WO2014083727A1 - スパッタリング装置および基板処理装置 - Google Patents

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WO2014083727A1
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shutter
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holder
holders
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繁紀 石原
寛行 戸谷
保志 安松
俊和 中澤
中村 英司
真太郎 須田
今井 慎
雄 藤本
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キヤノンアネルバ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sputtering apparatus and a substrate processing apparatus.
  • Patent Document 1 describes a configuration in which a plurality of sputtering apparatuses are arranged around a transfer chamber. In each sputtering apparatus, four targets are arranged on the ceiling of the container constituting the film forming chamber. A double-rotation shutter mechanism is disposed between these targets and the substrate holder.
  • 20 and 21 schematically show a sputtering apparatus having a plurality of targets arranged at equal intervals and a double rotation shutter mechanism for selecting a target to be used for sputtering among the plurality of targets.
  • Has been. 20 and 21 are prepared by the inventors of the present application and do not constitute prior art.
  • FIG. 20 schematically shows a state in which sputtering (co-sputtering) is performed using two targets T1 and T3 at the same time among targets T1, T2, and T3 arranged at equal intervals.
  • the double rotation shutter mechanism includes a first shutter S1 and a second shutter S2.
  • the first shutter S1 has two openings OP11 and OP12
  • the second shutter S2 has two openings OP21 and OP22.
  • the rotation angle of the first shutter S1 is controlled so that the two openings OP11 and OP12 face the targets T1 and T3, respectively, and the second shutter S2 has the two openings OP21 and OP22 that face the targets T1 and T3, respectively.
  • the rotation angle is controlled.
  • the material radiated from the targets T1 and T3 passes through the openings OP11 and OP12 of the first shutter S1 and the openings OP21 and OP22 of the second shutter S2, and reaches the substrate SUB, whereby a film is formed on the substrate SUB.
  • FIG. 21 schematically shows a state in which sputtering is performed using one target T1 among targets T1, T2, and T3 arranged at equal intervals.
  • the rotation angle of the first shutter S1 is controlled so that the two openings OP11 and OP12 face the targets T1 and T3, respectively, and the second shutter S2 has the two openings OP21 and OP22 that face the targets T2 and T1, respectively.
  • the rotation angle is controlled.
  • the material radiated from the target T1 passes through the opening OP11 of the first shutter S1 and the opening OP22 of the second shutter S2, and reaches the substrate SUB, whereby a film is formed on the substrate SUB.
  • the material radiated from the target T1 passes through the opening OP11 of the first shutter S1, and then between the first shutter S1 and the second shutter S2. , Further passes through the opening OP12 of the second shutter S2, reaches the target T3, and can adhere to the surface of the target T3. Thereby, the target T3 may be contaminated.
  • the present invention has been made with the recognition of the above problems as an opportunity, and it is an object of the present invention to provide a technique advantageous in reducing target contamination.
  • a chamber capable of holding a substrate in the chamber, and rotatable about an axis orthogonal to a surface holding the substrate, and a target, respectively.
  • a sputtering unit including a shutter unit for selecting a target to be used for sputtering among a plurality of targets respectively held by the plurality of target holders,
  • the shutter unit includes a first shutter and a second shutter that are rotatable about the axis and are spaced apart from each other in a direction along the axis, and the plurality of target holders are centered on the axis.
  • the plurality of tars arranged on the first virtual circle and on the first virtual circle Arrangement interval of Ttohoruda comprises at least two types of arrangement interval
  • the first shutter has a first opening and a second opening, and the centers of the first opening and the second opening are arranged on a second virtual circle centered on the axis
  • the second shutter has a third opening and a fourth opening, and a center of each of the third opening and the fourth opening is disposed on a third virtual circle centered on the axis, and the first opening and the
  • the center angle with the respective centers of the second openings as the ends of the arc on the second imaginary circle is the center angles of the third openings and the fourth openings as the ends of the arc on the third imaginary circle. It is equal to the central angle, and is equal to the central angle having the respective centers of the first target holder and the second target holder having the largest interval on the first imaginary circle among the plurality of target holders as the ends of the arc. .
  • a second aspect of the present invention relates to a substrate processing apparatus, and the substrate processing apparatus includes a transfer chamber having a plurality of connection surfaces, and a sputtering apparatus connected to at least one of the plurality of connection surfaces.
  • the sputtering apparatus is a sputtering apparatus according to the first side surface, and an angle formed by adjacent connection surfaces among the plurality of connection surfaces is greater than 90 degrees.
  • the typical top view of the sputtering device of a 1st embodiment of the present invention The typical sectional view of the sputtering device of a 1st embodiment of the present invention.
  • the figure which shows the structural example of a 2nd shutter. The figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter.
  • the figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter The figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter.
  • the figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter The figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter.
  • the figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter The figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter.
  • the figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter The figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter.
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  • the figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter The figure which illustrates control of the positional relationship of a target, the opening of a 1st shutter, and the opening of a 2nd shutter.
  • 1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of the sputtering apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the sputtering apparatus 100 taken along the line XX ′ of FIG. 1A.
  • the sputtering apparatus 100 includes a chamber 7, a substrate holder 108, and first to third target holders 91, 92, 93 as a plurality of target holders.
  • the substrate holder 108 can hold the substrate 109 in the chamber 7 and can rotate about an axis 8 orthogonal to the surface of the substrate 109.
  • the first to third target holders 91, 92, 93 hold the targets T1, T2, T3, respectively.
  • the first to third target holders 91, 92, 93 as a plurality of target holders are clockwise along the first virtual circle VC ⁇ b> 1 centering on the axis 8.
  • the target holder 92 and the third target holder 93 are arranged in this order.
  • the arrangement intervals of the first to third target holders 91, 92, 93 on the first virtual circle VC1 are at least two types.
  • the arrangement interval between the first target holder 91 and the second target holder 92 on the first virtual circle VC1 is D12
  • Is D23, and the arrangement interval between the third target holder 93 and the first target holder 91 on the first virtual circle VC1 is D31.
  • D12 D31> D23
  • D12, D23, and D31 are all different, there are three types of arrangement intervals of the first to third target holders 91, 92, 93 on the first virtual circle VC1.
  • the sputtering apparatus 100 is provided with a gate valve 6, and the substrate 109 is transferred between the internal space and the external space of the chamber 7 via the gate valve 6.
  • the sputtering apparatus 100 also includes a shutter unit SU for selecting a target to be used for sputtering among the targets T1, T2, and T3 held by the first to third target holders 91, 92, and 93, respectively.
  • the shutter unit SU can include a first shutter 111 and a second shutter 112 that can rotate about the axis 8 and a drive unit 110 that rotates the first shutter 111 and the second shutter 112 individually.
  • the first shutter 111 and the second shutter 112 each have two openings, and can perform sputtering (co-sputtering) using two targets simultaneously.
  • the first shutter 111 has a first opening H1 and a second opening H2 centered on a second virtual circle VC2 centered on the axis 8.
  • the second shutter 112 has a third opening H3 and a fourth opening H4 that are centered on a third virtual circle VC3 centered on the axis 8.
  • the drive unit 110 includes the first shutter 111 and the target T1, T2, and T3 so that the target used for sputtering is exposed to the substrate 109 through the opening of the first shutter 111 and the opening of the second shutter 112.
  • the second shutter 112 is driven.
  • the first shutter 111 and the second shutter 112 may be spaced apart from each other in the direction along the axis 8.
  • the first shutter 111 is disposed between the target holders 91, 92, 93 and the second shutter 112.
  • the central angle ⁇ H12 having the respective centers of the first opening H1 and the second opening H2 of the first shutter 111 as both ends of the arc on the second virtual circle VC2 is the third opening H3 and the fourth opening H4 of the second shutter 112.
  • the center angle ⁇ H34 having the respective centers of the arcs on both ends of the arc on the third virtual circle VC3 is the largest 2 It is equal to the central angle with the center of each of the first target holder 91 and the second target holder 92 being the two ends of the arc.
  • the third target holder 93 and the first target holder 91 are the first of the plurality of target holders 91, 92, 93. Two targets having the largest distance on one virtual circle VC1.
  • a magnet unit 80 is disposed on the back side of each of the targets 91, 92, 93.
  • Each magnet unit 80 may include a magnet 82 for generating magnetron discharge (for example, DC magnetron discharge) and a drive unit 83 for driving (for example, rotating) the magnet 82.
  • Each magnet unit 80 can also include a distance adjusting unit 84 for adjusting the distance between the magnet 82 and the target holder (target).
