JPH0748669A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、基板装置から基板への成膜終了後、
基板取り出しまでの時間を短くし、単位時間当りの処理
枚数の向上を図ることのできる成膜装置を提供すること
を目的とする。 【構成】本発明は供給側カセット１４ａに処理する基板
６を所定量収納し、真空予備室１１に設置する。真空処
理室７にスパッタターゲット３ａ〜３ｂをセットし、真
空ポンプ８により真空予備室１１，真空処理室７を真空
状態とする。次に、イオン源１からのイオンビーム２を
スパッタターゲットに当てて、スパッタターゲット３ａ
〜３ｂのクリーニングを行う。真空予備室１１，真空処
理室７を共に高真空状態に保持したまま仕切弁１２を開
放し、自動搬送機構１３により供給側カセット１４ａか
ら基板６を取り出し、基板６を基板ホルダ５にセットし
た後、仕切弁１２を閉止し、スパッタターゲット３ａ〜
３ｂによる成膜処理を行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は成膜装置に係り、特に、
ターゲットにイオンビームを照射し飛散した粒子を基板
に付着させ膜を形成するイオンビームスパッタ装置、あ
るいは蒸発粒子を基板に付着させ、そこにイオンビーム
を照射するイオンミキシング装置等の成膜装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来技術による成膜装置であるイ
オンビームスパッタ装置の構造を説明する図であり、以
下、この図を参照して従来技術について説明する。

【０００３】図５において、１はイオン源、２はイオン
源１からのイオンビーム、３ａ〜３ｄはイオンビーム２
が照射されるスパッタターゲット、４はイオンビーム２
が照射されることによりスパッタターゲット３ａ〜３ｄ
から飛散するスパッタ粒子、５は基板ホルダ、６は基板
ホルダ５に支持され、飛散したスパッタ粒子４が付着し
膜が形成される処理基板、７はスパッタターゲット３ａ
〜３ｄ、基板６等を収納する真空処理室、８は真空処理
室７内を真空排気する真空ポンプ、９はシャッタであ
る。

【０００４】図示した従来技術は、イオン源１、及び真
空ポンプ８を備える真空処理室７内に、成膜材料となる
異なる種類の材料のスパッタターゲット３ａ〜３ｄと、
処理基板６を保持する基板ホルダ５と、シャッタ９とが
配設されて構成されている。このような構造を持つイオ
ンビームスパッタ装置を使用して処理基板６に成膜を行
う場合、その処理は、以下に説明するような手順で行わ
れる。

【０００５】まず、真空処理室７の扉を点線図示のよう
に開け、基板ホルダ５に処理基板６を取付けた後扉を閉
じる。次に、真空ポンプ８により真空排気して真空処理
室７内を真空とし、イオン源１から不活性ガス粒子等に
よるイオンビーム２を引き出し、スパッタターゲット３
ａに当て、スパッタ粒子４を飛散させてスパッタ処理を
開始する。

【０００６】このとき、基板ホルダ５に処理基板６を取
付けるために真空処理室７を大気に開放していたので、
スパッタターゲット３ａ〜３ｄの表面は、大気中ガスと
反応し、化合物が生成、あるいは微細なゴミが堆積され
ている。

【０００７】従って、まず、処理基板６の前に配置して
あるシャッタ９を閉じプレスパッタを行う。その後、シ
ャッタ９を開けて処理基板６に対する成膜処理を実行す
る。そして、前記従来技術は、処理基板６に多層膜を成
膜する場合、次のスパッタターゲット３ｂを用い、前述
と同様にプレスパッタ、成膜の処理を行い、次々とスパ
ッタターゲットを３ｃ，３ｄと変えてゆくことにより、
処理基板６に多層膜を成膜することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術は、
実験用として用いるには何ら不都合はないが、生産用と
して用いるには成膜処理を行う時間以外に不必要に多く
の時間を費やすという問題点を有している。

【０００９】例えば、真空処理室７の真空引きに１０分
間を、プレスパッタに１０分間要し、イオンビームスパ
ッタの特徴を生かした成膜として磁気抵抗効果膜を成膜
したとすると、成膜に１０分程度を必要とする。この場
合、実際に成膜に必要とする時間は全体の処理時間のう
ち３分の１に過ぎないことになる。

