JP2009191356A - スパッタ装置およびスパッタ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセスガスの均一性の向上を図るガス導入路を提供する。
【解決手段】本発明に従ったスパッタ装置は、基板を保持する基板保持手段、及び基板の周囲を囲む複数の位置に閉曲線状に配置された複数のガス噴出口を有するガス導入経路を有し、閉曲線上の略対向する少なくとも２つの位置にガス導入接続口が設けられている。このようなガス導入経路の２つが基板の表面側と裏面側にそれぞれ基板に対し対称的に設けられている。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明はスパッタリング装置に関し、特に、反応性ガスを利用して基板に反応性スパッタリングに基づく成膜を行うスパッタリング装置およびスパッタ方法に関する。

スパッタリング装置では、カソードに取り付けられたターゲットの材料をイオンでたたき出し、それによって生じたターゲット材粒子（スパッタ粒子）を、ターゲットに対向するように配置された基板に当ててターゲット材の薄膜を形成する。そのため、スパッタリング装置では、真空容器で、スパッタリングを行わせるためのガス（スパッタガスまたはプラズマ生成ガス）を真空室内に導入し、ターゲットに高周波電力を供給するかまたは直流電圧を印加してエネルギを与えてプラズマを発生し、スパッタ粒子を作るためのイオンを生じさせる。基板の表面に当ったスパッタ粒子に基づきターゲット材が基板の表面に堆積される。

上記のスパッタリング装置では反応性スパッタリング装置が知られている。反応性スパッタリング装置（以下「スパッタリング装置」と略す）では、真空室内に、スパッタリングを行わせるためのアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガス（スパッタガス）と併せて、酸素や窒素などの反応性ガスが導入される。このようなスパッタリング装置では、生成されたプラズマ中のアルゴンイオンがターゲット材に衝突することによってターゲット材粒子がたたき出され、そのターゲット材粒子が、上記反応性ガスと反応し、その結果、反応物質による膜が基板の表面上に堆積することになる。また反応性ガスの濃度が高いと、ターゲット材の表面が反応性ガスにより化合物層が形成され、これらがスパッタされることにより基板上に所望の組成の反応性物質が堆積する。

特開平５−２４３１５５号には、半導体基板およびスパッタ源の周辺からそれぞれ同時に反応性ガスを均一に供給するスパッタ装置が開示されている。また、特開２００４−３４６４０６号には、反応性ガスをカソードユニットの中央部からターゲット表面に沿って外方へ流す導入機構を備えたスパッタリング装置が開示されている。又、特許文献３には、大型基板に成膜する際にプロセスガスの供給を均一化して良好な膜厚を得ることができる反応性スパッタリング装置を開示している。

特開平５−２４３１５５号公報 特開２００４−３４６４０６号公報 特開２００１−１０７２２８号公報

上記従来技術によっても、プロセスガスの均一性を十分に得ることができない。

上記課題を解決するため、本発明に従ったスパッタ装置は、基板を保持する基板保持手段、及び基板の周囲を囲む複数の位置に閉曲線状に配置された複数のガス噴出口を有するガス導入経路を有し、閉曲線上の略対向する少なくとも２つの位置にガス導入接続口が設けられていることを特徴とする。ここにプロセスガスとは、不活性ガス又は反応性ガスを意味する。

本発明によれば、基板に対してプロセスガスを均一に導入できる。そのため膜特性の均一性を改善することができる。

図１Ａは、縦に配列された基板の面に垂直な方向から見た、ガス導入機構１００の側面断面図である。図１Ａに示すように、ガス導入機構１００の内部には、基板ホルダー（図２に示す）に支持された基板１０６ａと基板１０６ｂが、縦置き状態（垂直姿勢）に支持され、ガス導入機構１００の中心軸に対して対称に配置されている。基板１０６ａ、１０６ｂは、全体として薄い円板形状である。ガス導入機構１００の中央上部には、外部（単一のガス供給源）からガスを導入するためのガス入口１０１が設けられており、ここからプロセスガス（不活性ガス及び反応性ガス）が導入される。