  • Each of the target holders 91, 92, 93 is configured to hold the targets T 1, T 2, T 3 in a posture in which the surfaces of the targets T 1, T 2, T 3 are inclined with respect to the surface of the substrate 109 held by the substrate holder 108. Can be done.
  • each of the target holders 91, 92, 93 can hold the targets T 1, T 2, T 3 so that the normal lines of the surfaces of the targets T 1, T 2, T 3 are directed toward the center of the substrate 109.
  • the magnet unit 80 can be disposed so as to be inclined so that the upper portion thereof is away from the shaft 8.
  • a direction (hereinafter, referred to as a direction orthogonal to the transfer direction of the substrate 109 between the transfer chamber 400 and the sputtering apparatus 100).
  • the dimensions of the sputtering apparatus 100 in the “width direction” should be reduced.
  • the occupation area of the sputtering apparatus 100 can be determined by the upper part of the magnet unit 80.
  • the first to third target holders 91, 92, 93 are arranged so that the first target holder 91 is closest to the gate valve 6. It is preferable to arrange.
  • each target is tilted toward the substrate.
  • the targets T1, T2, T3, and the first shutter 111 are set.
  • the openings H1 and H2 and the openings H3 and H4 of the second shutter 112 are shown in parallel to each other.
  • FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating targets T1, T2, and T3, openings H1 and H2 of the first shutter 111, and openings H3 and H4 of the second shutter 112 along the first virtual circle VC1.
  • the positional relationship control exemplified in FIGS. 3A to 6C can be performed by the controller shown in FIG.
  • the target indicated by shading is a target used for sputtering
  • the target indicated by a solid white line or white dotted line is used for sputtering.
  • a target indicated by a solid white line is a target at the same position as the opening of the first shutter 111 or the opening of the second shutter 112.
  • a target indicated by a white dotted line is a target at a position different from both the opening of the first shutter 111 and the opening of the second shutter 112.
  • 3A, 3B, and 6A illustrate a state where one target T3 is used for sputtering among the targets T1, T2, and T3.
  • the problem of contamination as described with reference to FIG. 21, specifically, the target T3 is emitted.
  • the material passes through the second opening H2, then moves between the first shutter 111 and the second shutter 112, and further passes through the first opening H1 to reach the target T2, causing a problem of contaminating the target T2. sell.
  • the central angle ⁇ H12 having the respective centers of the first opening H1 and the second opening H2 of the first shutter 111 as both ends of the arc on the second virtual circle VC2 has a plurality of target holders 91,
  • the center angles of the first target holder 91 and the second target holder 92, which are the two targets having the largest distance between each other on the first virtual circle VC1 out of the arcs 92 and 93, are equal to the center angles having both ends of the arc. Accordingly, when sputtering is performed using only the target T3, the first opening H1 of the first shutter 111 is disposed at a position shifted from the front of the target T2 (position shifted in a direction away from the target T3). Contamination of the target T2 is reduced. In this case, the first opening H1 of the first shutter 111 is disposed at a position shifted from any of the front surfaces of the targets T1, T2, and T3.
  • FIG. 4A, FIG. 4B, and FIG. 6B illustrate a state where one target T2 is used for sputtering among the targets T1, T2, and T3.
  • the first opening H1 of the first shutter 111 is disposed in front of the target T2, and the second opening H2 is shifted from the front of the target T1 (away from the target T2). (Position shifted in the direction), thereby reducing contamination of the target T1.
  • FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 6C illustrate a state in which the targets T1, T2 among the targets T1, T2, T3, T4 are simultaneously used for sputtering (that is, a state in which co-sputtering is performed). ing.
  • FIG. 19 illustrates a substrate processing apparatus in which one or a plurality of sputtering apparatuses 100 are arranged around the transfer chamber 400.
  • the transfer chamber 400 has a plurality of connection surfaces 401.
  • the sputtering apparatus 100 is connected to at least one of the plurality of connection surfaces 401.
  • the transfer chamber 400 and the sputtering apparatus 100 are connected via the gate valve 6.
  • the angle A formed by the connection surfaces 401 adjacent to each other among the plurality of connection surfaces 401 is preferably larger than 90 degrees, so that more sputtering apparatuses 100 can be arranged around the transfer chamber 400.
  • FIG. 7A is a schematic plan view of a sputtering apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view of the sputtering apparatus 200 taken along the line XX ′ of FIG. 7A.
  • the sputtering apparatus 200 includes a chamber 7, a substrate holder 108, and first to fifth target holders 91, 92, 93, 94, 95 as a plurality of target holders.
  • the substrate holder 108 can hold the substrate 109 in the chamber 7 and can rotate about an axis 8 orthogonal to the surface of the substrate 109.
  • the first to fifth target holders 91, 92, 93, 94, and 95 hold the targets T1, T2, T3, T4, and T5, respectively.
  • the first to fifth target holders 91, 92, 93, 94, 95 as a plurality of target holders are clockwise along the first virtual circle VC 1 centering on the axis 8. 91, the second target holder 92, the third target holder 93, the fourth target holder 94, and the fifth target holder 95 are arranged in this order.
  • the arrangement intervals of the first to fifth target holders 91, 92, 93, 94, 95 on the first virtual circle VC1 are at least two types.
  • the arrangement interval between the first target holder 91 and the second target holder 92 on the first virtual circle VC1 is D12
  • D23, the arrangement interval between the third target holder 93 and the fourth target holder 94 on the first virtual circle VC1 and the arrangement interval between the fourth target holder 94 and the fifth target holder 95 on the first virtual circle VC1.
  • Is D45, and the arrangement interval between the fifth target holder 95 and the first target holder 91 on the first virtual circle VC1 is D51.
  • D12, D23, D34, D45, and D51 are all different, there are five types of arrangement intervals of the first to fifth target holders 91, 92, 93, 94, and 95 on the first virtual circle VC1.
  • the sputtering apparatus 200 is provided with a gate valve 6, and the substrate 109 is transferred between the internal space of the chamber 7 and the external space via the gate valve 6.
  • the sputtering apparatus 200 also selects a target to be used for sputtering among the targets T1, T2, T3, T4, and T5 held by the first to fifth target holders 91, 92, 93, 94, and 95, respectively.
  • the shutter unit SU can include a first shutter 111 and a second shutter 112 that can rotate about the axis 8 and a drive unit 110 that rotates the first shutter 111 and the second shutter 112 individually.
  • the first shutter 111 and the second shutter 112 each have two openings, and can perform sputtering (co-sputtering) using two targets simultaneously.
  • the first shutter 111 has a first opening H1 and a second opening H2 centered on a second virtual circle VC2 centered on the axis 8.
  • the second shutter 112 has a third opening H3 and a fourth opening H4 that are centered on a third virtual circle VC3 with the axis 8 as the center.
  • the driving unit 110 includes first targets T1, T2, T3, T4, and T5 that are used for sputtering so that the target is exposed to the substrate 109 through the opening of the first shutter 111 and the opening of the second shutter 112.
  • the first shutter 111 and the second shutter 112 are driven.
  • the first shutter 111 and the second shutter 112 may be spaced apart from each other in the direction along the axis 8.
  • the first shutter 111 is disposed between the target holders 91, 92, 93, 94, 95 and the second shutter 112.
  • the central angle ⁇ H12 having the respective centers of the first opening H1 and the second opening H2 of the first shutter 111 as both ends of the arc on the second virtual circle VC2 is the third opening H3 and the fourth opening H4 of the second shutter 112.
  • a center angle ⁇ H34 having the respective centers of the arcs on both ends of the arc on the third virtual circle VC3 and among the plurality of target holders 91, 92, 93, 94, 95, the distance between them on the first virtual circle VC1 Is equal to the central angle with the center of each of the first target holder 91 and the second target holder 92 being the two largest targets as arc ends.
  • the fifth target holder 95 and the first target holder 91 include a plurality of target holders 91, 92,
  • the two targets 93, 94, and 95 have the largest mutual distance on the first virtual circle VC1.
  • FIGS. 9A to 12C are cross-sectional views illustrating targets T1, T2, T3, T4, and T5, openings H1 and H2 of the first shutter 111, and openings H3 and H4 of the second shutter 112 along the first virtual circle VC1. It is.
  • the positional relationship control exemplified in FIGS. 9A to 12C can be performed by the controller shown in FIG.
  • the target indicated by shading is a target that is used for sputtering, and the target indicated by a solid white line or white dotted line is used for sputtering. Not a target.
  • a target indicated by a solid white line is a target at the same position as the opening of the first shutter 111 or the opening of the second shutter 112.