【００１０】また、多層膜を生成するものとし、スパッ
タターゲット３ａでプレスパッタに１０分，成膜に１０
分、次にスパッタターゲット３ｂで同様に１０分，１０
分、３ｃ，３ｄでも同様にそれぞれ１０分，１０分を要
したとすると、大凡、成膜に必要となる時間は全体の処
理時間のうち２分の１となる。

【００１１】このように、前述した従来技術は、無駄な
時間が多く、生産のための装置の導入条件としては、ス
ループットが最大となる条件が要求されるのが一般的で
あることを考慮すると、生産用として使用することがで
きないという問題点を有している。

【００１２】また、前述の従来技術は、成膜のたび毎に
プレスパッタを行う必要があるため、その制御方式が複
雑になるという問題点を有している。

【００１３】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、基板装着から基板への成膜終了後、基板取り出
しまでの時間を短くし、単位時間当りの処理枚数の向上
を図り、生産用としてのコストパフォマンスに耐えられ
るイオンビームスパッタ装置，イオンミキシング装置等
の成膜装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、処理前及び処理後の基板を複数保持可能な真空予備
室と、イオンビームスパッタ成膜，蒸着を行う真空処理
室とを常に真空状態としたままで、基板の装着，脱着，
取り出しを行う機構とを備えることにより達成される。

【００１５】

【作用】本発明は、基板に成膜を行う真空処理室を、基
板の装着，脱着，取り出し時にも真空状態、すなわち、
大気に開放しないようにしているので、基板１枚の処理
毎に、真空処理室を真空にするための時間をなくすこと
ができる。また、本発明をイオンビームスパッタ装置に
適用した場合、スパッタターゲット等が他のガスと反応
して化合物を生成することがないことは勿論、大気中の
微細なゴミがスパッタターゲットに付着することもな
く、スパッタターゲットを常に清浄な状態に保持するこ
とができるので、成膜の前にプレスパッタを行う必要を
なくすことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明による成膜装置の実施例を図面
により詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明をイオンビームスパッタ装置
に適用した本発明の第１の実施例の構造を説明する図で
ある。

【００１８】図１において、１１は真空処理室７に隣接
配置された真空予備室、１２は真空予備室１１と真空処
理室７とを真空しゃ断可能なように仕切る仕切り弁、１
３は基板を搬送する自動搬送機構、１４ａは供給側カセ
ット、１４ｂは受取側カセットで、いずれも真空予備室
１１内に配置されており、他の符号は図５の場合と同一
である。

【００１９】図１に示す本発明の第１の実施例は、図５
により説明した従来技術によるイオンビームスパッタ装
置に、真空ポンプ８を有する真空予備室１１を仕切り弁
１２を介して真空処理室７に接続し、真空予備室１１内
に自動搬送機構１３と、複数の基板を保持する供給側カ
セット１４ａ、及び受取側カセット１４ｂとを備えて構
成されている。なお、真空処理室７内に従来技術で備え
られていたシャッタ９は不要である。

【００２０】前述のように構成される本発明の第１の実
施例において、基板６に対する成膜処理は、次に説明す
る手順により実行される。

【００２１】まず、供給側カセット１４ａに処理する基
板６を所定量収納し、真空予備室１１に設置する。真空
ポンプ８により真空予備室１１を真空状態とすると同時
に、真空処理室７にスパッタターゲット３ａ〜３ｄをセ
ットし、真空ポンプ８により真空状態とする。

【００２２】次に、イオン源１からイオンビーム２を引
き出し、イオンビーム２をスパッタターゲット３ａに当
ててスパッタターゲット３ａのクリーニングを行う。こ
のとき、基板ホルダ５には基板６はセットしておかな
い。次に、スパッタターゲット３ｂをイオンビーム２側
に回転させて、前述と同様にスパッタターゲット３ｂの
クリーニングを行い、順次スパッタターゲット３ｃ，３
ｄをクリーニングする。このクリーニングは、スパッタ
ターゲットセット時に一度だけ行えばよい。

【００２３】スパッタターゲットのクリーニング終了
後、真空予備室１１、及び真空処理室７を共に高真空状
態に保持したまま仕切弁１２を開放する。自動搬送機構
１３により供給側カセット１４ａから基板６を取り出
し、基板６を基板ホルダ５にセットした後、仕切弁１２
を閉止する。

