外に向かって飛散したターゲット粒子の量が多くなると、その分だけターゲットの有効利用率が低くなる。特に、ターゲットの外周部は中央部に比べて著しく侵食されるため、ターゲットの実質的な有効利用率は１０数％と言われている。

本発明の目的は、被スパッタリング面が平面状に形成されたターゲットを用いる場合に比べて、ターゲットの有効利用率を高めることができる技術を提供することにある。

本発明に係るスパッタリング装置は、成膜対象となる基板を支持する基板支持部と、一方の面を被スパッタリング面とし、前記基板支持部に支持される基板に前記被スパッタリング面を対向させた状態で設けられたターゲットとを備え、前記ターゲットの被スパッタリング面がすり鉢状に形成されている。

本発明に係るスパッタリング装置においては、ターゲットの被スパッタリング面をすり鉢状に形成したことにより、特に、ターゲットの外周部から放出されるターゲット粒子に対して、被スパッタリング面の傾きに応じた方向性が付与される。これにより、被スパッタリング面が平面状に形成されたターゲットを用いる場合に比べて、基板方向に飛散するターゲット粒子の量が増える。

本発明に係るスパッタリング装置によれば、被スパッタリング面が平面状に形成されたターゲットを用いる場合に比べて、基板方向に飛散するターゲット粒子の量が増えるため、ターゲットの有効利用率を高めることができる

本発明の第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の主要部の構成例を示す図である。 図２のＡ−Ａ矢視図である。 図２のＢ−Ｂ矢視図である。 タイルとマグネットプレートの配置状態を示す図（その１）である。 タイルとマグネットプレートの配置状態を示す図（その２）である。 マグネットプレートの磁極の配置例を示す図である。 ターゲットの被スパッタリング面を平面状に形成した場合の処理例を説明する図である。 ターゲットの被スパッタリング面をすり鉢状に形成した場合の処理例を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態にスパッタリング装置の主要部の構成例を示す三面図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

本発明の実施の形態については、以下の順序で説明する。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態

本発明の実施の形態においては、各種のスパッタリング装置のうち、マグネトロンスパッタリング装置に適用する場合を例に挙げて説明する。マグネトロンスパッタリング装置は、ターゲットの裏面側に磁石を配置し、この磁石が発生する磁場によって高密度のプラズマをターゲット上に作り出すことにより、スパッタリングの効率を高めたスパッタリング装置である。

＜１．第１の実施の形態＞
[スパッタリング装置の構成]
まず、本発明の第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の構成について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の構成を示す概略図である。図１において、スパッタリング装置１は真空チャンバ２を備えている。真空チャンバ２の内部には、基板３を支持するステージ４と、ターゲット５とが配置されている。真空チャンバ２は、図示しない真空排気系により排気されることにより、チャンバ内に真空度の高い空間を形成するものである。基板３は、例えば、半導体ウエハ、ガラス基板等からなるものである。

ステージ４は、成膜対象となる基板３を支持する基板支持部として設けられたものである。ステージ４は、平板状の基板３を水平に支持するようになっている。基板３は、ターゲット５と対向する側を被処理面３ａとし、当該被処理面３ａにスパッタリングによって薄膜が形成されるようになっている。ステージ４には、図示しないヒータが内蔵されている。ヒータは、スパッタリングによって成膜する際に、ステージ４に支持された基板３の温度を予め設定された温度に保持するものである。

ターゲット５は、成膜に使用するターゲット材料を用いて構成されている。ターゲット材料としては、例えば、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。ターゲット５は、ステージ４に支持される基板３と対向する状態に配置されている。ターゲット５は、一方の面（表面）を被スパッタリング面５ａとしている。被スパッタリング面５ａとは、正イオンの衝突によってスパッタリングされる面をいう。ターゲット５は、ステージ４に支持される基板３に被スパッタリング面５ａを対向させた状態で真空チャンバ２内に設けられている。ターゲット５の被スパッタリング面５ａは、すり鉢状に形成されている。ターゲット５の被スパッタリング面５ａは凹面状に湾曲している。

なお、図１においては、基板３とターゲット５を縦方向（鉛直方向）で対向するように配置しているが、これに限らず、横方向（水平方向）で対向するように配置してもよい。また、縦方向で基板３とターゲット５を対向させる場合は、それらの位置関係を反転していてもよい。すなわち、図１においては、基板３を下方、ターゲット５を上方に配置しているが、これと反対に、基板３を上方、ターゲット５を下方に配置してもよい。