  • a target indicated by a white dotted line is a target at a position different from both the opening of the first shutter 111 and the opening of the second shutter 112.
  • FIG. 9A, FIG. 9B, and FIG. 12A illustrate a state where one target T2 is used for sputtering among the targets T1, T2, T3, T4, and T5.
  • the problem of contamination as described with reference to FIG. 21 specifically, the radiation from the target T2 is emitted.
  • the material passes through the first opening H1, then moves between the first shutter 111 and the second shutter 112, and further passes through the second opening H2 to reach the target T3, causing a problem of contaminating the target T3. sell.
  • the central angle ⁇ H12 having the respective centers of the first opening H1 and the second opening H2 of the first shutter 111 as both ends of the arc on the second virtual circle VC2 has a plurality of target holders 91, 92, 93, 94, 95, center angles having the respective centers of the first target holder 91 and the second target holder 92, which are the two targets having the largest distance on the first virtual circle VC1, as both ends of the arc.
  • the second opening H2 of the first shutter 111 is disposed at a position shifted from the front of the target T3 (position shifted in a direction away from the target T2). Contamination of the target T3 is reduced.
  • the second opening H2 of the first shutter 111 is arranged at a position shifted from any of the front surfaces of the targets T1, T2, T3, T4, and T5.
  • FIG. 10A, FIG. 1B, and FIG. 12B illustrate a state where one target T5 is used for sputtering among the targets T1, T2, T3, T4, and T5.
  • the second opening H2 of the first shutter 111 is disposed in front of the target T5, and the first opening H1 is shifted from the front of the target T4 (away from the target T5). (Position shifted in the direction), thereby reducing the contamination of the target T4.
  • FIG. 11A, FIG. 11B, and FIG. 12C show a state in which the targets T1, T2 among the targets T1, T2, T3, T4, T5 are simultaneously used for sputtering (that is, a state in which simultaneous sputtering is performed). Illustrated.
  • the sputtering apparatus 200 of the second embodiment can also be applied to the substrate processing apparatus illustrated in FIG.
  • 13A and 13B are a schematic plan view and a cross-sectional view of a sputtering apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the sputtering apparatus 300 includes a chamber 7, a substrate holder 108, and first to fourth target holders 91, 92, 93, 94 as a plurality of target holders.
  • first to third embodiments examples in which the number of target holders is three or more are described.
  • the substrate holder 108 can hold the substrate 109 in the chamber 7 and can rotate about an axis 8 orthogonal to the surface of the substrate 109.
  • the first to fourth target holders 91, 92, 93, and 94 hold the targets T1, T2, T3, and T4, respectively.
  • the first to fourth target holders 91, 92, 93, 94 as a plurality of target holders are clockwise along the first virtual circle VC ⁇ b> 1 with the axis 8 as the center,
  • the second target holder 92, the third target holder 93, and the fourth target holder 94 are arranged in this order.
  • the arrangement interval of the first to fourth target holders 91, 92, 93, 94 on the first virtual circle VC1 is at least two types.
  • the arrangement interval between the first target holder 91 and the second target holder 92 on the first virtual circle VC1 is D12
  • D23, the arrangement interval between the third target holder 93 and the fourth target holder 94 on the first virtual circle VC1 is the arrangement interval between the fourth target holder 94 and the first target holder 91 on the first virtual circle VC1. Is D41.
  • D12, D23, D34, and D45 are all different, there are four types of arrangement intervals of the first to fourth target holders 91, 92, 93, and 94 on the first virtual circle VC1.
  • the sputtering apparatus 300 is provided with a gate valve 6, and the substrate 109 is transferred between the internal space and the external space of the chamber 7 via the gate valve 6.
  • the sputtering apparatus 300 also has a shutter unit SU for selecting a target to be used for sputtering among the targets T1, T2, T3, and T4 held by the first to fourth target holders 91, 92, 93, and 94, respectively. It has.
  • the shutter unit SU can include a first shutter 111 and a second shutter 112 that can rotate about the axis 8 and a drive unit 110 that rotates the first shutter 111 and the second shutter 112 individually.
  • the first shutter 111 and the second shutter 112 each have two openings, and can perform sputtering (co-sputtering) using two targets simultaneously.
  • the first shutter 111 has a first opening H1 and a second opening H2 centered on a second virtual circle VC2 centered on the axis 8.
  • the second shutter 112 has a third opening H3 and a fourth opening H4 that are centered on a third virtual circle VC3 centered on the axis 8.
  • the driving unit 110 includes a first shutter such that a target used for sputtering among the targets T1, T2, T3, and T4 is exposed to the substrate 109 through the opening of the first shutter 111 and the opening of the second shutter 112. 111 and the second shutter 112 are driven.
  • the first shutter 111 and the second shutter 112 may be spaced apart from each other in the direction along the axis 8.
  • the first shutter 111 is disposed between the target holders 91, 92, 93, 94 and the second shutter 112.
  • the central angle ⁇ H12 having the respective centers of the first opening H1 and the second opening H2 of the first shutter 111 as both ends of the arc on the second virtual circle VC2 is the third opening H3 and the fourth opening H4 of the second shutter 112. Is equal to the center angle ⁇ H34 having the respective centers of the arcs on both ends of the arc on the third virtual circle VC3, and the interval between the plurality of target holders 91, 92, 93, 94 on the first virtual circle VC1 is the largest.
  • the center angle of each of the first target holder 91 and the second target holder 92, which are two large targets, is equal to the center angle with both ends of the arc.
  • the third target holder 93 and the fourth target holder 94 include a plurality of target holders 91, 92, 93, Among the two targets 94, the distance between them on the first virtual circle VC1 is the largest.
  • FIGS. 15A to 18C are cross-sectional views illustrating targets T1, T2, T3, and T4, openings H1 and H2 of the first shutter 111, and openings H3 and H4 of the second shutter 112, along the first virtual circle VC1. .
  • the positional relationship control exemplified in FIGS. 15A to 18C can be performed by the controller shown in FIG.
  • the target indicated by shading is a target that is used for sputtering, and the target indicated by a solid white line or white dotted line is used for sputtering. Not a target.
  • a target indicated by a solid white line is a target at the same position as the opening of the first shutter 111 or the opening of the second shutter 112.
  • a target indicated by a white dotted line is a target at a position different from both the opening of the first shutter 111 and the opening of the second shutter 112.
  • FIG. 15A, FIG. 15B, and FIG. 18A illustrate a state where one target T1 is used for sputtering among the targets T1, T2, T3, T4, and T5.
  • the material passes through the second opening H2, then moves between the first shutter 111 and the second shutter 112, and further passes through the first opening H1 to reach the target T4, causing a problem of contaminating the target T4. sell.
  • the central angle ⁇ H12 having the respective centers of the first opening H1 and the second opening H2 of the first shutter 111 as both ends of the arc on the second virtual circle VC2 has a plurality of target holders 91, 92, 93, and 94 are equal to the central angle with the center of each of the first target holder 91 and the second target holder 92 being the two targets having the largest distance on the first virtual circle VC1 as both ends of the arc. .
  • the first opening H1 of the first shutter 111 is disposed at a position shifted from the front of the target T4 (position shifted in a direction away from the target T1), thereby Contamination of the target T3 is reduced.
  • the first opening H1 of the first shutter 111 is disposed at a position shifted from any of the front surfaces of the targets T1, T2, T3, and T4.
  • FIG. 16A, FIG. 16B, and FIG. 18B illustrate a state where one target T4 is used for sputtering among the targets T1, T2, T3, and T4.
  • the first opening H1 of the first shutter 111 is disposed in front of the target T4, and the second opening H2 is shifted from the front of the target T1 (away from the target T4). (Position shifted in the direction), thereby reducing contamination of the target T1.
  • the 3rd opening H3 is located in front of target T3, since shutter 111 exists, possibility that target T3 will be contaminated through 3rd opening H3 is low.
  • the second opening H2 that is not opposed to the target T4 in the shutter 111 provided on the target side is shifted from the front of any of the other targets T1, T2, and T3.
  • FIG. 17A, FIG. 17B, and FIG. 18C illustrate a state in which the targets T1 and T2 among the targets T1, T2, T3, and T4 are simultaneously used for sputtering (that is, a state in which simultaneous sputtering is performed). ing.
  • the dimensions of the sputtering apparatus 300 in the width direction should be reduced.
  • the occupation area of the sputtering apparatus 100 can be determined by the upper part of the magnet unit 80.
  • the target holders 91, 92, 93, 94 should be arranged compressed in the width direction.