【００２４】次に、イオン源１からイオンビーム２を引
き出し、これをスパッタターゲット３ａに当ててスパッ
タ粒子４を飛散させて基板６上に付着させ膜を作る。多
層膜を形成する場合には、次のスパッタターゲット３ｂ
をイオンビーム２側に回転させて同様にスパッタ粒子４
を飛散させ、基板６上に膜を形成する。順次スパッタタ
ーゲット３ｃ，３ｄを用いることにより多層膜を形成す
ることができる。

【００２５】成膜処理の終了後、仕切弁１２を開放し自
動搬送機構１３により処理済みの基板６を、基板ホルダ
５から外し、真空予備室１１に設置してある受取側カセ
ット１４ｂに収納し、次の基板を真空処理室７内にセッ
トする。

【００２６】以上の処理を供給側カセット１４ａに収納
してある基板６の枚数分だけ実行し、全基板が受取側カ
セット１４ｂに収納された後、真空予備室１１だけを大
気に開放し、処理済の基板を取り出す。

【００２７】前述した本発明の第１の実施例によれば、
プレスパッタは、スパッタターゲットをセットしたとき
にだけ行えばよく、以後の成膜処理時間内で不要とする
ことができる。すなわち、前述の本発明の第１の実施例
は、全成膜処理時間のうちの無駄な時間を、基板の自動
搬送時だけとすることができ、せいぜい全処理時間の１
０分の１から２０分の１程度と、ほとんど問題にならな
い時間とすることができる。

【００２８】また、前述の本発明の第１の実施例によれ
ば、真空処理室７を大気に開放することなく連続して、
複数の基板６に対するイオンビームスパッタ成膜を行う
ことができるので、スパッタターゲット表面に大気中ガ
スによる化合物の形成がなく、また、大気中の微細なゴ
ミによる汚染もないので、従来の成膜処理時間のうち大
きな割合を占めていた基板１枚毎のプレスパッタ処理を
なくすことができると共に、成膜のスループットの向上
をはかることができ、スパッタターゲットの材料の節約
を図ることもできる。また、シャッタ９を不要とするこ
とができ、装置構成を簡略化して、その制御方式も単純
にすることができる。

【００２９】図２は本発明の第２の実施例の構造を説明
する図である。図２において、11ａは供給側真空予備
室、１１ｂは受取側真空予備室であり、他の符号は図１
の場合と同一である。

【００３０】図２に示す本発明の第２の実施例は、イオ
ンビームスパッタ構成部品であるスパッタターゲット３
とイオン源１とを有する真空処理室７を複数個備え、各
処理室７で一層ずつの膜を形成し、順次多層膜を形成す
るように構成したものであり、複数の真空処理室７の両
側に、供給側カセット１４ａを有する供給側真空予備室
１１ａと受取側カセット１４ｂを有する受取側真空予備
室１１ｂとが備えられている。

【００３１】この本発明の第２の実施例によるイオンビ
ームスパッタ成膜は、前述の本発明の第１の実施例と同
様に、各真空処理室７内で１種類ずつの成膜が行うこと
により実行される。

【００３２】前述した本発明の第２の実施例によれば、
同一時刻に同時に複数枚の基板に対する成膜を行うこと
ができるので、前述の本発明の第１の実施例に比較し
て、さらにスループットの向上を図ることができ、ま
た、本発明の第１の実施例の場合と同様に、プレスパッ
タを不要とし、成膜処理の時間の短縮を図ることができ
る。

【００３３】次に、本発明をイオンビームミキシング装
置に適用した例について説明する。図３はイオンビーム
ミキシング装置に適用した本発明の第３の実施例を示す
もので、該図に示す如く、イオンビームミキシング装置
は、真空処理室７内に蒸着用セル１５が配置され、この
蒸着用セル１５から蒸発する蒸発粒子（例えばＴｉ，Ｓ
ｉ，Ｂ，Ｃｒ，Ｗ等）１６が飛散する位置に基板ホルダ
５に保持された基板６があり、この基板６上に蒸発粒子
が付着するのと略同時にイオン源１からイオンビームが
照射される。

【００３４】その動作について詳細に説明すると、まず
最初に蒸発用セル１５から蒸発した蒸発粒子１６は基板
６上に付着する。これと略同時に、イオン源１から数Ｋ
ｅＶ〜数十ＫｅＶのエネルギーをもつイオンビーム２が
基板６に照射される。そして、イオンビーム２中のイオ
ンは基板６上に付着した蒸発粒子１６を基板内部にたた
きこみ、また、イオン（例えばＮ+，Ｃ+，Ａｒ+，Ｏ+
等）は蒸発粒子１６と反応して化合物を形成する。