図２は本発明の第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の主要部の構成例を示す図である。また、図３は図２のＡ−Ａ矢視図であり、図４は図２のＢ−Ｂ矢視図である。

ターゲット５は、平面的に分割された複数のタイル６によって構成されている。各々のタイル６は、平面視矩形の平板状に形成されている。複数のタイル６は、例えば図示のように５×３（５行、３列）の並びでマトリクス状に配置されている。以降の説明では、タイル６の並び方向において、列方向をＸ方向と定義し、行方向をＹ方向と定義する。各々のタイル６の表面は、ステージ４に支持される基板３側を向くように配置されている。各々のタイル６の裏面は、バッキングプレート７に貼り付けられている。バッキングプレート７は、ターゲットを構成する個々のタイル６を支持するものである。タイル６とバッキングプレート７は１：１の対応関係になっている。ただし、これに限らず、１つのバッキングプレート７に２つ以上のタイル６を並べて貼り付けてもよい。

図４において、Ｘ方向に３列に並ぶタイル６のうち、中央の１列のタイル６は、基板３と正対する向きで配置され、それを除く両端２列のタイル６は、それぞれ基板３に対して傾くように内向きに配置されている。また、図３において、Ｙ方向に５行に並ぶタイル６のうち、中央寄りの３行のタイル６は、基板３と正対する向きで配置され、それを除く両端２行のタイル６は、それぞれ基板３に対して傾くように内向きに配置されている。ここで記述する「正対する向き」とは、ステージ４に支持される基板３の被処理面３ａに対してタイル６の表面が平行に配置されるタイル６の向きをいう。また、ここで記述する「内向き」とは、ターゲット５の中心軸に対してタイル６の表面に沿う仮想軸（直線軸）のなす角度θが鋭角になるタイル６の向きをいう。複数のバッキングプレート７は、それぞれに対応するタイル６の向きに合わせて配置されている。

複数のタイル６は、１つのターゲット５を構成しており、各々のタイル６の表面は、ターゲット５の被スパッタリング面５ａを形成している。このため、上述のように複数のタイル６を配置することにより、ターゲット５の被スパッタリング面５ａをすり鉢状に形成することができる。

ターゲット５の裏側（被スパッタリング面５ａと反対側）には複数のマグネットプレート８が配置されている。マグネットプレート８は、磁場を発生する磁場発生部として設けられたものである。マグネットプレート８は、タイル６と１：１の対応関係で、各々のタイル６の裏面側に配置されている。相対応するタイル６とマグネットプレート８との間にはバッキングプレート７が介在している。このため、マグネットプレート８の前面は、バッキングプレート７の裏面に対向している。また、マグネットプレート８の前面には、複数の磁極が平面的に並べて設けられている。複数の磁極は、少なくともＮ極とＳ極を含むものである。マグネットプレート８の前面では、Ｎ極とＳ極が隣り合う状態で並んでいる。したがって、マグネットプレート８の前面では、Ｎ極とＳ極の間に磁力線が発生している。この磁力線の一部は、タイル６の表面側に突き出していて、そこに漏れ磁場を形成している。マグネットプレート８による漏れ磁場は、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ上を横切るようにループ状に分布している。

マグネットプレート８は、対応するタイル６と同じ向きで配置されている。具体的には、図５に示すように、タイル６とマグネットプレート８は互いに平行に配置されている。このため、マグネットプレート８が発生する磁場の中心軸（垂直方向の成分がゼロとなる位置を通る軸）が、タイル６の表面と直角に交差する状態となる。したがって、タイル６に対してマグネットプレート８による漏れ磁場の直交成分が最大となる磁場分布を与えることができる。また、タイル６とマグネットプレート８を平行に配置すれば、各々のタイル６で正イオンの入射角度を揃えることができる。このため、ターゲット粒子の飛び出し角度のばらつきを抑えることができる。その結果、基板３に形成される薄膜の膜厚均一性を高めることができる。これに対して、図６に示すように、タイル６に対してマグネットプレート８が傾きをもつと、それに伴う磁場の傾きの影響で正イオンの入射角度が変わる。このため、正イオンの衝突によってはじき出されるターゲット粒子の飛び出し角度にばらつきが生じることになる。