導入されたプロセスガスは、後述する図３に示すようにガス導入機構１００内部を流動し、ガス流入口１０２a及び１０２ｂに至る。ガス導入機構１００の左側上部に設けられたガス流入口１０２aから流入するプロセスガスは、ガス流入口１０２aからガス配管１０３aを介して、基板１０６aの全周囲を包囲するように配置されているガス導入経路１０４aに至り、ガス導入経路１０４aに設置されている複数のガス噴出口１０５aから噴出される。ガス噴出口１０５aは、基板１０６aの周囲を囲む複数の位置に配置されている。また、ガス導入経路１０４ａは、中空構造となっている。本実施例において、ガス配管１０３aは分岐しており、分岐したガス配管１０３aとガス導入経路１０４aは、２つの略対向するガス導入接続口１０７aにおいて、相互に連結している。なお、２つのガス導入接続口１０７aは、ガス導入経路１０４aの中心軸に対して、実質的に対称的に設けられるのが望ましい。こうすることにより、基板１０６aに対してプロセスガスを均一に供給することができる。

ガス噴出口１０５aは、ガス導入経路１０４aの基板の周囲側に、ガス導入経路１０４aの中心軸に対して対称的に設けられているのが望ましい。本実施例においては、ガス導入経路１０４aは、基板１０６aの周囲を包囲するように配置されており、かつ基板１０６aの中心線に対して実質的に対称に配置されている。一方、ガス導入機構１００の右側上部に設けられたガス流入口１０２ｂから流入するプロセスガスは、ガス流入口１０２ｂからガス配管１０３ｂを介して、基板１０６ｂの全周囲を包囲するように配置されているガス導入経路１０４ｂに至り、ガス導入経路１０４ｂに設置されている複数のガス噴出口１０５ｂから噴出される。ガス噴出口１０５ｂは、基板１０６ｂの周囲を囲む複数の位置に閉曲線状に配置されている。本実施例において、ガス配管１０３ｂは分岐しており、分岐したガス配管１０３ｂとガス導入経路１０４ｂは、２つの略対向するガス導入接続口１０７ｂにおいて、相互に連結している。

なお、２つのガス導入接続口１０７ｂは、ガス導入経路１０４ｂの中心軸に対して、実質的に対称的に設けられるのが望ましい。複数のガス噴出口１０５ｂは、ガス導入経路１０４ｂの基板の周囲側に、ガス導入経路１０４ｂの中心軸に対して対称的に設けられているのが望ましい。本実施例において、ガス導入経路１０４ｂは、基板１０６ｂの周囲を包囲するように配置されており、かつ基板１０６ｂの中心線に対して実質的に対称に配置されている。また、ガス導入経路１０４ｂは、中空構造となっている。このように構成することにより、基板に供給されるガスの流れやすさを一様にすることができる。ガス配管のコンダクタンスは、例えば参考文献１の第３８頁で説明されているように、ガス配管の断面積Ａに比例し、ガス配管の長さｌに反比例する。図１Ａのように構成することにより、ガス噴出口１０５から噴出されるプロセスガスを、基板１０６の面上において、ほぼ均一に導入することができる。

［参考文献１］真空技術実務読本 中山勝也 オーム社

又、反応性ガス流入口１０２a、bからの距離が短い場所に設けられるガス噴出口１０５a、bの開口径は、反応性ガス流入口１０２a、bからの距離が長い場所に設けられるガス噴出口１０５a、bの開口径よりも小さく設定することが可能である。さらに、噴出されるガスを一様にするため、反応性ガス流入口１０２a、bからの距離が短い場所に設けられるガス噴出口１０５a、bの数を、反応性ガス流入口１０２a、bからの距離が長い場所に設けられるガス噴出口１０５a、bの数より少なくなるように設定してもよい。さらに、使用するガスの種類によって、コンダクタンスが異なるので、ガスの種類に応じて、予め、ガス噴出口の数や開口径の大きさを設定してもよい。ガス噴出口の数、大きさ、形状及び方向性は、調整可能である。