  • the first to fourth target holders 91, 92, 93, 94 are on one virtual circle VC centered on the axis 8, and the long side LS and the short side
  • the first target holder 91 and the fourth target holder 94 are arranged on two vertices defining one short side SS of the virtual rectangle VR.
  • the distance to the gate valve 6 is smaller than the distance from the second target holder 92 and the third target holder 93 to the gate valve 6.
  • the target holders 91, 92, 93, and 94 are arranged compressed in the width direction, whereby the dimensions of the sputtering apparatus 100 in the width direction can be reduced. This allows more sputtering apparatus 100 to be placed around the transfer chamber. Further, according to the above arrangement, the magnetic fields formed on the surfaces of the targets T1, T2, T3, T4 respectively held by the first to fourth target holders 91, 92, 93, 94 are equal to each other. .
  • the influence of the magnetic field formed on the surface of the target T1 held by the target holder 91 from the magnet 82 disposed on the back side of the targets T2, T3, T4 held by the target holders 92, 93, 94 is equivalent to the influence received from the magnet 82 arranged on the back side of the targets T1, T3, T4 held by the target holders 91, 93, 94. is there. That is, by arranging the first to fourth target holders 91, 92, 93, and 94 (centers thereof) at the vertices of the virtual rectangle VR, the magnetic fields formed on the surfaces of the targets T1, T3, and T4 are mutually changed. Can be equal. Thereby, the difference in sputtering characteristics that can occur depending on the position of the target to be used can be reduced.
  • the sputtering apparatus 300 of the third embodiment can also be applied to the substrate processing apparatus illustrated in FIG.
  • the controller 500 includes an input unit 500b, a storage unit 500c having a program and data, a processor 500d, and an output unit 500e, and can control the sputtering apparatuses 100, 200, and 300.
  • the controller 500 can control the operations of the sputtering apparatuses 100, 200, and 300 by causing the processor 500 d to read and execute a control program stored in the storage unit 500 c. That is, under the control of the controller 500, the driving unit 110 can be operated to operate the first shutter 111 and the second shutter 112.
  • controller 500 may be provided separately from the sputtering apparatuses 100, 200, and 300, or may be incorporated in the sputtering apparatuses 100, 200, and 300.
  • controller 400 is connected to a power source that controls the power applied to each target provided in the sputtering apparatus 100, 200, 300 (that is, the power applied to each target holder), and supplies power to each target.
  • the drive unit 110 can be controlled.

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Abstract

スパッタリング装置は、シャッターユニットと、複数のターゲットホルダと、基板を保持する面に直交する軸を中心として回転可能な基板ホルダとを備える。前記シャッターユニットは、第1開口と第2開口を有する第1シャッターと、第3開口と第4開口とを有する第2シャッターを含み、前記複数のターゲットホルダは、前記軸を中心とする第1仮想円上に配置され、前記第1仮想円上における前記複数のターゲットホルダの配置間隔は、少なくとも2種類の配置間隔を含む。第2仮想円上における前記第1開口の中心と前記第2開口の中心とを弧の両端とする中心角は、第3仮想円における前記第3開口の中心と前記第4開口の中心とを弧の両端とする中心角と等しく、且つ、前記複数のターゲットホルダのうち前記第1仮想円上における互いの間隔が最も大きい第1ターゲットホルダの中心と第2ターゲットホルダの中心とを弧の両端とする中心角と等しい。

Description

スパッタリング装置および基板処理装置
 本発明は、スパッタリング装置および基板処理装置に関する。
 特許文献1には、搬送チャンバの周囲に複数のスパッタリング装置が配置された構成が記載されている。各スパッタリング装置では、成膜チャンバを構成する容器の天井部に4つのターゲットが配置されている。これらのターゲットと基板ホルダとの間には、二重回転シャッター機構が配置されている。
特開2009-41108号公報
 図20および図21には、等間隔に配置された複数のターゲットと、該複数のターゲットのうちスパッタリングのために使用するターゲットを選択する二重回転シャッター機構とを有するスパッタリング装置が模式的に示されている。なお、図20および図21は、本出願の発明者が作成したものであり、先行技術を構成するものではない。
 図20には、等間隔に配置されたターゲットT1、T2、T3のうち2つのターゲットT1、T3を同時に使ってスパッタリング(同時スパッタリング(Co-sputtering))を行う様子が模式的に示されている。二重回転シャッター機構は、第1シャッターS1および第2シャッターS2を備えている。第1シャッターS1は、2つの開口OP11、OP12を有し、第2シャッターS2は、2つの開口OP21、OP22を有する。
 第1シャッターS1は、2つの開口OP11、OP12がそれぞれターゲットT1、T3に対向するように回転角が制御され、第2シャッターS2は、2つの開口OP21、OP22がそれぞれターゲットT1、T3に対向するように回転角が制御される。ターゲットT1、T3から放射された材料は、第1シャッターS1の開口OP11、OP12および第2シャッターS2の開口OP21、OP22を通過して基板SUBに至り、これによって基板SUBの上に膜が形成される。
 図21には、等間隔に配置されたターゲットT1、T2、T3のうち1のターゲットT1を使ってスパッタリングを行う様子が模式的に示されている。第1シャッターS1は、2つの開口OP11、OP12がそれぞれターゲットT1、T3に対向するように回転角が制御され、第2シャッターS2は、2つの開口OP21、OP22がそれぞれターゲットT2、T1に対向するように回転角が制御される。ターゲットT1から放射された材料は、第1シャッターS1の開口OP11および第2シャッターS2の開口OP22を通過して基板SUBに至り、これによって基板SUBの上に膜が形成される。この際に、矢印21として模式的に示されているように、ターゲットT1から放射された材料は、第1シャッターS1の開口OP11を通過した後に、第1シャッターS1と第2シャッターS2との間を移動し、更に第2シャッターS2の開口OP12を通過してターゲットT3に至り、ターゲットT3の表面に付着しうる。これにより、ターゲットT3が汚染されうる。
 以上のように、複数のターゲットが等間隔に配置された構成において、同時スパッタリングを可能にするために第1シャッターに複数の開口を設けると、1つのターゲットを用いてスパッタリングを行う際に他のターゲットが汚染される可能性がある。