各々のマグネットプレート８は、例えば、図７に示すように、円盤状に形成されている。各々のマグネットプレート８には、十字型に複数（図例では、１つのマグネットプレート８につき８個）の磁石が配置され、これらの磁石が複数の磁極を形成している。マグネットプレート８は、磁極の配置の違いにより、第１のマグネットプレート８−１と、第２のマグネットプレート８−２に分けられる。第１のマグネットプレート８−１は、マグネットプレート８の中心側の磁極がＮ極、マグネットプレート８の外周側の磁極がＳ極となっている。第２のマグネットプレート８−２は、マグネットプレート８の中心側の磁極がＳ極、マグネットプレート８の外周側の磁極がＮ極となっている。第１のマグネットプレート８−１と第２のマグネットプレート８−２は、Ｘ方向及びＹ方向で隣り合うように並べて配置されている。

再び図２〜図４に戻って、各々のマグネットプレート８は、それぞれ専用のモータ９の駆動軸１０に支持されている。駆動軸１０の端部は、マグネットプレート８の中心部に例えば圧入等によって固定されている。このため、モータ９を回転駆動すると、その駆動力を受けてマグネットプレート８が駆動軸１０と一体に回転（自転）することになる。モータ９としては、モータの回転数を任意に変更することができる、回転数可変のモータ（例えば、パルスモータ等）を用いることが望ましい。

Ｙ方向に並ぶ５つのマグネットプレート８は、共通の支持部材１１に支持されている。マグネットプレート８は３列に並んで配列され、これに対応して支持部材１１がＸ方向に３つ並べて設けられている。各々の支持部材１１には５つずつマグネットプレート８が支持されている。各々の支持部材１１はＹ方向に延びる長尺のバー形状に形成されている。上述したモータ９は、スペーサ１２を介して支持部材１１に搭載されている。スペーサ１２は、相対応するターゲット５とマグネットプレート８との間の距離を調整する手段として設けられたものである。スペーサ１２は、例えば、ネジ構造によって、ターゲット５とマグネットプレート８間の距離を調整するものである。

３つの支持部材１１は、Ｙ方向に距離をあけて配置された２つのリニアガイド１４と１つのボールネジ１５によってＸ方向に移動自在に支持されている。リニアガイド１４及びボールネジ１５は、複数のタイル６に対応して配置される複数のマグネットプレート８を、複数のタイル６の並び方向（図例ではＸ方向）に沿って、予め設定された範囲内を往復移動させる手段を構成するものである。

リニアガイド１４は、ガイドシャフト１６と２つの固定部材１７によって構成されている。ガイドシャフト１６は、Ｘ方向に平行な向きで配置されている。２つの固定部材１７は、Ｘ方向に距離をあけて配置されている。２つの固定部材１７のうち、一方の固定部材１７は、真ん中の支持部材１１とその左隣の支持部材１１を連結する状態で、それら２つの支持部材１１に固定されている。また、他方の固定部材１７は、真ん中の支持部材１１とその右隣の支持部材１１を連結する状態で、それら２つの支持部材１１に固定されている。ガイドシャフト１６は、２つの固定部材１７に設けられた貫通孔に同時に差し込まれている。

ボールネジ１５は、１つのボールネジシャフト１８と２つのボールネジナット１９によって構成されている。ボールネジシャフト１８には、軸方向に螺旋状に雄ネジが形成されている。ボールネジシャフト１８は、上述したリニアガイド１４のガイドシャフト１６と平行になるように、Ｘ方向に平行な向きで配置されている。ボールネジナット１９は、Ｘ方向に距離をあけて配置されている。２つのボールネジナット１９のうち、一方のボールネジナット１９は、真ん中の支持部材１１とその左隣の支持部材１１を連結する状態で、それら２つの支持部材１１に固定されている。また、他方のボールネジナット１９は、真ん中の支持部材１１とその右隣の支持部材１１を連結する状態で、それら２つの支持部材１１に固定されている。ボールネジシャフト１８は、各々のボールネジナット１９に設けられたネジ穴（雌ネジ）に差し込まれている。ボールネジシャフト１８と各ボールネジナット１９は、互いにネジ部分の溝を対向させた状態で結合され、当該結合部分の溝に鋼球等のボールが組み込まれている。また、ボールネジシャフト１８は、図示しない移動用モータの駆動によって回転する仕組みになっている。移動用モータは、複数のマグネットプレート８をＸ方向に沿って往復移動させるための駆動源となるものである。移動用モータとしては、モータの回転数を任意に変更することができる、回転数可変のモータ（例えば、パルスモータ等）を用いることが望ましい。マグネットプレート８をＸ方向に移動させる際の移動速度は、移動用モータの回転数によって決まるため、当該回転数を変更することでマグネットプレート８の移動速度を変更可能となる。