図１Ｂは、図１Ａとは逆の裏側位置から見たガス導入機構１００の断面図である。
図１Ｂに示すように、図１Ａで示したガス導入経路と基板１０６ａ、１０６ｂを挟んで、実質的に同一形状であるが、別のガス導入経路１０２ｃ−１０３ｃ−１０７ｃ−１０４ｃ−１０５ｃ；１０２ｄ−１０３ｄ−１０７ｄ−１０４ｄ−１０５ｄが形成されている。すなわち、図１Ａで示したガス導入経路と、図１Ｂで示すガス導入経路とは、基板と同一平面に対して、略対称に設けられている。より具体的には、ガス流入口１０２ａとガス流入口１０２ｃ、ガス配管１０３ａとガス配管１０３ｃ、ガス導入経路１０４ａとガス導入経路１０４ｃ、ガス噴出口１０５ａとガス噴出口１０５ｃ、ガス導入接続部１０７ａとガス導入接続部１０７ｃは、基板と同一平面に対して、略対称に設けられている。さらにガス流入口１０２ｂとガス流入口１０２ｄ、ガス配管１０３ｂとガス配管１０３ｄ、ガス導入経路１０４ｂとガス導入経路１０４ｄ、ガス噴出口１０５ｂとガス噴出口１０５ｄは、ガス導入接続部１０７ｂとガス導入接続部１０７ｃは、基板と同一平面に対して、略対称に設けられている。

図１Ｃは、ガス流入口１０２、ガス配管１０３、ガス導入経路１０４、ガス噴出口１０５、ガス導入接続口１０７及び基板１０６の配置に関する、別の実施例を示す図である。本実施例において、ガス導入経路１０４ｃは、基板１０６ｃの周囲を包囲するように配置されており、かつ基板１０６ｃの中心線に対して実質的に対称に配置されている。本実施例では、１つのガス流入口１０２ｃから流入したガスが、２つに分岐して、ガス配管１０３ｃを介して、ガス導入経路１０４ｃに至り、ガス導入経路１０４ｃ上に設けられており、基板１０６ｃの周囲を囲む複数の位置に配置されたガス噴出口１０５ｃから噴出されるように構成されている。ガス配管１０３ｃとガス導入経路１０４ｃは、略対向する２つのガス導入接続口１０７ｃにおいて、相互に連結している。なお、２つのガス導入接続口１０７ｃは、ガス導入経路１０４ｃの中心軸に対して対称的に設けられるのが望ましい。ガス配管１０３ｃ及びガス導入経路１０４ｃを、基板１０６に対してどのように配置するかは、本発明の趣旨に基づいて、適宜設計変更してもよい。例えば、ガス導入経路を正多角形または円状に構成することも可能である。なお、詳細な説明は省略するが、図１Ａと図１Ｂで示したと同様に図１Ｃに示すガス導入機構とそれとは別のガス導入機構とが、基板の両面を成膜できるように、基板の表面側と裏面側に、それぞれ基板面に対し略対称に配置されている。

図１Ｄは、ガス流入口１０２、ガス配管１０３、ガス導入経路１０４、ガス噴出口１０５、ガス導入接続口１０７及び基板１０６の配置に関する、別の実施例を示す図である。図１Ａのガス導入機構１００においては、２つの基板それぞれの全周囲を包囲するようにガス導入経路を設けたが、本実施例では、２つの基板の全周囲を包囲するようにガス導入経路を設けた。本実施例では、ガスが、２つのガス流入口１０２a及び１０２bから流入するように構成した。
まず、ガス流入口１０２aから流入したガスは、ガス配管１０３aを介して、ガス導入経路１０４に至る。ガス配管１０３aとガス導入経路１０４は、２つの略対向するガス導入接続口１０７a及び１０７ｂにおいて、相互に連結している。ガス導入接続口１０７a及び１０７ｂは、ガス導入経路１０４の中心軸に対して、実質的に対称的に設けられるのが望ましい。ガス導入経路１０４に至ったガスは、ガス導入経路１０４上に設けられ、２つの基板１０６a、１０６ｂの周囲を囲む複数の位置に配置された複数のガス噴出口１０５から噴出されるように構成されている。一方、ガス流入口１０２ｂから流入したガスは、ガス配管１０３ｂを介して、ガス導入経路１０４に至る。ガス配管１０３ｂとガス導入経路１０４は、２つの略対向するガス導入接続口１０７a及び１０７ｂにおいて、相互に連結している。ガス導入経路１０４に至ったガスは、ガス導入経路１０４上に設けられ、２つの基板１０６a、１０６ｂの周囲を囲む複数の位置に配置された複数のガス噴出口１０５から噴出されるように構成されている。本実施例においても、ガス導入経路１０４は、基板１０６a、１０６bの中心線に対して実質的に対称に配置した。このように構成することにより、基板に対して均一にガスを供給することが可能となる。なお、詳細な説明は省略するが、図１Ｄに示すガス導入機構とそれとは別のガス導入機構が、図１Ａと図１Ｂで示したと同様に基板の両面を成膜できるように、基板の表面側と裏面側に、それぞれ、基板面に対し略対称に配置されている。