 本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、ターゲットの汚染の低減に有利な技術を提供することを目的とする。
 本発明の第1の側面は、チャンバと、前記チャンバの中で基板を保持可能であり、前記基板を保持する面に直交する軸を中心として回転可能な基板ホルダと、それぞれターゲットを保持するための複数のターゲットホルダとを有するスパッタリング装置に係り、前記スパッタリング装置は、前記複数のターゲットホルダによってそれぞれ保持される複数のターゲットのうちスパッタリングのために使用するターゲットを選択するためのシャッターユニットを備え、前記シャッターユニットは、前記軸を中心として回転可能で前記軸に沿った方向に互いに離隔して配置された第1シャッターおよび第2シャッターを含み、前記複数のターゲットホルダは、前記軸を中心とする第1仮想円上に配置され、前記第1仮想円上における前記複数のターゲットホルダの配置間隔は、少なくとも2種類の配置間隔を含み、
 前記第1シャッターは、第1開口および第2開口を有し、前記第1開口および前記第2開口のそれぞれの中心は、前記軸を中心とする第2仮想円上に配置され、前記第2シャッターは、第3開口および第4開口を有し、前記第3開口および前記第4開口のそれぞれの中心は、前記軸を中心とする第3仮想円上に配置され、前記第1開口および前記第2開口のそれぞれの中心を前記第2仮想円上の弧の両端とする中心角は、前記第3開口および前記第4開口のそれぞれの中心を前記第3仮想円上の弧の両端とする中心角と等しく、且つ、前記複数のターゲットホルダのうち前記第1仮想円上における互いの間隔が最も大きい第1ターゲットホルダおよび第2ターゲットホルダのそれぞれの中心を弧の両端とする中心角と等しい。
 本発明の第2の側面は、基板処理装置に係り、前記基板処理装置は、複数の接続面を有する搬送チャンバと、前記複数の接続面の少なくとも1つに接続されたスパッタリング装置と、を備え、前記スパッタリング装置は、前記第1の側面に係るスパッタリング装置であり、前記複数の接続面のうち互いに隣接する接続面のなす角度が90度より大きい。
 本発明によれば、ターゲットの汚染の低減に有利な技術が提供される。
本発明の第1実施形態のスパッタリング装置の模式的な平面図。 本発明の第1実施形態のスパッタリング装置の模式的な断面図。 第1シャッターの構成例を示す図。 第2シャッターの構成例を示す図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 本発明の第2実施形態のスパッタリング装置の模式的な平面図。 本発明の第2実施形態のスパッタリング装置の模式的な断面図。 第1シャッターの構成例を示す図。 第2シャッターの構成例を示す図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 本発明の第3実施形態のスパッタリング装置の模式的な平面図。 本発明の第3実施形態のスパッタリング装置の模式的な断面図。 第1シャッターおよび第2シャッターの構成例を示す図。 第1シャッターおよび第2シャッターの構成例を示す図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 ターゲット、第1シャッターの開口および第2シャッターの開口の位置関係の制御を例示する図。 本発明の一つの実施形態の基板処理装置の断面図。 等間隔に配置された複数のターゲットと、該複数のターゲットのうちスパッタリングのために使用するターゲットを選択する二重回転シャッター機構とを有するスパッタリング装置を例示する図。 等間隔に配置された複数のターゲットと、該複数のターゲットのうちスパッタリングのために使用するターゲットを選択する二重回転シャッター機構とを有するスパッタリング装置を例示する図。 本発明の一つの実施形態の基板処理装置に備えられたコントローラを説明するための図。
 以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
 図1Aは、本発明の第1実施形態のスパッタリング装置100の模式的な平面図である。図1Bは、図1AのX-X'線におけるスパッタリング装置100の模式的な断面図である。スパッタリング装置100は、チャンバ7と、基板ホルダ108と、複数のターゲットホルダとしての第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93とを有する。
 基板ホルダ108は、チャンバ7の中で基板109を保持可能であり、かつ、基板109の面に直交する軸8を中心として回転可能である。第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93は、それぞれターゲットT1、T2、T3を保持する。ここで、複数のターゲットホルダとしての第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93は、軸8を中心とする第1仮想円VC1に沿って、時計回りに、第1ターゲットホルダ91、第2ターゲットホルダ92、第3ターゲットホルダ93の順に配置されている。
 第1仮想円VC1上における第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93の配置間隔は、少なくとも2種類である。ここで、第1仮想円VC1上における第1ターゲットホルダ91と第2ターゲットホルダ92との配置間隔をD12、第1仮想円VC1上における第2ターゲットホルダ92と第3ターゲットホルダ93との配置間隔をD23、第1仮想円VC1上における第3ターゲットホルダ93と第1ターゲットホルダ91との配置間隔をD31とする。図1Aに示す例では、D12=D31>D23であり、第1仮想円VC1上における第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93の配置間隔は2種類である。D12、D23およびD31が全て異なる場合は、第1仮想円VC1上における第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93の配置間隔は3種類である。
 スパッタリング装置100には、ゲートバルブ6が設けられていて、ゲートバルブ6を介してチャンバ7の内部空間と外部空間との間で基板109が搬送される。
 スパッタリング装置100はまた、第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93によってそれぞれ保持されたターゲットT1、T2、T3のうちスパッタリングのために使用するターゲットを選択するためのシャッターユニットSUを備えている。シャッターユニットSUは、軸8を中心として回転可能な第1シャッター111および第2シャッター112と、第1シャッター111および第2シャッター112を個別に回転させる駆動部110とを含みうる。第1シャッター111および第2シャッター112は、それぞれ2つの開口を有し、2つのターゲットを同時に使ってスパッタリング(同時スパッタリング(Co-sputtering))を行うことができる。
 図2Aに例示されるように、第1シャッター111は、軸8を中心とする第2仮想円VC2上に中心が配置された第1開口H1および第2開口H2を有する。図2Bに例示されるように、第2シャッター112は、軸8を中心とする第3仮想円VC3上に中心が配置された第3開口H3および第4開口H4を有する。駆動部110は、ターゲットT1、T2、T3のうちスパッタリングのために使用するターゲットが、第1シャッター111の開口および第2シャッター112の開口を通して基板109に対して露出するように第1シャッター111および第2シャッター112を駆動する。第1シャッター111および第2シャッター112は、軸8に沿った方向に互いに離隔して配置されうる。第1シャッター111は、ターゲットホルダ91、92、93と第2シャッター112との間に配置されている。
 第1シャッター111の第1開口H1および第2開口H2のそれぞれの中心を第2仮想円VC2上の弧の両端とする中心角αH12は、第2シャッター112の第3開口H3および第4開口H4のそれぞれの中心を第3仮想円VC3上の弧の両端とする中心角αH34と等しく、且つ、複数のターゲットホルダ91、92、93のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92のそれぞれの中心を弧の両端とする中心角と等しい。なお、D12=D31>D23である場合、第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92の他、第3ターゲットホルダ93および第1ターゲットホルダ91も、複数のターゲットホルダ91、92、93のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである。
 ターゲット91、92、93の各々の裏面側には、マグネットユニット80が配置されている。各マグネットユニット80は、マグネトロン放電(例えば、DCマグネトロン放電)を発生させるためのマグネット82と、マグネット82を駆動(例えば、回転駆動)するための駆動部83とを含みうる。各マグネットユニット80はまた、マグネット82とターゲットホルダ(ターゲット)との距離を調整するための距離調整部84を含みうる。
 ターゲットホルダ91、92、93のそれぞれは、基板ホルダ108によって保持される基板109の表面に対してターゲットT1、T2、T3の表面が傾斜した姿勢でターゲットT1、T2、T3を保持するように構成されうる。ここで、ターゲットホルダ91、92、93のそれぞれは、ターゲットT1、T2、T3の表面の法線が基板109の中央方向に向くようにターゲットT1、T2、T3を保持しうる。この場合において、マグネットユニット80は、その上部が軸8から遠ざかるように傾けて配置されうる。
 図19に例示されるように搬送チャンバ400の周囲に多くのスパッタリング装置100を配置するためには、搬送チャンバ400とスパッタリング装置100との間での基板109の搬送方向に直交する方向(以下、「幅方向」という)におけるスパッタリング装置100の寸法を小さくするべきである。前述のように、マグネットユニット80の上部が軸8から遠ざかるようにマグネットユニット80が傾けて配置された場合、マグネットユニット80の上部によってスパッタリング装置100の占有面積が決定されうる。これを考慮すると、第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93を有する構成において、第1ターゲットホルダ91が最もゲートバルブ6に近接するように第1乃至第3ターゲットホルダ91、92、93を配置することが好ましい。