[スパッタリング装置の動作]
続いて、本発明の第１の実施の形態に係るスパッタリング装置の動作について説明する。

上記構成のスパッタリング装置１を用いて基板３の被処理面３ａに薄膜を形成する場合は、まず、真空チャンバ２の内部に設けられたステージ４上に基板３を固定する。次に、真空排気系により所定の真空度に維持された真空チャンバ２内に、アルゴンガス等の放電用ガスを導入する。次に、ステージ４を陽極、ターゲット５を陰極として、電極（陽極、陰極）間に電圧を印加する。そうすると、真空チャンバ２内にグロー放電によってプラズマが形成される。これにより、プラズマ中の正イオン（アルゴンイオン等）が、陰極側に配置されたターゲット５に引き寄せられてその表面（被スパッタリング面５ａ）に衝突し、ターゲット粒子をはじき出す。ターゲット５からはじき出されたターゲット粒子は、陽極側に配置された基板３の表面（被処理面３ａ）に付着することで薄膜を形成する。

スパッタリング装置１の動作中は、各々のタイル６の裏側で、モータ９の駆動によりマグネットプレート８が回転（自転）する。また、スパッタリング装置１の動作中は、図示しない移動用モータの駆動によりボールネジシャフト１８が回転する。ボールネジシャフト１８が回転すると、マグネットプレート８を支持する３つの支持部材１１が、リニアガイド１４で案内されながらＸ方向に同時に移動する。その際、支持部材１１の移動方向は、ボールネジシャフト１８の回転方向に依存したものとなる。ボールネジシャフト１８は、支持部材１１をＸ方向に移動させるにあたって正回転と逆回転を繰り返す。このため、支持部材１１は、ボールネジシャフト１８の回転方向と回転量にしたがってＸ方向に往復移動する。支持部材１１を往復移動させる場合の移動範囲は、Ｘ方向におけるタイル６の１枚分の幅寸法Ｗ（図２の矢印で示す範囲）に合わせて設定される。

本発明の第１の実施の形態に係るスパッタリング装置１では、ターゲット５の被スパッタリング面５ａを複数のタイル６を用いてすり鉢状に形成しているため、ターゲット５の外周部から放出されるターゲット粒子に対し、タイル６の傾きに応じた方向性が付与される。さらに詳述すると、ターゲット５の中央寄りに配置されたタイル６は、基板３と正対するように配置されているのに対して、ターゲット５の外周部に配置されたタイル６は、基板３に対して傾くように内向きに配置されている。このため、ターゲット５の外周部に配置されたタイル６の表面からは、当該タイル６の傾きに対応した方向性をもってターゲット粒子が放出される。したがって、ターゲットの被スパッタリング面を平面状に形成する場合に比べて、ターゲットの外周縁部から放出されるターゲット粒子のなかで、基板に向かって飛び出すターゲット粒子の量（割合）が増える。その結果、ターゲットの被スパッタリング面を平面状に形成する場合に比べて、ターゲットの有効利用率を高めることができる。

また、スパッタリング装置１においては、ターゲット５の被スパッタリング面５ａを複数の分割されたタイル６で形成しているため、タイル６の貼り合わせ位置を変えることができる。ターゲット５の侵食は、ターゲット５の中央部に比べて、ターゲット５の外周部で顕著に進行する。このため、ターゲット５の外周部でエロージョンがある程度進行した段階（使用限界に達する前の段階）で、ターゲット５の中央部と外周部でタイル６を入れ替えるように貼り付け位置を変更すれば、効率的にターゲット５を使用することができる。したがって、ターゲット５の長寿命化により、コストダウンを図ることが可能となる。

また、ターゲット５の裏側に、タイル６ごとにマグネットプレート８を配置しているため、複数のタイル６によって形成される被スパッタリング面５ａの全域に、マグネットプレート８による漏れ磁場を発生させることができる。このため、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ全域にわたってエロージョンを発生させることができる。

また、スパッタリング装置１の動作中にマグネットプレート８を回転させるとともに、マグネットプレート８の回転速度を変えることにより、スパッタ効率を制御することができる。具体的には、マグネットプレート８の回転速度を遅くすると、スパッタ効率が低くなり、マグネットプレート８の回転速度を速くすると、スパッタ効率が高くなる。ただし、マグネットプレート８の回転速度を速くすれば、その分だけスパッタ効率が無限に高くなるわけではない。すなわち、マグネットプレート８の回転速度とスパッタ効率の相関は、ある決められた範囲内でマグネットプレート８の回転速度を変えたときに得られるものである。したがって、ある決められた範囲内で、各々のタイル６ごとに、対応するマグネットプレート８の回転速度を個別に設定することにより、各々のタイル６に対応するエリアごとに、スパッタ効率を制御することが可能となる。