図２は、真空チャンバー２００内を側面方向からみた断面図であり、チャンバー２００内に設けられたガス導入機構１００の位置関係を示している。まず、真空チャンバー２００について説明する。真空チャンバー２００は、ターボ分子ポンプ２１０、メインバルブ２０９を備え、これらの構成要素が、真空チャンバー２００のガス排気系を構成する。メインバルブ２０９の上方には、搬送マグネット２０８が配置されており、さらにその上方には、基板２０６を保持する基板ホルダー２０７が配置されており、搬送マグネット２０８の磁力を利用して、基板ホルダー２０７が、搬送マグネット２０８に沿って搬送可能に構成されている。

図２に示すように、ガス導入機構１００は、その幅方向の中央部において、一組のセンターシールド２０２により形成されるスペースを有するように構成されており、このスペースに、搬送マグネット２０８上方に配置されている基板ホルダー２０７が配置される。基板ホルダー２０７は、同一平面上にある複数の基板を保持することが可能である。基板ホルダー２０７を挟んで、ターゲット載置台２０５ａ、２０５ｂが配置され、ターゲット載置台２０５ａ、２０５ｂには、ターゲット２０５が載置されている。ターゲット２０５の背後には、マグネット２０４が載置されている。ガス導入機構１００は、ガス入口１０１から供給されたガスが、ガス２０１としてガス導入機構１００内部に導入可能なように、ガス導入機構１００の左側部分１００a及びガス導入機構１００の右側部分１００ｂを有している。図２の矢印は、ガス２０１の流れを示すものである。ガス導入機構１００の左側部分１００a及びガス導入機構１００の右側部分１００ｂそれぞれは、ガス導入経路を有している。これらのガス導入経路が、中空構造をしており、基板ホルダー２０７の両側を挟んで対称的に設けられた一対のガス導入経路を構成する。また、ターゲット２０５と、基板ホルダー２０７に保持された基板とは、ガス導入経路の中空構造を介して連通している。ガス導入機構１００の左側部分１００aと右側部分１００ｂの間には、ガス入口１０１を有する中央部分１００ｃが設けられている。この２列のガス導入経路により、基板ホルダー２０７に保持される複数の基板２０６の両面から、ガスを導入することが可能である。このように、本発明に従ったガス導入機構は、基板ホルダー２０７に保持されている少なくとも一つの基板２０６を挟んで、対向する２つのガス導入経路を有する。

上述のようにガス導入機構１００は、センターシールド２０２を有しており、センターシールド２０２は、基板ホルダー２０７の一部を挟むように配置されるが、センターシールド２０２は、基板ホルダー２０７に保持されている基板２０６の基板法線方向の投影面と重なることのないように配置されるのが望ましい。そして、センターシールド２０２と相対するように、アウターシールド２０３が、背後にマグネット２０４を有するターゲット２０５の両端近傍から延在している。このように構成することで、ガス２０１の拡散を防止しつつ、基板２０６に対して均一にガスを供給することが可能となる。ベークヒーター２１１は、真空チャンバー２００内部やチャンバー内部のシールド等に付着した不純物（水など）を熱することにより、蒸発させるものである。

