JP2006104518A - 試料台及びイオンスパッタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な装置によって試料の表面の角度を自由に変化させることができる試料台を提供する。
【解決手段】 試料台は、試料を保持するテーブルと、該テーブルを回転自在に支持する支持装置と、上記テーブルに係合しているカムと、該カムを回転させる回転駆動装置と、を有し、上記カムが回転すると、上記テーブルは中心軸線周りに回転すると同時に水平面に対して傾斜するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、試料を回転可能に保持する試料台に関し、特に、イオンスパッタ装置に使用して好適な試料台に関する。

図４に示すようにイオンスパッタ装置では、真空室２０内に試料６を保持するための回転可能なテーブル１を有する試料台が配置され、試料６の真上にイオン源２１が配置されている。表面の凹凸が大きい試料６の場合、試料の表面に対するイオン粒子線２２の照射角が一定にならない。図５に示すように、試料６の表面の被膜２３の厚さは均一にならない。従って、傾斜可能な試料台が提案されている。

特開平10-121237号公報に記載されたスパッタ装置では、被処理基板を載置する基板ホルダが傾斜可能でしかも回転可能に配設されている。しかしながら、この例では、傾斜角は測定毎に設定しなければならない。特開平5-242801号に記載された蒸着装置では、被蒸着部材の蒸着膜形成面に対して所定角度に傾斜した蒸着源を支持して首振り回転させる首振り機構が設けられている。しかしながら、この例でも、傾斜角は測定毎に設定しなければならない。特開平6-57423号公報に記載された成膜装置では、ホルダ内面が水平線に対して所定の角度だけ傾斜させホルダ内面を回転させる機構が設けられている。この例では、傾斜角は傾斜できない。

特開平10-121237号公報 特開平5-242801号公報 特開平6-57423号公報

従来の装置では、試料台は傾斜するがその傾斜角は一定である。従って、複雑な凹凸の表面に均一な被膜を形成することはできない。例えば、凸部は容易にスパッタが可能であるが凹部の窪みの奥にはスパッタ粒子が届かない。

本発明の目的は、簡単な装置によって試料の表面の角度を自由に変化させることができる手段を提供することにある。

試料台は、試料を保持するテーブルと、該テーブルを回転自在に支持する支持装置と、上記テーブルに係合しているカムと、該カムを回転させる回転駆動装置と、を有し、上記カムが回転すると、上記テーブルは中心軸線周りに回転すると同時に水平面に対して傾斜するように構成されている。

本発明によれば、凹凸がある試料でも均一な膜厚のスパッタコーティングを実現することが可能である。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。図１（ａ）は本発明による試料台の上面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は右側面図である。本例の試料台は、テーブル１、垂直軸２、球面軸受７、カム３、カム軸４、及び、回転駆動装置５を有する。テーブル１の上面１Ａには、複数の試料６が接着等の方法で載置されている。図１（ｂ）に示すように、テーブル１は、垂直軸２の上端に設けられた球面軸受７によって、回転自在に保持されている。カム３はテーブル１の下面１Ｂの外周部に係合している。即ち、カム３とテーブル１の下面１Ｂによってカム機構が構成されている。カム３とテーブル１の下面１Ｂは摩擦接触によって係合してよいが、テーブル１の下面１Ｂに設けられたラックとカム３のピニオンからなる歯車機構によって係合してよい。

カム３はカム軸４に装着され、カム軸４は、回転駆動装置５に接続されている。回転駆動装置５は、カム軸４を回転させるものであればどのようなももであってもよく、例えば、モータと歯車機構、モータと摩擦伝動機構等であってもよい。

回転駆動装置５によってカム軸４が回転し、カム３が回転すると、カム３とテーブル１の下面１Ｂからなるカム機構によって、テーブル１は、球面軸受７によって、テーブル１に垂直な且つテーブルの中心を通る回転軸線周りに回転すると同時に傾斜する。即ち、テーブルの回転軸線は、垂直軸線に対して傾斜し、テーブル１は水平面に対して傾斜する。

以下に、カム３の外周が楕円である場合を説明する。この楕円の長径を２ａ、短径を２ｂとすると、楕円の外周の長さはπ（ａ＋ｂ）である。

テーブル１の下面１Ｂのカム３と係合する点をｘとする。テーブル１の回転軸線から係合点ｘまでの距離をＲとする。テーブル１が１回転すると、係合点ｘは半径Ｒの円を描き、その軌跡は２πＲとなる。