また、スパッタリング装置１の動作中に３つの支持部材１１とこれに支持された複数（全て）のマグネットプレート８をＸ方向に往復移動させることにより、タイル６とマグネットプレート８の相対位置が往復移動中に連続的に変化する。そうすると、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ内で漏れ磁場の位置や磁束密度の高い領域（換言すると、エロージョンが発生する領域）の位置が変化する。このため、エロージョンが発生する領域をＸ方向にずらしながらターゲット５の被スパッタリング面５ａをスパッタリングすることができる。また、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ内でスパッタレートを均一化することができる。したがって、マグネットプレート８を往復移動させない場合に比べて、ターゲット５の有効利用率を上げることができる。また、移動用モータの回転速度を調整して往復移動の速度を変えることにより、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ内でスパッタレートを調整することができる。ちなみに、マグネットプレート８を往復移動させる方向はＹ方向であってもよい。

また、スパッタリング装置１においては、互いに対向するタイル６とマグネットプレート８との間の距離をスペーサ１２で調整可能となっている。このため、タイル６とマグネットプレート８との間の距離を短くすると、タイル６の表面側に漏れる磁場の強度が強くなり、タイル６とマグネットプレート８との間の距離を長くすると、タイル６の表面側に漏れる磁場の強度が弱くなる。したがって、各々のタイル６が配置された部分で、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ側に漏れる磁場の強度を個別に調整することが可能となる。

また、スパッタリング装置１においては、ターゲット５の被スパッタリング面５ａをすり鉢状に形成したことで、次のような効果も得られる。すなわち、仮にターゲット５の被スパッタリング面５ａを図８のような平面状に形成して、基板３のコンタクトホール２１内にターゲット粒子を付着させる場合は、コンタクトホール２１の入口部分に形成されるオーバーハングの量が多くなる。その理由は、第１に、ターゲット５の中央部からコンタクトホール２１に向けて飛散するターゲット粒子の量に比較して、ターゲット５の外周部からコンタクトホール２１に向けて飛散するターゲット粒子の量が多くなるためである。第２の理由は、ターゲット５の外周部からコンタクトホール２１に入射するターゲット粒子の多くが、コンタクトホール２１に対して斜めに入射するためである。オーバーハング量が多くなると、コンタクトホール２１の底部に到達するターゲット粒子の量が減るため、ボトムカバレッジが低下する。

これに対して、ターゲット５の被スパッタリング面５ａを図９のようにすり鉢状に形成して、基板３のコンタクトホール２１内にターゲット材料を付着させる場合は、コンタクトホール２１の入口部分に形成されるオーバーハングの量が少なくなる。その理由は、ターゲット５の外周部で被スパッタリング面５ａが内向きの傾きをもつことにより、ターゲット５の外周部からコンタクトホール２１に入射するターゲット粒子の入射角度が高く（垂直に近く）なるためである。また、例えば、マグネットプレート８の回転速度などを制御パラメータとして、ターゲット５の中央部と外周部のスパッタレートを均一化することにより、オーバーハングの量をさらに減少させることができる。オーバーハング量が少なくなると、コンタクトホール２１の底部に到達するターゲット粒子の量が増えるため、ボトムカバレッジを向上させることができる。

＜２．第２の実施の形態＞
続いて、本発明の第２の実施の形態に係るスパッタリング装置について説明する。なお、本発明の第２の実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同様の構成部分に同じ符号を付して説明する。

図１０は本発明の第２の実施の形態に係るスパッタリング装置の主要部の構成例を示す三面図である。図１０において、平面視矩形状に形成されたバッキングプレート７の前面に複数のタイル６を貼り付けることにより、１つのターゲット５を構成している。ターゲット５を構成する複数のタイル６は、平板状のバッキングプレート７に異なる厚さのタイル６を組み合わせることで、全体としてすり鉢状の被スパッタリング面５ａを形成している。また、ターゲット５を構成する複数のタイル６のうち、一部のタイル６の表面は、バッキングプレート７の貼り付け面に対して斜めに傾斜した状態で形成されている。