【００３５】このプロセスを連続させて起こすことによ
り、基板６と堆積層の境界付近でミキシング層が形成さ
れ、また、このミキシング層の上に化合物薄膜が形成さ
れる。

【００３６】そして、本実施例では、このような真空処
理室７と仕切り弁１２を介して、供給側カセット１４
ａ，受取側カセット１４ｂ，自動搬送機構１３を収納し
ている真空予備室１１が隣接され、図１で説明した実施
例と同様な操作で、基板の受渡しが行われる。本実施例
による効果も、図１の実施例で説明したものと同様であ
る。

【００３７】図４にイオンビームミキシング装置に適用
した本発明の第４の実施例を示す。図４に示したイオン
ビームミキシング装置は、図３で説明した構成と同一の
真空処理室７を複数個（実施例では３個）仕切り弁１２
を介して並置し、その一方の端部側には供給側カセット
１４ａを収納した真空予備室１１ａを、他方の端部側に
は受取側カセット１４ｂを収納した真空予備室１１ｂを
仕切り弁１２を介して接続されている。

【００３８】そして、その動作は、成膜するプロセスを
除いては、図２で説明した動作と全く同一であり、又、
その効果も同様であるため、ここでの説明は省略する。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板に成膜を行う真空処理室を、基板の装着，脱着，取り
出し時にも真空状態、すなわち、大気に開放しないよう
にしているので、基板１枚の処理毎に、真空処理室を真
空にするための時間をなくすことができ、成膜処理効率
の向上を図ることができる。

【００４０】また、本発明をイオンビームスパッタ装置
等に適用した場合、スパッタターゲット等が他のガスと
反応して化合物を生成することがなく、大気中の微細な
ゴミがスパッタターゲットに付着することもなく、スパ
ッタターゲットを常に清浄な状態に保持することができ
るので、成膜の前にプレスパッタを行う必要をなくすこ
とができるので、これに要する時間をなくして、成膜処
理効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をイオンビームスパッタ装置に適用した
本発明の第１の実施例の構造を説明する図である。

