JP2006161095A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑なシャッター機構を設けることなく真空槽内のプリスパッタ等の前処理が可能な成膜装置及び成膜方法を提供する。
【解決手段】 直列に接続された複数の真空槽１のそれぞれに複数のトレー４を順次に移送して、トレー４に保持したワーク６に各真空槽１内で成膜処理を施す成膜装置において、複数のトレー４はそれぞれ、各真空槽１内の所定の成膜位置に配置された時に槽両端の開口２ａをトレー４自体の通過を許容する隙間を残して閉塞して、コンダクタンスにより真空槽１内に所定の雰囲気を保持する閉塞部としての突部１０を少なくとも端部に有した構造とする。複数のトレー４の内の一部は、ワーク６を搬送しないダミートレー４ｂとし、ダミートレー４ｂが移送された真空槽１内でプリデポジション処理が行われるように構成する。トレー４自体を遮蔽手段として密封して各真空槽１に個別の雰囲気を保持できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は真空槽内で被処理物に対してスパッタリング等の成膜処理を行う成膜装置及び成膜方法に関するものである。

成膜装置の一例として、図５にスパッタ装置を示す。このスパッタ装置では、真空槽１１内において、カソード１２上にターゲット１３を設置し、ターゲット１３に対向するようにワーク１４をトレー１５（もしくはホルダー）を介して、あるいは直接に、ステージ（図示せず）上に載置し、その状態で、真空槽１１内にＡｒ等の不活性ガスを導入し、槽内を所定の圧力に調圧した後、カソード１２に直流電力または高周波電力（ターゲット材料により決定される）を印加することにより、ワーク１４とターゲット１３との間にプラズマ放電Ｐ１を発生させて、ターゲット１３をスパッタし、スパッタされたターゲット材料をワーク１４上に沈着させて薄膜形成する。

ターゲット１３は、装置待機中に表面が酸化されたり、プラズマ放電Ｐ１によって表面にターゲット材料以外の不純物が付着するので、図示したように、ターゲット１３とワーク１４との間で直動または旋回して両者間を遮断するシャッター１６を設置しておき、成膜処理に先立って、ターゲット１３とシャッター１６との間にプラズマ放電Ｐ１を発生させて、ターゲット１３の表面の酸化物や付着物を除去するプリスパッタ処理を行っている。シャッター１６は、プリスパッタ処理で発生したダスト等が真空槽１１内やワーク１４上に付着するのを防ぐ機能を担う。

従来のスパッタ装置では、上記したようにシャッターを真空槽内で動作させるため、シャッター駆動部の真空シールやシャッター動作によるダスト発生を防ぐ構造等の複雑な機構が必要である。しかし近年、光学部品やＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）等、製造される部品が小型化されるに伴って、成膜装置のコンパクト化（卓上サイズ）、簡素化が求められ、複雑なシャッター機構を設けることは困難になってきた。

本発明は、上記問題に鑑みて、複雑なシャッター機構を設けることなく真空槽内のプリスパッタ等の前処理が可能な成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の成膜装置は、直列に接続された複数の真空槽のそれぞれに複数のトレーを順次に移送して、トレーに保持したワークに各真空槽内で成膜処理を施す成膜装置において、前記複数のトレーはそれぞれ、各真空槽内の所定の成膜位置に配置された時に槽両端の開口部をトレー自体の通過を許容する隙間を残して閉塞して、コンダクタンスにより真空槽内に所定の雰囲気を保持する閉塞部を少なくとも端部に有し、前記複数のトレーの内の一部は、ワークを搬送しないダミートレーとし、ダミートレーが移送された真空槽内でプリデポジション処理を行うように構成されたことを特徴とする。

また本発明の成膜方法は、直列に接続された複数の真空槽のそれぞれに複数のトレーを順次に移送して、トレーに保持したワークに各真空槽内で成膜処理を施す成膜方法において、前記複数のトレーとして、各真空槽内の所定の成膜位置に配置された時に槽両端の開口部をトレー自体の通過を許容する隙間を残して閉塞して、コンダクタンスにより真空槽内に所定の雰囲気を保持する閉塞部を少なくとも端部に有したトレーを、ワークを搬送しないダミートレーを含めて移送し、前記ダミートレーが移送された真空槽内でプリデポジション処理を行うことを特徴とする。

上記した成膜装置および成膜方法によれば、トレー自体を密封手段として各真空槽に個別の雰囲気を保持できるとともに、ダミートレーが移送された真空槽で、ダミートレーを遮蔽手段として、あるいはダミートレーによって成膜時と同様の槽内状態を実現して、所定のプリデポジション処理を行うことができる。したがって、従来のような複雑なシャッター機構は必要なく、装置を簡素化することができる。

