JP2006009114A

JP2006009114A - 成膜装置及び成膜方法

Info

Publication number: JP2006009114A
Application number: JP2004190653A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Tsunoda; 治彦角田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】広い範囲で所望の厚さの薄膜を形成することができる成膜装置及び成膜方法を提供する。
【解決手段】ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂ上に薄膜を形成する成膜装置において、ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂと対向するように配置されたターゲット５０に対してガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂを所定角度傾ける外側保持枠１９５Ａ，１９５Ｂを採用した。外側保持枠１９５Ａ，１９５Ｂはガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂとガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂを支持するための基板ホルダ１４０との間に配置され、ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂの一辺を持ち上げる。
【選択図】図３

Description

この発明は成膜装置及び成膜方法に関する。

従来の成膜装置として、真空容器と、回転体と、この回転体の円盤状部分に設けられた穴と、ベアリングボール等を介して回転体に結合された基板ホルダと、真空容器の下部に配置され、基板ホルダに保持される基板と対向可能に配置されたターゲットとを備えるものがある(特開２００３−１８３８２１号公報参照)。

基板ホルダは中空円筒体であり、その中心軸周りに回転可能である。基板ホルダの下部に形成された保持部によって基板が保持されている。

真空容器内を真空にしてアルゴンと酸素との混合ガスを真空容器内に導入し、ターゲット側にマイナスの高ＤＣ電圧加えると、アルゴンガスがプラスイオン化する。アルゴンのプラスイオンが高速でターゲットに衝突すると、ターゲット内のターゲット原子がアルゴンイオンに反跳されてターゲットから飛び出す。基板がターゲットの直上に位置している場合、飛び出したターゲット原子が基板の表面に付着し、薄膜が成長する。
特開２０００−１８３８２１号公報

ところで、成膜装置では基板に形成される薄膜の膜厚を均一にするため、面内分布補正板が通常基板とターゲットとの間に配置される。面内分布補正板は対向する長手方向の辺がそれぞれ円弧部を有する帯状の板である。

面内分布補正板の円弧部は予め設計された形状に機械加工される。

しかし、フライス盤等による機械加工によって０．１ｍｍ以下の機械的精度で面一板の円弧部を加工するのは難しく、加工誤差が発生し易い。薄膜の膜厚の精度はこの面内分布補正板の加工誤差に左右され、薄膜を設計値に対して０．２％以下の誤差で製造することは難しい。

そのため、基板上に狭い範囲でしか所望の厚さの薄膜を形成することができないという問題がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は広い範囲で所望の厚さの薄膜を形成することができる成膜装置及び成膜方法を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、基板上に薄膜を形成する成膜装置において、前記基板と対向するように配置されたターゲットに対して前記基板を所定角度傾ける基板傾斜手段を備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の成膜装置において、前記基板傾斜手段は、前記基板とこの基板を支持するための基板ホルダとの間に配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の成膜装置において、前記基板傾斜手段は、前記基板を保持する内側保持枠と、前記基板ホルダに支持され、前記内側保持枠を保持する外側保持枠とで構成され、前記外側保持枠の下面に対してその上面が傾斜していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３記載の成膜装置において、前記所定角度が０〜２°であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、基板上に薄膜を形成する成膜方法において、前記基板と対向するように配置されたターゲットに対して前記基板を所定角度傾けて成膜することを特徴とする成膜方法。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の成膜方法において、前記所定角度が０〜２°であることを特徴とする。

この発明の成膜装置及び方法によれば、広い範囲で所望の厚さの薄膜を形成することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の一実施形態に係るスパッタリング成膜装置の概念図である。

この成膜装置は、真空容器１０と第１の回転体１２０と基板ホルダ１４０とターゲット５０とを備えている。

第１の回転体１２０は円盤状の円盤部２１と円筒状の回転軸２２とで構成されている。第１の回転体１２０の回転軸２２は真空容器１０に軸受１１を介して取り付けられている。第１の回転体１２０は回転軸２２を中心として回転する。

第１の回転体１２０の回転軸２２内には軸受１２を介して第２の回転体３０の回転軸３２が回転可能に収容されている。第１の回転体１２０の回転中心と第２の回転体３０の回転中心とは一致している。なお、第２の回転体３０は回転軸３２とこの回転軸３２の一端に設けられた円盤部３１とで構成されている。円盤部３１の外周面には歯車３２ａが形成されている。第２の回転体３０の回転軸３２には図示しないモータの回転軸が結合されている。