【図２】本発明をイオンビームスパッタ装置に適用した
本発明の第２の実施例の構造を説明する図である。

【図３】本発明をイオンミキシング装置に適用した本発
明の第３の実施例の構造を説明する図である。

【図４】本発明をイオンミキシング装置に適用した本発
明の第４の実施例の構造を説明する図である。

【図５】従来技術による成膜装置であるイオンビームス
パッタ装置の構造を説明する図である。

【符号の説明】

１…イオン源、２…イオンビーム、３，３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄ…スパッタターゲット、４…スパッタ粒子、５
…基板ホルダ、６…基板、７…真空処理室、１１，１１
ａ，１１ｂ…真空予備室、１２…仕切り弁、１３…自動
搬送機構、１４…カセット、１４ａ…供給側カセット、
１４ｂ…受取側カセット、１５…蒸着用セル、１６…蒸
発粒子。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン源と、該イオン源から引出されたイ
   オンビームが当る位置に配置されたスパッタターゲット
   と、該スパッタターゲットに前記イオンビームが当るこ
   とにより飛散するスパッタ粒子が付着する位置に配置さ
   れて膜が形成される処理基板を保持する基板ホルダと、
   前記スパッタターゲットと基板ホルダとを少なくとも収
   納する真空処理室と、処理前の複数の基板がセットされ
   る供給側カセット、及び処理された基板がセットされる
   受取側カセットが真空状態で収納されている真空予備室
   と、該真空予備室と真空処理室とを真空遮断可能なよう
   に仕切る仕切り弁と、前記真空予備室内の供給側カセッ
   トから処理前の基板を前記真空処理室内の基板ホルダに
   真空状態で搬送したり、前記真空処理室内の基板ホルダ
   上にある処理済の基板を前記真空予備室内の受取側カセ
   ットに真空状態で搬送する自動搬送機構とを備えている
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 【請求項２】イオン源と、該イオン源から引出されたイ
   オンビームが当る位置に配置されたスパッタターゲット
   と、該スパッタターゲットに前記イオンビームが当るこ
   とにより飛散するスパッタ粒子が付着する位置に配置さ
   れて膜が形成される処理基板を保持する基板ホルダと、
   前記スパッタターゲットと基板ホルダとを少なくとも収
   納する真空処理室と、該真空処理室に隣接配置され、処
   理前の複数の基板がセットされる供給側カセット、及び
   処理された基板がセットされる受取側カセットの各々が
   真空状態で収納されている１つの真空予備室と、該真空
   予備室と真空処理室とを真空遮断可能なように仕切る仕
   切り弁と、前記真空予備室内に配置され、該真空予備室
   の供給側カセットから処理前の基板を前記真空処理室内
   の基板ホルダに真空状態で搬送したり、前記真空処理室
   内の基板ホルダ上にある処理済の基板を前記真空予備室
   内の受取側カセットに真空状態で搬送する自動搬送機構
   とを備えていることを特徴とする成膜装置。
3. 【請求項３】前記スパッタターゲットは複数設けられ、
   その１つが前記イオンビームが当る位置に選択的に配置
   されていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 【請求項４】イオン源から引出されたイオンビームが当
   る位置に配置されたスパッタターゲットと、該スパッタ
   ターゲットに前記イオンビームが当ることにより飛散す
   るスパッタ粒子が付着する位置に配置されて膜が形成さ
   れる処理基板を保持する基板ホルダとを収納する真空処
   理室が複数個並列に配置され、かつ、該複数個の真空処
   理室の一方の最端部に、処理前の複数の基板がセットさ
   れる供給側セットを真空状態で収納している供給側真空
   予備室を配置すると共に、他方の真空処理室の最端部
   に、処理された基板がセットされる受取側カセットを真
   空状態で収納している受取側真空予備室を配置し、これ
   ら各真空処理室間、及び真空処理室と供給側，受取側真
   空予備室とを真空遮断可能なように仕切り弁で仕切り、
   かつ、前記供給側真空予備室の供給側カセットから処理
   前の基板を前記真空処理室内の基板ホルダに真空状態で
   搬送したり、各真空容器間は勿論、前記真空処理室内の
   基板ホルダ上にある処理済の基板を前記真空予備室内の
   受取側カセットに真空状態で搬送する自動搬送機構とを
   備えていることを特徴とする成膜装置。
5. 【請求項５】前記複数の真空処理室内にあるスパッタタ
   ーゲットは、それぞれ異なる種類の材料からなることを
   特徴とする請求項４記載の成膜装置。
6. 【請求項６】蒸着用セルと、該蒸着用セルから蒸発する
   粒子が飛散する位置に配置され、その飛散した粒子が付
   着し蒸着膜を形成する処理基板を保持する基板ホルダ
   と、該基板ホルダ上の基板に照射するイオンビームを発
   生させるイオン源と、前記蒸着用セルと基板ホルダを少
   なくとも収納する真空処理室と、処理前の複数の基板が
   セットされる供給側カセット、及び処理された基板がセ
   ットされる受取側カセットが真空状態で収納されている
   真空予備室と、該真空予備室と真空処理室とを真空遮断
   可能なように仕切る仕切り弁と、前記真空予備室内の供
   給側カセットから処理前の基板を前記真空処理室内の基
   板ホルダに真空状態で搬送したり、前記真空処理室内の
   基板ホルダ上にある処理済の基板を前記真空予備室内の
   受取側カセットに真空状態で搬送する自動搬送機構とを
   備えていることを特徴とする成膜装置。
7. 【請求項７】蒸着用セルと、該蒸着用セルから蒸発する
   粒子が飛散する位置に配置され、その飛散した粒子が付
   着し蒸着膜を形成する処理基板を保持する基板ホルダと
   を少なくとも収納し、前記基板ホルダ上の基板に照射す
   るイオンビームを発生させるイオン源を備えている真空
   処理室が複数個並列に配置され、かつ、該複数個の処理
   室の一方の最端部に、処理前の複数の基板がセットされ
   る供給側カセットを真空状態で収納している供給側真空
   予備室を配置すると共に、他方の真空処理室の最端部
   に、処理された基板がセットされる受取側カセットを真
   空状態で収納している受取側真空予備室を配置し、これ
   ら各真空処理室間、及び真空処理室と供給側，受取側真
   空予備室とを真空遮断可能なように仕切り弁で仕切り、
   かつ、前記供給側真空予備室の供給側カセットから処理
   前の基板を前記真空処理室内の基板ホルダに真空状態で
   搬送したり、各真空容器間は勿論、前記真空処理室内の
   基板ホルダ上にある処理済の基板を前記真空予備室内の
   受取側カセットに真空状態で搬送する自動搬送機構とを
   備えていることを特徴とする成膜装置。