プリデポジション処理は、スパッタリングによる成膜前にターゲット表面の酸化物及び不純物を取り除くプリスパッタ処理であってよい。
ワークの種類および成膜条件に応じてダミートレーを増減すればよい。ダミートレー数によってプリデポジション処理回数が設定されるからである。

搬送トレーとダミートレーとを交互に配置することで、成膜とプリデポジション処理とを交互に行うことができる。たとえばスパッタリングでは、通常、１回の成膜処理毎にターゲット表面上の酸化物及び不純物を取り除いているので、それに適した処理と言える。

本発明の成膜装置及び成膜方法によれば、複雑なシャッター機構を設けることなく、所定のプリデポジション処理を行うことができる。プロセスに必要な機能を排除することなく、装置を簡素化できるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における成膜装置の概略構成を示す断面図である。
この成膜装置は、スパッタ装置として構成されており、複数種の異なる成膜処理を順次に行うことを目的として、複数の真空槽１が直列に接続されている。

これら複数の真空槽１は、中央部に開口２ａを有する隔壁２により互いに仕切られ、それぞれ内部に２つのカソード３（ターゲット含む）が対向して設置されており、複数個のトレー４が真空槽１の配列方向に沿って順次に移動して、各真空槽１内のカソード３間の所定の成膜位置に配置され、トレー４の貫通穴５内に保持されたワーク６の表裏両面に成膜処理が施される構造となっている。

各真空槽１は、マグネトロンスパッタ方式を採用していて、マグネトロン放電によってカソード３の近傍で多量のイオンを作り、蒸着速度を高める。カソード３のワーク６への対向面以外が放電しないようにカソード３の周囲を覆っているアースシールド７には、トレー４が通過できる開口７ａが設けられている。８は真空排気系、９は給気系である。

複数のトレー４は、上記した貫通穴５を有する搬送用トレー４ａと、後述するプリデポジション処理に使用されるダミートレー４ｂとからなり、それぞれ、真空槽１の内側面に設けられたガイドローラ（図示せず）により位置規制されながら移動する。

各トレー４（４ａ，４ｂ）の移動方向における前端と後端にはそれぞれ、隔壁２に沿う方向に突出した突部１０が開口２ａよりやや小さい寸法で形成されていて、各トレー４が真空槽１内の所定の成膜位置に配置された時に、突部１０がそれ自体の通過を許容するわずかな隙間を残して開口２ａを閉塞する。真空槽１を密封するゲートバルブを設けることなく、コンダクタンス（管内気体の流れやすさを示す量）を利用して、各真空槽１内に所定の雰囲気を保持する構造である。通常は、単一の真空排気系８によって各真空槽１から排気しながら、各真空槽１に個別の給気系９より適量の給気を行うことで、真空槽１の両端に差圧を生じさせる。

以下、上記した成膜装置における成膜方法を説明する。
図１においては、最も下流側の真空槽１内にダミートレー４ｂが配置され、上流側の２つの真空槽１に、ワーク６を保持した搬送用トレー４ａが配置されている。

この状態で、各真空槽１内にＡｒ等の不活性ガスを導入し、各真空槽１内を所定の圧力に調圧した後、各カソード３に直流電力または高周波電力（ターゲット材料により決定される）を印加することにより、上流側の２つの真空槽１内で、ワーク６とカソード３との間にプラズマ放電Ｐ１を発生させてカソード３（ターゲット）をスパッタし、スパッタされたターゲット材料をワーク６上に沈着させて薄膜形成する。最下流の真空槽１では、カソード３とダミートレー４ｂとの間でプラズマ放電（プリスパッタ放電）Ｐ２を発生させてプリスパッタ処理を行い、カソード３の表面の酸化物や不純物を取り除く。

次いで、図２に示した状態を経てダミートレー４ｂ，搬送用トレー４ａを移送して、ワーク６が搬送された真空槽１内で成膜処理を行う。プリスパッタ処理で生じたダストは真空排気系９を通じて排気されるか、ダミートレー４ｂに付着して搬出される。

その後、同様にして、トレー４（４ａ，４ｂ）を移送し、搬送用トレー４ａが搬入された真空槽１内でワーク６に対する成膜処理を行い、ダミートレー４ｂが搬入された真空槽１内でプリスパッタ処理を行う。

このようにして、複数の真空槽１に複数のワーク６を順次に搬送して成膜処理する成膜装置において、各真空槽１を密封する真空バルブを設けることなく、また複雑なシャッター機構を設けることなく、成膜処理とプリスパッタ処理とを並行して行うことができ、成膜装置の簡素化を実現できる。なお、複数の真空槽１に同一プロセスが並べられる場合は処理時間に差は生じないが、別プロセスが並べられる場合は、時間の長いプロセスに律速されることになる。