第１の回転体１２０の円盤部２１には複数の円形の穴１２１が形成されている。穴１２１を囲むように環状の支持台１５０が第１の回転体１２０に取り付けられている。

支持台１５０にベアリングボール１５１を介して回転ギヤ１８０が回転可能に支持されている。回転ギヤ１８０は第２の回転体３０の円盤部３１の外周面に形成された歯車３２ａと噛み合っている。

基板ホルダ１４０は回転ギヤ１８０の内周縁に支持されている。

複数のターゲット５０が真空容器１０の下面に配置されている。ターゲット５０は回転体１２０，３０の回転中心に対して対称の位置にある。回転体１２０を回転させたとき、基板ホルダ１４０に保持されたガラス基板（基板）１６０Ａ，１６０Ｂとターゲット５０とが対向する。なお、ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂとターゲット５０との間にはガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂに形成される薄膜を均一にするための面内分布補正板７０が配置されている。

真空容器１０の上面には真空容器１０内のガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂの温度を制御するためのヒータ８０が設けられている。

図２はこの発明の一実施形態に係る成膜装置の基板ホルダの平面図、図３はその断面図、図４はその部分拡大図である。

基板ホルダ１４０は中空円筒体１４１と円板部１４５とを有する。円筒体１４１の上端には半径方向外側へ突出する鍔部１４２が形成されている。

円筒体１４１の下端には半径方向内側へ突出する保持部１４３が設けられ、保持部１４３に円板部１４５が保持されている。円板部１４５には穴１４６，１４７が設けられている。穴１４６，１４７は同一円周上に位置している。

この穴１４６，１４７にはスパッタ物質の付着を行う対象であるガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂを保持する内側保持枠１９０Ａ，１９０Ｂが外側保持枠１９５Ａ，１９５Ｂを介して嵌合している。内側保持枠１９０Ａ，１９０Ｂと外側保持枠１９５Ａ，１９５Ｂとで基板傾斜手段が構成される。

内側保持枠１９０Ａ，１９０Ｂは矩形の枠であり、上端の周縁部には外方（枠の外側）へ突出する鍔部１９１Ａ，１９１Ｂが形成されている。

内側保持枠１９０Ａ，１９０Ｂの鍔部１９１Ａ，１９１Ｂが外側保持枠１９５Ａ，１９５Ｂに保持される。内側保持枠１９０Ａ，１９０Ｂの下端の周縁部には内方（枠の内側）へ突出する保持部１９２Ａ，１９２Ｂが形成されている。内側保持枠１９０Ａ，１９０Ｂの保持部１９２Ａ，１９２Ｂによってガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂが保持される。ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂはターゲット５０の表面に対して０〜２°程度傾いている。図４においてｘがガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂの傾斜角度を示す。

モータを回転させると第２の回転体３０が回転し、その回転力は回転ギヤ１８０に伝わる。これによって基板ホルダ１４０が回転し、基板ホルダ１４０に保持されているガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂも回転する。

なお、面内分布補正板７０は補正板保持棒７１に取り付けられている(図３、図４参照)。
図５は外側保持枠の斜視図である。

外側保持枠１９５Ａと外側保持枠１９５Ｂとは同一形状であるので、外側保持枠１９５Ａだけを説明する。

外側保持枠１９５Ａは矩形の枠である。外側保持枠１９５Ａは側壁１９６，１９７，１９８，１９９で構成されている。側壁１９６と側壁１９７との高さは異なる（側壁１９６は側壁１９７より低い）。

側壁１９８と側壁１９９との形状、高さは同じである。側壁１９８，１９９の上面は側壁１９７から側壁１９６へ向かって下り傾斜する。

したがって、内側保持枠１９０Ａ，１９０Ｂを外側保持枠１９５Ａ，１９５Ｂが支持したとき、ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂは傾く。

成膜は以下のように行われる。

真空容器１０内を真空にしてアルゴンと酸素との混合ガスを真空容器内に導入し、ターゲット５０側にマイナスの高ＤＣ電圧加えると、アルゴンガスがプラスイオン化する。アルゴンのプラスイオンが高速でターゲット５０に衝突すると、ターゲット５０内のターゲット原子がアルゴンイオンに反跳されてターゲット５０から飛び出す。ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂがターゲット５０の直上に位置している場合、飛び出したターゲット原子がガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂの表面に付着して薄膜が成長する。

