JPH0711443A - 枚葉式スパッタ成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 不純物が成膜面およびターゲットに付着せ
ず、かつ、良好な成膜を得る枚葉式スパッタ成膜装置を
提供する。 【構成】 枚葉式スパッタ成膜装置を、正多角形筒をな
す真空室１と、この真空室の各垂直側壁２に設けた開口
部３と、この開口部の少なくとも一ケ所に設けた開閉仕
切弁１２と、少なくともこの開口部を除く隣接する前記
開口部の外側に設けた独立したガス導入系と真空排気系
と当該開口部を開閉するシャッタ２６とを備えた成膜室
２０と、前記真空室内に配設され、前記開口部と同一ピ
ッチで回転する回転テーブル５０と、この回転テーブル
上に、前記各開口部に対向し、かつ、進退可能に設けら
れ、先端部に基板Ｗを垂直に装着する装着部６５を備
え、前進して開口部に圧着するとともに、基板装着部を
当該開口部内に位置させる複数の基板保持アーム６０
と、から構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板に多層膜を成膜す
る枚葉式スパッタ成膜装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、前
記枚葉式スパッタ成膜装置として、特開平３−２１１２
７４号公報に記載のものが公知である。この装置は、タ
ーゲットが基板の下方に位置し、成膜面が下向きなた
め、不純物が成膜面に付着しにくい反面、ターゲットに
付着しやすい。また、各成膜室は共通の真空排気系に接
続されているため、各成膜室内を独立，安定した真空度
に保持しにくく、安定した放電を持続することが困難で
ある。さらに、逆拡散による雰囲気汚染が生じ易く、膜
中への汚染混入による膜質の低下、ターゲット表面部で
の反応による処理の不安定等を招くという問題がある。
これは、特に、反応性スパッタと通常のスパッタが混在
する場合に著しい。したがって、本発明は、不純物が成
膜面およびターゲットに付着しにくく、かつ、各成膜室
を独立，安定した真空度および安定した雰囲気に保持
し、良好な成膜を得ることのできる枚葉式スパッタ成膜
装置を提供することを目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、枚葉式スパッタ成膜装置を、正多角形筒
をなす真空室と、この真空室の各垂直側壁に設けた開口
部と、この開口部の少なくとも一ケ所に設けた開閉仕切
弁と、少なくともこの開口部を除く隣接する前記開口部
の外側に設けた独立したガス導入系と真空排気系と当該
開口部を開閉するシャッタとを備えた成膜室と、前記真
空室内に配設され、前記開口部と同一ピッチで回転する
回転テーブルと、この回転テーブル上に、前記各開口部
に対向し、かつ、進退可能に設けられ、先端部に基板を
垂直に装着する装着部を備え、前進して開口部に圧着す
るとともに、基板装着部を当該開口部内に位置させる複
数の基板保持アームと、から構成したものである。

【０００４】

【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図面にしたがっ
て説明する。本発明にかかる枚葉式スパッタ装置は、大
略、真空室１と、基板ロード部１０、基板アンロード部
１１と、成膜室２０と、回転テーブル５０と、基板保持
アーム６０とから構成されている。前記真空室１は、図
示しない排気手段に接続され、その側壁は正多角形（図
では正八角形）の垂直側壁２をなし、内部には下記する
回転テーブル５０、および８基の基板保持アーム６０が
備えられている。また、前記各垂直側壁２には、開口部
３ａ〜３ｈが設けられ、開口部３ｇ，３ｈには開閉仕切
弁１２が設けられ、基板ロード部１０と基板アンロード
部１１となっている。

【０００５】前記成膜室２０は前記垂直側壁２の開口部
３の外側に設けられており、各成膜室２０は同一構成で
あるため、その一つの成膜室について説明する。成膜室
２０は、大略、前記開口部３を気密に被覆するケース２
１と、このケース２０の前記開口部３と対向する位置に
設けたカソード２２およびターゲット２３と、ケース２
１内を排気する真空ポンプ２４と、前記開口部３を開閉
するシャッタ開閉機構２５とからなる。このシャッタ開
閉機構２５は、シャッタ２６と、回転装置２９と、シャ
ッタ圧着装置３５とからなり、前記シャッタ２６は、前
記回転装置２９により回転する回転軸３０の先端にスプ
リング３１，軸３２を介して回動自在に軸支されたアー
ム２８に取り付けられていて、前記開口部３の周囲に設
けたＯリング２７と気密状態で圧着できるように鏡面仕
上げ面２６ａを有する。したがって、前記シャッタ２６
は常態において、スプリング３１により開口部を開放す
るように付勢されている。なお、３３は回転軸３０とケ
ース２１との間をシールするシール装置である。