 以下、図3A~図6Cを参照しながら、ターゲットT1、T2、T3、第1シャッター111の開口H1、H2および第2シャッター112の開口H3、H4の位置関係の制御を例示的に説明する。本実施形態に係るスパッタリング装置は基板に向けて各ターゲットが傾けて配置されたものであるが、説明を容易とするため図3A~図6Cでは、ターゲットT1、T2、T3、第1シャッター111の開口H1、H2および第2シャッター112の開口H3、H4を相互に平行に記載している。図6A-図6Cは、第1仮想円VC1に沿ってターゲットT1、T2、T3、第1シャッター111の開口H1、H2、第2シャッター112の開口H3、H4を描いた断面図である。図3A~図6Cに例示される位置関係の制御は、図22に示すコントローラによってなされうる。
 図3A~図6Cにおいて、網掛けで示されたターゲットは、スパッタリングのために使用されているターゲットであり、白抜きの実線又は白抜きの点線で示されたターゲットは、スパッタリングのために使用されていないターゲットである。また、白抜きの実線で示されたターゲットは、第1シャッター111の開口又は第2シャッター112の開口と同じ位置にあるターゲットである。また、白抜きの点線で示されたターゲットは、第1シャッター111の開口および第2シャッター112の開口のいずれとも異なる位置にあるターゲットである。
 図3A、図3Bおよび図6Aには、ターゲットT1、T2、T3のうち1つのターゲットT3がスパッタリングのために使用されている状態が例示されている。ここで、第1シャッター111の第1開口H1がターゲットT2の正面に配置される構成においては、図21を参照して説明したような汚染の問題、具体的には、ターゲットT3から放射された材料が第2開口H2を通過し、その後、第1シャッター111と第2シャッター112との間を移動し、更に第1開口H1を通過してターゲットT2に至り、ターゲットT2を汚染する問題が生じうる。
 しかしながら、第1実施形態では、第1シャッター111の第1開口H1および第2開口H2のそれぞれの中心を第2仮想円VC2上の弧の両端とする中心角αH12は、複数のターゲットホルダ91、92、93のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92のそれぞれの中心を弧の両端とする中心角と等しい。したがって、ターゲットT3のみを使ってスパッタリングを行う場合に、第1シャッター111の第1開口H1は、ターゲットT2の正面からずれた位置(ターゲットT3から遠ざかる方向にずれた位置)に配置され、これによってターゲットT2の汚染が低減される。また、この場合において、第1シャッター111の第1開口H1は、ターゲットT1、T2、T3のいずれの正面からもずれた位置に配置される。
 図4A、図4Bおよび図6Bには、ターゲットT1、T2、T3のうち1つのターゲットT2がスパッタリングのために使用されている状態が例示されている。ターゲットT2のみを使ってスパッタリングを行う際は、第1シャッター111の第1開口H1は、ターゲットT2の正面に配置され、第2開口H2は、ターゲットT1の正面からずれた位置(ターゲットT2から遠ざかる方向にずれた位置)に配置され、これによってターゲットT1の汚染が低減される。
 図5A、図5Bおよび図6Cには、ターゲットT1、T2、T3、T4のうちターゲットT1、T2がスパッタリングのために同時に使用されている状態(即ち、同時スパッタリングがなされている状態)が例示されている。
 図19には、1又は複数のスパッタリング装置100が搬送チャンバ400の周囲に配置されて構成された基板処理装置が例示されている。搬送チャンバ400は、複数の接続面401を有する。複数の接続面401の少なくとも1つには、スパッタリング装置100が接続されている。搬送チャンバ400とスパッタリング装置100とは、ゲートバルブ6を介して接続されている。複数の接続面401のうち互いに隣接する接続面401のなす角度Aは90度より大きいことが好ましく、これにより、より多くのスパッタリング装置100を搬送チャンバ400の周囲に配置することができる。
 以下、本発明の第2実施形態を説明する。なお、第2実施形態として言及しない事項は、矛盾しない限り、第1実施形態に従いうる。図7Aは、本発明の2実施形態のスパッタリング装置200の模式的な平面図である。図7Bは、図7AのX-X'線におけるスパッタリング装置200の模式的な断面図である。スパッタリング装置200は、チャンバ7と、基板ホルダ108と、複数のターゲットホルダとしての第1乃至第5ターゲットホルダ91、92、93、94、95とを有する。
 基板ホルダ108は、チャンバ7の中で基板109を保持可能であり、かつ、基板109の面に直交する軸8を中心として回転可能である。第1乃至第5ターゲットホルダ91、92、93、94、95は、それぞれターゲットT1、T2、T3、T4、T5を保持する。ここで、複数のターゲットホルダとしての第1乃至第5ターゲットホルダ91、92、93、94、95は、軸8を中心とする第1仮想円VC1に沿って、時計回りに、第1ターゲットホルダ91、第2ターゲットホルダ92、第3ターゲットホルダ93、第4ターゲットホルダ94、第5ターゲットホルダ95の順に配置されている。
 第1仮想円VC1上における第1乃至第5ターゲットホルダ91、92、93、94、95の配置間隔は少なくとも2種類である。ここで、第1仮想円VC1上における第1ターゲットホルダ91と第2ターゲットホルダ92との配置間隔をD12、第1仮想円VC1上における第2ターゲットホルダ92と第3ターゲットホルダ93との配置間隔をD23、第1仮想円VC1上における第3ターゲットホルダ93と第4ターゲットホルダ94との配置間隔をD34、第1仮想円VC1上における第4ターゲットホルダ94と第5ターゲットホルダ95との配置間隔をD45、第1仮想円VC1上における第5ターゲットホルダ95と第1ターゲットホルダ91との配置間隔をD51とする。
 図7Aに示す例では、D12=D51>D23=D34=D45であり、第1仮想円VC1上における第1乃至第5ターゲットホルダ91、92、93、94、95の配置間隔は2種類である。D12、D23、D34、D45、D51が全て異なる場合は、第1仮想円VC1上における第1乃至第5ターゲットホルダ91、92、93、94、95の配置間隔は5種類である。
 スパッタリング装置200には、ゲートバルブ6が設けられていて、ゲートバルブ6を介してチャンバ7の内部空間と外部空間との間で基板109が搬送される。
 スパッタリング装置200はまた、第1乃至第5ターゲットホルダ91、92、93、94、95によってそれぞれ保持されたターゲットT1、T2、T3、T4、T5のうちスパッタリングのために使用するターゲットを選択するためのシャッターユニットSUを備えている。シャッターユニットSUは、軸8を中心として回転可能な第1シャッター111および第2シャッター112と、第1シャッター111および第2シャッター112を個別に回転させる駆動部110とを含みうる。第1シャッター111および第2シャッター112は、それぞれ2つの開口を有し、2つのターゲットを同時に使ってスパッタリング(同時スパッタリング(Co-sputtering))を行うことができる。
 図8Aに例示されるように、第1シャッター111は、軸8を中心とする第2仮想円VC2上に中心が配置された第1開口H1および第2開口H2を有する。図8Bに例示されるように、第2シャッター112は、軸8を中心とする第3仮想円VC3上に中心が配置された第3開口H3および第4開口H4を有する。駆動部110は、ターゲットT1、T2、T3、T4、T5のうちスパッタリングのために使用するターゲットが、第1シャッター111の開口および第2シャッター112の開口を通して基板109に対して露出するように第1シャッター111および第2シャッター112を駆動する。第1シャッター111および第2シャッター112は、軸8に沿った方向に互いに離隔して配置されうる。第1シャッター111は、ターゲットホルダ91、92、93、94、95と第2シャッター112との間に配置されている。
 第1シャッター111の第1開口H1および第2開口H2のそれぞれの中心を第2仮想円VC2上の弧の両端とする中心角αH12は、第2シャッター112の第3開口H3および第4開口H4のそれぞれの中心を第3仮想円VC3上の弧の両端とする中心角αH34と等しく、且つ、複数のターゲットホルダ91、92、93、94、95のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92のそれぞれの中心を弧の両端とする中心角と等しい。なお、D12=D51>D23=D34=D45である場合、第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92の他、第5ターゲットホルダ95および第1ターゲットホルダ91も、複数のターゲットホルダ91、92、93、94、95のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである。
 以下、図9A~図12Cを参照しながら、ターゲットT1、T2、T3、T4、T5、第1シャッター111の開口H1、H2および第2シャッター112の開口H3、H4の位置関係の制御を例示的に説明する。図12A-図12Cは、第1仮想円VC1に沿ってターゲットT1、T2、T3、T4、T5、第1シャッター111の開口H1、H2、第2シャッター112の開口H3、H4を描いた断面図である。図9A~図12Cに例示される位置関係の制御は、図22に示すコントローラによってなされうる。
 図9A~図12Cにおいて、網掛けで示されたターゲットは、スパッタリングのために使用されているターゲットであり、白抜きの実線又は白抜きの点線で示されたターゲットは、スパッタリングのために使用されていないターゲットである。また、白抜きの実線で示されたターゲットは、第1シャッター111の開口又は第2シャッター112の開口と同じ位置にあるターゲットである。また、白抜きの点線で示されたターゲットは、第1シャッター111の開口および第2シャッター112の開口のいずれとも異なる位置にあるターゲットである。