このとき、ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂ上に広い範囲で所望の厚さの薄膜が形成されるが、その範囲は従来例に比べて３倍程度であった。

この実施形態によれば、面内分布補正板の加工誤差があったとしても、広い範囲で所望の厚さの薄膜を形成することができる。

なお、上記実施形態では外側保持枠１９５Ａを矩形の枠としたが、ガラス基板１６０Ａを傾けることができれば、例えば側壁１９８，１９９だけ、又は側壁１９６，１９７だけでガラス基板１６０Ａを支持するようにしてもよい。すなわち、基板傾斜手段の形状、構造を問わず、ガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂを傾けて成膜することに特徴がある。

図６は基板傾斜手段の第１の変形例に係る斜視図である。

この第１の変形例では保持枠２９０が基板傾斜手段を構成する。この保持枠２９０は矩形の枠である。

保持枠２９０は側壁２９１，２９２，２９３，２９４で構成されている。側壁２９１と側壁２９２とは同じ大きさである。

側壁２９１の上端には鍔部２９１Ａが形成されている。また、側壁２９２の上端には鍔部２９２Ａが形成されている。鍔部２９１Ａの高さ方向の寸法はａ１であり、鍔部２９２Ａの高さ方向の寸法はｂ１である（ａ１＞ｂ１）。

保持枠２９０の鍔部２９１Ａ，２９２Ａは円板部１４５に保持される。なお、図６では見えないが、保持枠２９０の下端の周縁部にはガラス基板１６０Ａ，１６０Ｂを保持するための内方へ突出する保持部が形成されている。

したがって、保持枠２９０を円板部１４５が支持したとき、ガラス基板１６０Ａ（１６０Ｂ）はターゲット５０に対して所定角度だけ傾く。

この変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を奏するとともに、保持枠２９０が２部品で構成されていないので、部品点数を削減することができる。

図７は基板傾斜手段の第２の変形例に係る斜視図である。

この第２の変形例では保持枠３９０が基板傾斜手段を構成する。この保持枠３９０は矩形の枠である。

保持枠３９０は側壁３９１，３９２，３９３，３９４で構成されている。側壁３９１の高さａ２は側壁３９２の高さｂ２より小さい（ａ２＜ｂ２）。

側壁３９３と側壁３９４とは同じ大きさである。側壁３９３，３９４の上面は側壁３９２から側壁３９１へ向かって下り傾斜する。

側壁３９１，３９２，３９３，３９４の上端には全周に亘って鍔部３９５が形成されている。保持枠３９０の鍔部３９５は円板部１４５に保持される。

なお、図７では見えないが、保持枠３９０の下端の周縁部にはガラス基板１６０Ａ（１６０Ｂ）を保持するための内方へ突出する保持部が形成されている。

したがって、保持枠３９０を円板部１４５が支持したとき、ガラス基板１６０Ａ（１６０Ｂ）はターゲット５０に対して所定角度だけ傾く。

この変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を奏する。

図１はこの発明の一実施形態に係るスパッタリング成膜装置の概念図である。図２はこの発明の一実施形態に係る成膜装置の基板ホルダの平面図である。図３はその断面図である。図４はその部分拡大図である。図５は外側保持枠の斜視図である。図６は基板傾斜手段の第１の変形例に係る斜視図である。図７は基板傾斜手段の第２の変形例に係る斜視図である。

符号の説明

５０ターゲット
６０,１６０Ａ，１６０Ｂガラス基板（基板）
１４０基板ホルダ
１９０Ａ，１９０Ｂ内側保持枠
１９５Ａ，１９５Ｂ外側保持枠
２９０，３９０保持枠

Claims

基板上に薄膜を形成する成膜装置において、
前記基板と対向するように配置されたターゲットに対して前記基板を所定角度傾ける基板傾斜手段を備えていることを特徴とする成膜装置。
前記基板傾斜手段は、前記基板とこの基板を支持するための基板ホルダとの間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記基板傾斜手段は、前記基板を保持する内側保持枠と、前記基板ホルダに支持され、前記内側保持枠を保持する外側保持枠とで構成され、前記外側保持枠の下面に対してその上面が傾斜していることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
前記所定角度が０〜２°であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の成膜装置。
基板上に薄膜を形成する成膜方法において、
前記基板と対向するように配置されたターゲットに対して前記基板を所定角度傾けて成膜することを特徴とする成膜方法。
前記所定角度が０〜２°であることを特徴とする請求項５記載の成膜方法。