また、ターゲット５の裏側にはマグネット構造体２０が配置されている。マグネット構造体２０は磁場を発生する磁場発生部として設けられたものである。マグネット構造体２０が発生する磁場の一部は、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ側に漏れて、そこに漏れ磁場を形成する。マグネット構造体２０は、Ｙ方向に長いバー状に形成されている。マグネット構造体２０には、長手方向に複数の磁極が並んで設けられている。これらの磁極は、マグネット構造体２０の長手方向で、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶように設けられている。また、マグネット構造体２０は、図示しない移動駆動系により、Ｘ方向に往復移動可能に設けられている。

本発明の第２の実施の形態に係るスパッタリング装置においては、上記第１の実施の形態と同様に、ターゲット５の被スパッタリング面５ａを複数のタイル６を用いてすり鉢状に形成している。このため、ターゲットの被スパッタリング面を平面状に形成する場合に比べて、ターゲットの有効利用率を高めることができる。

また、スパッタリング装置の動作中に、ターゲット５の一端から他端に及ぶ範囲でマグネット構造体２０をＸ方向に移動させることにより、ターゲット５とマグネット構造体２０の相対位置が往復移動中に連続的に変化する。そうすると、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ内で漏れ磁場の位置や磁束密度の高い領域の位置が変化する。このため、エロージョンが発生する領域をＸ方向にずらしながらターゲット５の被スパッタリング面５ａをスパッタリングすることができる。また、ターゲット５の被スパッタリング面５ａ内でスパッタレートを均一化することができる。ちなみに、マグネット構造体２０をＹ方向に長いバー状にして、当該マグネット構造体２０をＹ方向に往復移動させる構成であってもよい。

また、ターゲット５の外周部（Ｘ方向の両端部）が中央部よりも速くエロージョンが進行する場合でも、ターゲット５の外周部が中央部よりも厚く形成されているため、エロージョンの進行によって使用限界に到達するまでの時間を長く確保することができる。このため、ターゲット５の有効利用と長寿命化を図ることができる。また、ターゲット５の外周部が厚くなると、その部分で漏れ磁場の強度が弱くなる。このため、ターゲット５の外周部のスパッタレートを低下させて、エロージョンの進行を抑えることできる。また、ターゲット５の外周部でスパッタレートが低下すると、ターゲット５の中央部から基板３に入射するターゲット材料の量が相対的に増える。このため、コンタクトホールのボトムカバレッジを改善する効果が期待できる。

なお、上記各実施の形態においては、マグネトロンスパッタリング装置への適用例について説明したが、本発明はこれに限らない。すなわち、ターゲット５の被スパッタリング面５ａをすり鉢状に形成する構成については、真空チャンバ内で基板支持部に支持される基板とターゲットとを対向状態に配置するスパッタリング装置に広く適用することが可能である。

１…スパッタリング装置、３…基板、４…ステージ、５…ターゲット、５ａ…被スパッタリング面、６…タイル、８…マグネットプレート

Claims (9)

1. 成膜対象となる基板を支持する基板支持部と、
   一方の面を被スパッタリング面とし、前記基板支持部に支持される基板に前記被スパッタリング面を対向させた状態で設けられたターゲットと
   を備え、
   前記ターゲットの被スパッタリング面がすり鉢状に形成されている
   スパッタリング装置。
2. 前記ターゲットは、複数の分割されたタイルで構成されている
   請求項１記載のスパッタリング装置。
3. 前記ターゲットを構成する前記複数のタイルは、厚さの異なるタイルを組み合わせることで、前記すり鉢状の被スパッタリング面を形成している
   請求項２記載のスパッタリング装置。
4. 前記ターゲットの裏側に、前記複数のタイルの並び方向に移動可能な磁場発生部が設けられている
   請求項２記載のスパッタリング装置。
5. 前記磁場発生部の移動速度が変更可能である
   請求項４記載のスパッタリング装置。
6. 前記磁場発生部は、前記複数のタイルに対応して複数設けられている
   請求項４又は５記載のスパッタリング装置。
7. 前記磁場発生部は、複数の磁極を平面的に並べたマグネットプレートからなり、
   前記マグネットプレートを回転させる手段を備える
   請求項６記載のスパッタリング装置。
8. 前記タイルと当該タイルに対応する前記磁場発生部との間の距離を調整する手段を有する
   請求項６記載のスパッタリング装置。
9. 前記複数のタイルに対応して配置される前記複数の磁場発生部を、前記複数のタイルの並び方向に沿って、予め設定された範囲内を往復移動させる手段を備える
   請求項６記載のスパッタリング装置。

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