 図9A、図9Bおよび図12Aには、ターゲットT1、T2、T3、T4、T5のうち1つのターゲットT2がスパッタリングのために使用されている状態が例示されている。ここで、第1シャッター111の第2開口H2がターゲットT3の正面に配置される構成においては、図21を参照して説明したような汚染の問題、具体的には、ターゲットT2から放射された材料が第1開口H1を通過し、その後、第1シャッター111と第2シャッター112との間を移動し、更に第2開口H2を通過してターゲットT3に至り、ターゲットT3を汚染する問題が生じうる。
 しかしながら、第2実施形態では、第1シャッター111の第1開口H1および第2開口H2のそれぞれの中心を第2仮想円VC2上の弧の両端とする中心角αH12は、複数のターゲットホルダ91、92、93、94、95のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92のそれぞれの中心を弧の両端とする中心角と等しい。したがって、ターゲットT2のみを使ってスパッタリングを行う場合に、第1シャッター111の第2開口H2は、ターゲットT3の正面からずれた位置(ターゲットT2から遠ざかる方向にずれた位置)に配置され、これによってターゲットT3の汚染が低減される。また、この場合において、第1シャッター111の第2開口H2は、ターゲットT1、T2、T3、T4、T5のいずれの正面からもずれた位置に配置される。
 図10A、図1Bおよび図12Bには、ターゲットT1、T2、T3、T4、T5のうち1つのターゲットT5がスパッタリングのために使用されている状態が例示されている。ターゲットT5のみを使ってスパッタリングを行う際は、第1シャッター111の第2開口H2は、ターゲットT5の正面に配置され、第1開口H1は、ターゲットT4の正面からずれた位置(ターゲットT5から遠ざかる方向にずれた位置)に配置され、これによってターゲットT4の汚染が低減される。
 一方で、第4開口H4はターゲットT1の正面に位置しているものの、シャッター111が存在するため、ターゲットT1が第4開口H4を通して汚染される可能性は低い。即ち、ターゲットT5をスパッタリングのために使用する際に、ターゲット側に設けられたシャッター111においてターゲットT5と対向していない第1開口H1を他のターゲットT1、T2、T3、T4のいずれの正面からもずれた位置に配置するようにシャッター111を制御し、第1開口H1とシャッター112の開口H3、H4とが対向しないようにシャッター112を制御することで、スパッタリングに使用していないターゲットの汚染を低減することができる。
 図11A、図11Bおよび図12Cには、ターゲットT1、T2、T3、T4、T5のうちターゲットT1、T2がスパッタリングのために同時に使用されている状態(即ち、同時スパッタリングがなされている状態)が例示されている。
 第2実施形態のスパッタリング装置200もまた、図19に例示される基板処理装置に適用されうる。
 以下、本発明の第3実施形態を説明する。なお、第3実施形態として言及しない事項は、矛盾しない限り、第1又は第2実施形態に従いうる。図13A、図13Bは、本発明の3実施形態のスパッタリング装置300の模式的な平面図、断面図である。スパッタリング装置300は、チャンバ7と、基板ホルダ108と、複数のターゲットホルダとしての第1乃至第4ターゲットホルダ91、92、93、94とを有する。第1乃至第3実施形態を通して、ターゲットホルダの個数が3以上である例が説明されている。
 基板ホルダ108は、チャンバ7の中で基板109を保持可能であり、かつ、基板109の面に直交する軸8を中心として回転可能である。第1乃至第4ターゲットホルダ91、92、93、94は、それぞれターゲットT1、T2、T3、T4を保持する。ここで、複数のターゲットホルダとしての第1乃至第4ターゲットホルダ91、92、93、94は、軸8を中心とする第1仮想円VC1に沿って、時計回りに、第1ターゲットホルダ91、第2ターゲットホルダ92、第3ターゲットホルダ93、第4ターゲットホルダ94の順に配置されている。
 第1仮想円VC1上における第1乃至第4ターゲットホルダ91、92、93、94の配置間隔は、少なくとも2種類である。ここで、第1仮想円VC1上における第1ターゲットホルダ91と第2ターゲットホルダ92との配置間隔をD12、第1仮想円VC1上における第2ターゲットホルダ92と第3ターゲットホルダ93との配置間隔をD23、第1仮想円VC1上における第3ターゲットホルダ93と第4ターゲットホルダ94との配置間隔をD34、第1仮想円VC1上における第4ターゲットホルダ94と第1ターゲットホルダ91との配置間隔をD41とする。
 図13Aに示す例では、D12=D34>D23=D41であり、第1仮想円VC1上における第1乃至第4ターゲットホルダ91、92、93、94の配置間隔は2種類である。D12、D23、D34、D45が全て異なる場合は、第1仮想円VC1上における第1乃至第4ターゲットホルダ91、92、93、94の配置間隔は4種類である。
 スパッタリング装置300には、ゲートバルブ6が設けられていて、ゲートバルブ6を介してチャンバ7の内部空間と外部空間との間で基板109が搬送される。
 スパッタリング装置300はまた、第1乃至第4ターゲットホルダ91、92、93、94によってそれぞれ保持されたターゲットT1、T2、T3、T4のうちスパッタリングのために使用するターゲットを選択するためのシャッターユニットSUを備えている。シャッターユニットSUは、軸8を中心として回転可能な第1シャッター111および第2シャッター112と、第1シャッター111および第2シャッター112を個別に回転させる駆動部110とを含みうる。第1シャッター111および第2シャッター112は、それぞれ2つの開口を有し、2つのターゲットを同時に使ってスパッタリング(同時スパッタリング(Co-sputtering))を行うことができる。
 図14Aに例示されるように、第1シャッター111は、軸8を中心とする第2仮想円VC2上に中心が配置された第1開口H1および第2開口H2を有する。図14Bに例示されるように、第2シャッター112は、軸8を中心とする第3仮想円VC3上に中心が配置された第3開口H3および第4開口H4を有する。駆動部110は、ターゲットT1、T2、T3、T4のうちスパッタリングのために使用するターゲットが、第1シャッター111の開口および第2シャッター112の開口を通して基板109に対して露出するように第1シャッター111および第2シャッター112を駆動する。第1シャッター111および第2シャッター112は、軸8に沿った方向に互いに離隔して配置されうる。第1シャッター111は、ターゲットホルダ91、92、93、94と第2シャッター112との間に配置されている。
 第1シャッター111の第1開口H1および第2開口H2のそれぞれの中心を第2仮想円VC2上の弧の両端とする中心角αH12は、第2シャッター112の第3開口H3および第4開口H4のそれぞれの中心を第3仮想円VC3上の弧の両端とする中心角αH34と等しく、且つ、複数のターゲットホルダ91、92、93、94のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92のそれぞれの中心を弧の両端とする中心角と等しい。なお、D12=D34>D23=D41である場合、第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92の他、第3ターゲットホルダ93および第4ターゲットホルダ94も、複数のターゲットホルダ91、92、93、94のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである。
 以下、図15A~図18Cを参照しながら、ターゲットT1、T2、T3、T4、第1シャッター111の開口H1、H2および第2シャッター112の開口H3、H4の位置関係の制御を例示的に説明する。図18A-図18Cは、第1仮想円VC1に沿ってターゲットT1、T2、T3、T4、第1シャッター111の開口H1、H2、第2シャッター112の開口H3、H4を描いた断面図である。図15A~図18Cに例示される位置関係の制御は、図22に示すコントローラによってなされうる。
 図15A~図18Cにおいて、網掛けで示されたターゲットは、スパッタリングのために使用されているターゲットであり、白抜きの実線又は白抜きの点線で示されたターゲットは、スパッタリングのために使用されていないターゲットである。また、白抜きの実線で示されたターゲットは、第1シャッター111の開口又は第2シャッター112の開口と同じ位置にあるターゲットである。また、白抜きの点線で示されたターゲットは、第1シャッター111の開口および第2シャッター112の開口のいずれとも異なる位置にあるターゲットである。
 図15A、図15Bおよび図18Aには、ターゲットT1、T2、T3、T4、T5のうち1つのターゲットT1がスパッタリングのために使用されている状態が例示されている。ここで、第1シャッター111の第1開口H1がターゲットT4の正面に配置される構成においては、図21を参照して説明したような汚染の問題、具体的には、ターゲットT2から放射された材料が第2開口H2を通過し、その後、第1シャッター111と第2シャッター112との間を移動し、更に第1開口H1を通過してターゲットT4に至り、ターゲットT4を汚染する問題が生じうる。
 しかしながら、第3実施形態では、第1シャッター111の第1開口H1および第2開口H2のそれぞれの中心を第2仮想円VC2上の弧の両端とする中心角αH12は、複数のターゲットホルダ91、92、93、94のうち第1仮想円VC1上における互いの間隔が最も大きい2つのターゲットである第1ターゲットホルダ91および第2ターゲットホルダ92のそれぞれの中心を弧の両端とする中心角と等しい。したがって、ターゲットT1のみを使ってスパッタリングを行う場合に、第1シャッター111の第1開口H1は、ターゲットT4の正面からずれた位置(ターゲットT1から遠ざかる方向にずれた位置)に配置され、これによってターゲットT3の汚染が低減される。また、この場合において、第1シャッター111の第1開口H1は、ターゲットT1、T2、T3、T4のいずれの正面からもずれた位置に配置される。