本例では、係合点ｘの軌跡２πＲと、楕円の外周円π（ａ＋ｂ）の比、２πＲ／π（ａ＋ｂ）を適当な値に選択する。ここで、例えば、１回のスパッタリング処理では、テーブルを１回転のみさせると仮定する。２πＲ／π（ａ＋ｂ）＝２／１の場合、テーブル１が１回転する間に、カム３は２回転する。２πＲ／π（ａ＋ｂ）＝ｎ／１の場合、テーブル１が１回転する間に、カム３はｎ回転する。

ｎは自然数であってもよく、自然数以外の数であってもよい。ｎが自然数の場合、テーブル１が１回転すると、カム３は最初の回転角、即ち、最初の位相に戻る。しかしながら、自然数以外の数の場合、テーブル１が１回転しても、カム３は最初の位相に戻らない。

例えば、ｎ＝1/0.49≒2.04の場合、テーブル１が１回転する間に、カム３は2.04回転する。即ち、カム３が２回転したとき、テーブル１は未だ１回転していない。

例えば、ｎ＝1/0.51≒1.96の場合、テーブル１が１回転する間に、カム３は1.96回転する。即ち、カム３が２回転したとき、テーブル１は１回転を超えている。

凹凸のある試料に、スパッタリング処理によって、均一な膜厚を形成するには、ｎは自然数でないほうがよい。

図２を参照してテーブル１の回転角と傾斜角の関係を説明する。テーブル１の回転軸線、即ち、球面軸受７を原点Ｏとし、水平方向にｘ軸、垂直方向にｙ軸をとり、ｘ軸の正の方向から反時計方向に傾斜角を測る。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、カム３の楕円の長径とテーブル１の下面１Ｂが係合している状態を示し、テーブル１の傾斜角は最大である。図２（ｃ）及び図２（ｄ）はカム３の楕円の短径とテーブル１の下面１Ｂが係合している状態を示し、テーブル１の傾斜角は最小である。

カム３が１回転する間に、テーブル１の傾斜角は最大からゼロに変化し、ゼロから最小に変化し、更にゼロに戻る。即ち、カム３が１回転する間に、図１に示すようにテーブル１の傾斜角がゼロとなる位置が２回ある。

図３を参照して本発明による試料台の他の例を説明する。本例では、テーブル１の上側に、且つ、カム３が配置されている位置に、テーブル１を上から下へ押え付けるための押え手段１０が設けられている。押え手段１０は、下端の押え部材１１とこの押え部材１１を下方に押圧するばね１２とを有する。押え部材１１の先端は回転可能なロールが設けられてよい。こうして、押え手段１０によってテーブル１を上から下に押し付けることにより、テーブル１の下面１Ｂとカム３の係合が確実となる。即ち、テーブル１の下面１Ｂとカム３が離れることが防止される。

ここでは、カム３の外周が楕円の場合を説明したが、楕円以外の形状であってもよいことは勿論である。

本例の試料台はイオンスパッタ装置に適用できるが、他の薄膜形成装置、微細加工装置等に適用可能である。

以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。

本発明による試料台の例を示す図である。 本発明による試料台のテーブルの傾斜角とカムの回転角の関係を示す図である。 本発明による試料台の他の例を示す図である。 イオンスパッタ装置の概略を示す図である。 試料表面の被膜の構造を説明するための図である。

符号の説明

１…テーブル、２…垂直軸、３…カム、４…カム軸、５…回転駆動装置、６…試料、１０…押え手段、１１…押え部材、１２…ばね

Claims (4)

1. 試料を保持するテーブルと、該テーブルを回転自在に支持する支持装置と、上記テーブルに係合しているカムと、該カムを回転させる回転駆動装置と、を有し、上記カムが回転すると、上記テーブルは中心軸線周りに回転すると同時に水平面に対して傾斜するように構成されていることを特徴とする試料台。
2. 請求項１記載の試料台において、上記テーブルが１回転する間に、上記カムはｎ回転するとき、上記ｎは自然数ではないことを特徴とする試料台。
3. 請求項１記載の試料台において、上記テーブルを上記カムに押え付ける押え手段が設けられていることを特徴とする試料台。
4. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の試料台と、該試料台を収容する真空室と、試料表面にスパッタリングする材料のターゲットと、該ターゲットに電圧を印加する電源と、を有するイオンスパッタ装置。

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