プリスパッタ処理の頻度は、複数の搬送用トレー４ａの間に任意の間隔でダミートレー４ｂを配置することによって任意に設定できる。例えばワーク６を保持した１０個の搬送用トレー４ａの後にダミートレー４ｂを１個配置することで、１０回の成膜を終了する毎に１回のプリスパッタ処理を行う設定とすることができる。しかし各真空槽１は、ダミートレー４ｂが配置された時に必ずしもプリスパッタ処理を行わなくてもよい。

図３は、本発明の第２の実施形態における成膜装置の概略構成を示す断面図である。
この成膜装置では、搬送用トレー４ａとダミートレー４ｂとを交互に配置している。プリスパッタ処理は、１回の成膜を終了する毎に行うのが望ましく、現状でもそのような頻度で行うことが多いため、このような構成が実用的である。

図４は、本発明の第３の実施形態における成膜装置の概略構成を示す断面図である。
この成膜装置では、トレー４を真空槽１の２つ分の大きさとし、トレー４の進行方向に向かって後ろ側半分にワーク３を保持することにより、トレー４の前半分に上記したダミートレー４ｂと同様の機能を持たせている。

上記した図１〜図４の成膜装置では、真空槽１内に２つのカソード３を対向して設置し、その間でトレー４（４ａ，４ｂ）を移送して、ワーク６の表裏両面に成膜するようにしたが、先に図５を用いて説明したようなカソードが１つの成膜装置でも、搬送用トレーとダミートレーとを用いることにより、同様にしてプリスパッタ処理を行うことができる。トレー４（４ａ，４ｂ）の移送も上記した手段に限定されない。

さらに、成膜をスパッタリングによらず行う場合、たとえばＣＶＤにより成膜する場合に、上記と同様に搬送用トレーとダミートレーとを移送することにより、トレー自体を密封手段として各真空槽に個別の雰囲気を保持できるのはもちろん、ダミートレーが移送された真空槽で、成膜時と同様の槽内配置を実現して、槽内雰囲気を調整する目的でプラズマ放電するプリデポジション処理を行うことができる。

本発明の成膜装置及び成膜方法は、複雑なシャッター機構を用いることなく、プリスパッタ等の前処理が可能なコンパクト、簡素な装置構成を実現したものであり、光学部品やＭＥＭＳ等の小型部品の製造に特に有用である。

本発明の第１の実施形態における成膜装置の概略構成図 図１の成膜装置のトレー移送時の状態を示した概略構成図 本発明の第２の実施形態における成膜装置の概略構成図 本発明の第３の実施形態における成膜装置の概略構成図 従来の成膜装置の概略構成図

符号の説明

１ 真空槽
２ 隔壁
2a 開口
３ カソード
４ トレー
4a 搬送用トレー
4b ダミートレー
６ ワーク
10 突部（閉塞部）
P1 プラズマ放電
P2 プリスパッタ放電

Claims (5)

1. 直列に接続された複数の真空槽のそれぞれに複数のトレーを順次に移送して、トレーに保持したワークに各真空槽内で成膜処理を施す成膜装置において、
   前記複数のトレーはそれぞれ、各真空槽内の所定の成膜位置に配置された時に槽両端の開口部をトレー自体の通過を許容する隙間を残して閉塞して、コンダクタンスにより真空槽内に所定の雰囲気を保持する閉塞部を少なくとも端部に有し、前記複数のトレーの内の一部は、ワークを搬送しないダミートレーとし、ダミートレーが移送された真空槽内でプリデポジション処理を行うように構成された成膜装置。
2. プリデポジション処理が、スパッタリングによる成膜前にターゲット表面の酸化物及び不純物を取り除くプリスパッタ処理である請求項１記載の成膜装置。
3. ワークの種類および成膜条件に応じてダミートレーが増減される請求項１記載の成膜装置。
4. 搬送トレーとダミートレーとが交互に移送される請求項３記載の成膜装置。
5. 直列に接続された複数の真空槽のそれぞれに複数のトレーを順次に移送して、トレーに保持したワークに各真空槽内で成膜処理を施す成膜方法において、
   前記複数のトレーとして、各真空槽内の所定の成膜位置に配置された時に槽両端の開口部をトレー自体の通過を許容する隙間を残して閉塞して、コンダクタンスにより真空槽内に所定の雰囲気を保持する閉塞部を少なくとも端部に有したトレーを、ワークを搬送しないダミートレーを含めて移送し、前記ダミートレーが移送された真空槽内でプリデポジション処理を行う成膜方法。

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