 図16A、図16Bおよび図18Bには、ターゲットT1、T2、T3、T4のうち1つのターゲットT4がスパッタリングのために使用されている状態が例示されている。ターゲットT4のみを使ってスパッタリングを行う際は、第1シャッター111の第1開口H1は、ターゲットT4の正面に配置され、第2開口H2は、ターゲットT1の正面からずれた位置(ターゲットT4から遠ざかる方向にずれた位置)に配置され、これによってターゲットT1の汚染が低減される。一方で、第3開口H3はターゲットT3の正面に位置しているものの、シャッター111が存在するため、ターゲットT3が第3開口H3を通して汚染される可能性は低い。即ち、ターゲットT4をスパッタリングのために使用する際に、ターゲット側に設けられたシャッター111においてターゲットT4と対向していない第2開口H2を他のターゲットT1、T2、T3のいずれの正面からもずれた位置に配置するようにシャッター111を制御し、第2開口H2とシャッター112の開口H3、H4が対向しないようにシャッター112を制御することで、スパッタリングに使用していないターゲットの汚染を低減することができる。
 図17A、図17Bおよび図18Cには、ターゲットT1、T2、T3、T4のうちターゲットT1、T2がスパッタリングのために同時に使用されている状態(即ち、同時スパッタリングがなされている状態)が例示されている。
 図19に例示されるように搬送チャンバ400の周囲に多くのスパッタリング装置300を配置するためには、幅方向におけるスパッタリング装置300の寸法を小さくするべきである。前述のように、マグネットユニット80の上部が軸8から遠ざかるようにマグネットユニット80が傾けて配置された場合、マグネットユニット80の上部によってスパッタリング装置100の占有面積が決定されうる。これを考慮すると、幅方向におけるスパッタリング装置100の寸法を小さくするためには、ターゲットホルダ91、92、93、94は、幅方向に圧縮されて配置されるべきである。
 そこで、第3実施形態では、第1乃至第4のターゲットホルダ91、92、93、94(の中心)は、軸8を中心とする1つの仮想円VC上、かつ、長辺LS及び短辺SSを有し仮想円VCに内接する仮想長方形VRの頂点上に配置され、第1ターゲットホルダ91および第4ターゲットホルダ94(の中心)は、仮想長方形VRの1つの短辺SSを定める2つの頂点にそれぞれ配置され、かつ、ゲートバルブ6までの距離が第2ターゲットホルダ92および第3ターゲットホルダ93からゲートバルブ6までの距離より小さい。ここで、第1ターゲットホルダ91および第4ターゲットホルダ94は、ゲートバルブ6までの距離が互いに等しいことが好ましい。
 上記の配置によれば、ターゲットホルダ91、92、93、94が幅方向に圧縮されて配置され、これによって幅方向におけるスパッタリング装置100の寸法を小さくすることができる。これは、搬送チャンバの周囲により多くのスパッタリング装置100を配置することを可能にする。また、上記の配置によれば、第1乃至第4のターゲットホルダ91、92、93、94によってそれぞれ保持されるターゲットT1、T2、T3、T4の表面に形成される磁場は、相互に等しくなる。例えば、ターゲットホルダ91によって保持されたターゲットT1の表面に形成される磁場がターゲットホルダ92、93、94によって保持されたターゲットT2、T3、T4の裏面側に配置されたマグネット82から受ける影響と、ターゲットホルダ92によって保持されたターゲットT2の表面に形成される磁場がターゲットホルダ91、93、94によって保持されたターゲットT1、T3、T4の裏面側に配置されたマグネット82から受ける影響とは等価である。即ち、第1乃至第4のターゲットホルダ91、92、93、94(の中心)を仮想長方形VRの頂点に配置することによって、ターゲットT1、T3、T4の表面にそれぞれ形成される磁場を相互に等しくすることができる。これにより、使用するターゲットの位置によって生じうるスパッタリング特性の差を低減することができる。
 第3実施形態のスパッタリング装置300もまた、図19に例示される基板処理装置に適用されうる。
 上述した第1乃至第3の実施形態のスパッタリング装置100、200、300に適用可能なコントローラ500の構成について図22を用いて説明する。コントローラ500は、入力部500b、プログラム及びデータを有する記憶部500c、プロセッサ500d及び出力部500eを備えており、スパッタリング装置100、200、300を制御しうる。コントローラ500は、プロセッサ500dが、記憶部500cに格納された制御プログラムを読み出して実行することで、スパッタリング装置100、200、300の動作を制御しうる。すなわち、コントローラ500による制御によって、駆動部110を動作させ、第1シャッター111および第2シャッター112の動作を行いうる。なお、コントローラ500はスパッタリング装置100、200、300と別個に設けても良いし、スパッタリング装置100、200、300に内蔵しても良い。さらに、コントローラ400はスパッタリング装置100、200、300に備えられた各ターゲットに印加される電力(即ち各ターゲットホルダに印加される電力)を制御する電源に接続され、各々のターゲットへの電力供給に併せて駆動部110を制御しうる。
 本願は、2012年11月30日提出の日本国特許出願特願2012-263649を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (7)

  1.  チャンバと、前記チャンバの中で基板を保持可能であり、前記基板を保持する面に直交する軸を中心として回転可能な基板ホルダと、それぞれターゲットを保持するための複数のターゲットホルダとを有するスパッタリング装置であって、
     前記複数のターゲットホルダによってそれぞれ保持される複数のターゲットのうちスパッタリングのために使用するターゲットを選択するためのシャッターユニットを備え、
     前記シャッターユニットは、前記軸を中心として回転可能で前記軸に沿った方向に互いに離隔して配置された第1シャッターおよび第2シャッターを含み、
     前記複数のターゲットホルダは、前記軸を中心とする第1仮想円上に配置され、前記第1仮想円上における前記複数のターゲットホルダの配置間隔は、少なくとも2種類の配置間隔を含み、
     前記第1シャッターは、第1開口および第2開口を有し、前記第1開口および前記第2開口のそれぞれの中心は、前記軸を中心とする第2仮想円上に配置され、前記第2シャッターは、第3開口および第4開口を有し、前記第3開口および前記第4開口のそれぞれの中心は、前記軸を中心とする第3仮想円上に配置され、
     前記第1開口および前記第2開口のそれぞれの中心を前記第2仮想円上の弧の両端とする中心角は、前記第3開口および前記第4開口のそれぞれの中心を前記第3仮想円上の弧の両端とする中心角と等しく、且つ、前記複数のターゲットホルダのうち前記第1仮想円上における互いの間隔が最も大きい第1ターゲットホルダおよび第2ターゲットホルダのそれぞれの中心を弧の両端とする中心角と等しい、
     ことを特徴とするスパッタリング装置。
  2.  前記第1シャッターは、前記複数のターゲットホルダと前記第2シャッターとの間に配置され、
     前記複数のゲットホルダによってそれぞれ保持される前記複数のターゲットのうち1つのターゲットのみを使ってスパッタリングを行う場合に、前記第1シャッターは、前記第1開口および前記第2開口のうちの一方は前記1つのターゲットの正面に配置され、他方は前記複数のターゲットのいずれの正面からもずれた位置に配置されるように制御される、
     ことを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装置。
  3.  前記チャンバにはゲートバルブが設けられていて、前記ゲートバルブを介して前記チャンバの内部空間と外部空間との間で前記基板が搬送され、
     前記複数のターゲットホルダの個数は、3個以上であり、前記複数のターゲットホルダのうち前記第1ターゲットホルダが最も前記ゲートバルブに近接するように前記複数のターゲットホルダが配置されている、
     ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスパッタリング装置。
  4.  前記チャンバにはゲートバルブが設けられていて、前記ゲートバルブを介して前記チャンバの内部空間と外部空間との間で前記基板が搬送され、
     前記複数のターゲットホルダは、前記第1ターゲットホルダおよび前記第2ターゲットホルダのほか、第3ターゲットホルダおよび第4ターゲットホルダからなり、前記第1仮想円に沿って、前記第1ターゲットホルダ、前記第2ターゲットホルダ、前記第3ターゲットホルダ、前記第4ターゲットホルダの順に配置され、
     前記第1仮想円上における前記第1ターゲットホルダと前記第4ターゲットホルダとの間隔は、前記第1仮想円上における前記第1ターゲットホルダと前記第2ターゲットホルダとの間隔より小さく、
     前記第1ターゲットホルダおよび前記第4ターゲットホルダは、前記ゲートバルブまでの距離が前記第2ターゲットホルダおよび前記第3ターゲットホルダから前記ゲートバルブまでの距離より小さい、
     ことを特徴とする請求項1又は2に記載のスパッタリング装置。
  5.  前記第1乃至第4ターゲットホルダは、長辺及び短辺を有し前記第1仮想円に内接する仮想長方形の頂点上に配置されている、
     ことを特徴とする請求項4に記載のスパッタリング装置。
  6.  前記第1ターゲットホルダおよび前記第4ターゲットホルダは、前記ゲートバルブまでの距離が互いに等しい、
     ことを特徴とする請求項4又は5に記載のスパッタリング装置。
  7.  複数の接続面を有する搬送チャンバと、
     前記複数の接続面の少なくとも1つに接続されたスパッタリング装置と、を備え、
     前記スパッタリング装置は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のスパッタリング装置であり、
     前記複数の接続面のうち互いに隣接する接続面のなす角度が90度より大きい、
     ことを特徴とする基板処理装置。
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