【０００６】前記シャッタ圧着装置３５は、前記シャッ
タ２６を開口部３の前記Ｏリング２７に圧着するための
もので、シリンダ３６のロッド３７に圧着板３８を設
け、シリンダ３６の駆動により両圧着板３８でシャッタ
２６の両側を圧着する一方、図示しないスプリングによ
りシャッタ２６から離間するようになっている。なお、
３９はベローズシールである。その他、４０は放電用ガ
ス供給管、４１は反応用ガス供給管、４２は圧力計、４
３は前記回転軸３０の回転により前記シャッタ２６が開
口部３を開放，閉鎖状態にあるかを検出するシャッタ位
置検出器である。

【０００７】前記回転テーブル５０は、図２に示すよう
に、支脚５上に取り付けられた真空室１内に位置し、真
空室を構成する底板４の中央を貫通し、スプロケット５
２、タイミングベルト５３を介してモータ５４により回
転する回転軸５１の頂部に取り付けられたものである。
なお、５５は軸受装置、５６はベローズシールで、真空
室１が真空となり、仮に底板４が歪んでもベローズシー
ル５６での吸収により回転テーブル５０にその影響は及
ばないようになっている。

【０００８】前記基板保持アーム６０は、前記回転テー
ブル５０上に、各開口部３に対応して、すなわち、８組
の基板保持アームが放射状に配設されている。この基板
保持アーム６０は、回転テーブル５０上に配設されたシ
リンダ６１と、そのシリンダロッド６２の先端に球体か
らなるユニバーサルジョイント６３を介して取り付け
た、基板装着部６５を有する基板ホルダ６４とからな
り、基板ホルダ６４の少なくとも基板装着部６５の外周
縁は鏡面仕上げとされ、前記垂直側壁２の開口部３の外
周部に設けたＯリング２７と気密的に圧着するようにな
っている。また、前記シリンダ６１は前記回転軸５１に
設けた通路５７から供給、排出される圧力エアにより駆
動する。

【０００９】次に、前記構成からなる枚葉式スパッタ成
膜装置の操業について説明する。まず、前記モータ５４
により回転テーブル５０を回転し、各基板ホルダ６４の
基板装着部６５を垂直側壁２の各開口部３ａ〜３ｈに対
応させたのち、前記各シリンダ６１により基板保持アー
ム６０を前進させ、各基板ホルダ６４の外周縁をＯリン
グ２７に圧着させる。この場合、前記シャッタ２６はシ
ャッタ圧着装置３５と前記圧着板３８とにより開口部３
を密封的に閉鎖している。

【００１０】ついで、仕切弁１２を開けて基板ロード部
１０から基板Ｗを、基板装着部６５に装着し、装着が完
了すると仕切弁１２を閉め、前記シリンダ６１を作動し
て各基板ホルダ６４を垂直側壁２から離間させるととも
に、モータ５４を駆動して回転テーブル５０を１ピッチ
（実施例では４５°）回転し、前記基板Ｗを開口部３に
対向させ、再度シリンダ６１を駆動して基板ホルダ４を
垂直側壁２に圧着し、基板Ｗを開口部３内に位置させ
る。この場合、各開口部３ａ〜３ｈはＯリング２７と基
板ホルダ６４とでガスタイトシールを行なう。

【００１１】前記回転テーブル５０の１ピッチ回転中
に、成膜室２０は真空ポンプ２４による排気と放電用ガ
スの供給とにより所定圧力となっており、前記基板ホル
ダ６４の開口部３ａ〜３ｈへの圧着と同時に、前記シリ
ンダ３６が作動して圧着板３８のシャッタ２６への押圧
を解除する。押圧力が解除されると、シャッタ２６はス
プリング３１により垂直側壁２から離間し、回転装置２
９によって回転軸３０を中心に回動し、開口部３ａ〜３
ｅを開口する。この間に、新しい基板Ｗは基板ロード部
１０から基板装着部６５に装着される。

【００１２】なお、前記成膜室２０の圧力は数ミリトー
ル〜数十ミリトールであり、一方、真空室１内すなわ
ち、開口部３ａ〜３ｅ内は１０^-6〜１０^-7トールであっ
て、前記シャッタ２６の回動により成膜室２０内の圧力
は変動するが、成膜室２０に比べて開口部３ａ〜３ｅで
形成される室Ｈの容積は極めて小さいため、微視的な圧
力変動が生じるだけで下記するスパッタリング放電には
何の影響も与えないものである。

【００１３】前記シャッタ２６の回動を検出器４３が検
知すると、図示しない電源コントローラによりＤＣある
いはＲＦ電源からの電力がカソード２２に印加され、ス
パッタリング放電を行なう。

【００１４】前記実施例においては、成膜プロセスのタ
イムロスを極力なくすために、成膜開始前においては、
前記のように、シャッタ２６で開口部３ａ〜３ｅを閉鎖
し、電源コントローラにより成膜室２０のスパッタリン
グ放電が消滅しない程度の最低電力をカソード２２に印
加して、スパッタ量を抑制し、スパッタ材料の無駄な消
費を抑制するとともに、基板Ｗの成膜量を一定に規制す
る。

【００１５】そして、成膜開始時期となると、シリンダ
３６が駆動してシャッタ２６の垂直側壁２への押圧力を
除去し、シャッタ２６を垂直側壁２から離間させ、その
後、回転装置２９が駆動してシャッタ２６は開口部３ａ
〜３ｅを開状態となる。この開状態は、シャッタ検出器
４３により検出され、電源コントローラにより電源電力
は所定の電力に復帰し、基板Ｗにスパッタ成膜を行な
う。このようにして、スパッタ成膜が終了すると、前記
のように、電力を減少させてスパッタ量を抑制するとと
もに、シャッタ２６は開口部３ａ〜３ｅを閉鎖し、不要
な成膜を防止する。

【００１６】前記のようにして、シャッタ２６が開口部
３ａ〜３ｅを閉鎖すると、前記基板ホルダ６４は、シリ
ンダ６１により垂直側壁２から離間し、モータ５４によ
って１ピッチ回動し、すでに、基板装着部６５で基板ホ
ルダ６４に装着された基板Ｗは次の開口部３に至る。そ
して、順次前記工程を経て、基板Ｗ上に複数の成膜が施
され、所定のスパッタ処理された基板Ｗは基板アンロー
ド部１１から抽出される。

【００１７】なお、反応性スパッタ処理をも行なう場合
にあたっては、反応用ガスをシャッタ２６で開口部３ａ
〜３ｅを閉鎖したうえで成膜室２０内に供給するように
すれば、基板Ｗの搬送時においても、シャッタ２６の存
在によりターゲット２３表面での異常反応を防止して反
応性スパッタ処理を行なうことができる。また、前記実
施例では、基板ロード部１０と基板アンロード部１１を
個別に設けたが、兼用するようにしても良く、さらに
は、基板ロード室あるいは基板アンロード室を仕切弁１
２を介して連設してもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、基板およびターゲット（カソード）は垂直面で
対向しているため、成膜面およびこれと対向するターゲ
ットの面に、不純物が付着することが少なく、膜質の低
下、ターゲットの不安定化は減少する。また、各成膜室
はシャッタあるいは基板ホルダによって直接連通するこ
とがないため、成膜室の雰囲気が汚染されることがな
い。しかも、各成膜室圧力を連続して一定に維持でき、
成膜前のガス圧力調整時間が不要で、スパッタ処理を迅
速に行なえる。

【００１９】さらに、基板は基板ホルダに装着された状
態で、基板ホルダの進退，回転により真空室内を移動
し、基板の成膜室と真空室間での受渡し動作といった基
板搬送動作がないので、装置全体の構成がシンプルであ
るとともに、基板保持アームは伸長して真空室の垂直側
壁に圧着するようになっているため、つまり、垂直側壁
自体が機械的エンドストッパとなるため、装置製作、組
立て調整において精度の高い作業が不要で、全体として
安価な枚葉式スパッタ成膜装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる枚葉式スパッタ成膜装置の実
施例の平面図。

【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。

【図３】 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図。

【図４】 図２の部分拡大図。

【符号の説明】

１…真空室、２…垂直側壁、３（３ａ〜３ｈ）…開口
部、１０…基板ロード部、１１…基板アンロード部、１
２…開閉仕切弁、２０…成膜室、２１…ケース、２２…
カソード、２３…ターゲット、２４…真空ポンプ、２５
…シャッタ開閉機構、２６…シャッタ、２８…アーム、
２９…回転装置、３１…スプリング、３５…シャッタ圧
着装置、３６…シリンダ、３８…圧着板、５０…回転テ
ーブル、６０…基板保持アーム、６１…シリンダ、６４
…基板ホルダ、６５…基板装着部、Ｗ…基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正多角形筒をなす真空室と、この真空室
   の各垂直側壁に設けた開口部と、この開口部の少なくと
   も一ケ所に設けた開閉仕切弁と、少なくともこの開口部
   を除く隣接する前記開口部の外側に設けた独立したガス
   導入系と真空排気系と当該開口部を開閉するシャッタと
   を備えた成膜室と、前記真空室内に配設され、前記開口
   部と同一ピッチで回転する回転テーブルと、この回転テ
   ーブル上に、前記各開口部に対向し、かつ、進退可能に
   設けられ、先端部に基板を垂直に装着する装着部を備
   え、前進して開口部に圧着するとともに、基板装着部を
   当該開口部内に位置させる複数の基板保持アームと、か
   ら構成したことを特徴とする枚葉式スパッタ成膜装置。