以下、図２に記載の真空チャンバー２００の動作を説明する。まず、基板ホルダー２０７が真空チャンバー２００内に搬送される前に、不図示のガス供給源からガス導入機構１００を介して供給された不活性ガスArが、真空チャンバー２００内を常に流れるモードにする必要がある。そのために、メインバルブ２０９を、圧力をコントロールするために中間停止というハーフオープン状態にする。こうすることにより、ガス導入機構１００により供給されたＡｒガスが、ターゲット２０５近傍を通過して、ターボ分子ポンプもしくはクライオポンプ２１０に流れ込み、排気される。次に、真空チャンバー２００のゲートバルブが開放され、別のチャンバーにあった基板ホルダー２０７が、真空チャンバー２００内に搬送される。次に、不図示のガス供給源からガス導入機構１００を介して供給された活性ガス(酸素や窒素)を、ターゲット２０５近傍に供給する。このときも、Arは常に流れている。所定時間経過後、圧力が均一になったところで、不図示の電源によりプラズマ放電させる。プラズマ中のイオンは、ターゲット２０５のスパッタ面と反対側に配置されたカソード（不図示）により、引き付けられ、ターゲット２０５をスパッタし、ターゲット材粒子が叩き出される。叩き出せたターゲット材粒子は活性ガスと反応し、その結果、反応物質による膜が基板２０６の表面上に堆積することになる。放電終了後、活性ガスの供給を断ち、ゲートバルブが開き、基板ホルダー２０７を搬送する。また、不活性ガスArも活性ガスも常に流さず、活性ガスと同様な制御をしてもよい。

図３は、本発明のガス導入機構１００を、真上から見た断面図である。ガス導入機構１００の上部には、単一のガス供給源からプロセスガスを導入するための、ガス入口１０１が設けられている。ガス入口１０１から導入されたプロセスガスは、ガス導入機構１００の中央部１００ｃ（ガス配管）に沿って、ガス入口１０１からガス導入機構１００の両端部３０１へ向かって均等に流動し、端部３０１近傍に設けられたガス流入口１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、及び１０２ｄおいて分岐する。ガス流入口１０２ａ、１０２ｂに流入したプロセスガスは、図１に示すように基板１０６を包囲するように配置されたガス導入機構１００の左側部分１００aに導入される。一方、ガス流入口１０２ｃ、及び１０２ｄに流入したプロセスガスは、ガス導入機構１００の図２に示すガス導入機構１００の右側部分１００ｂに沿って流動する。ガス導入機構１００は更に、内壁３０２を有している。図３は、ガス導入機構１００の左側部分１００a、右側部分１００ｂ及び中央部分１００ｃ内部を、上面側から見た状態を示しており、ガス導入機構１００の左側部分１００a及び右側部分１００ｂを側面側から見た状態は、図１と図２のガス配管１０３a、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、ガス導入経路１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄに対応する。

なお、上述したように、単一の供給源から単一のガス入口１０１により、ガス導入機構１００にガスを導入することにより、ガス導入機構１００の全体におけるガスの制御が容易であり、製造コストの面でも好適である。しかしながら、必ずしもこれに限りものではなく、例えば、ガス導入機構１００の左側部分１００a、右側部分１００ｂに個別にガス入口を設け、さらに左側部分１００aのガス入口、右側部分１００ｂのガス入口に個別にガス供給源を設けるようにしてもよい。

図４は本願発明の第１の実施形態に係る薄膜作成装置４００の概略構成を示す平面図である。本実施形態の装置では、複数の真空チャンバー１、２、４、３１−３４、５０−５４及び５００が方形の輪郭に沿って直列的に配置されている。各真空チャンバーは、専用または兼用の排気系によって排気される真空容器である。各真空チャンバーの境界部にはゲートバルブ１０が配置されている。基板９は、基板ホルダー２０７に保持されて搬送されるようになっている。複数の直列的に配置された真空チャンバーに沿って方形の移動路８０が設置されており、この移動路８０に沿って基板ホルダー２０７を移動させる移動手段が設けられている。基板ホルダー２０７は基板９を保持したままこの移動手段により各チャンバー内を搬送されるようになっている。

複数の真空チャンバーのうち、方形の一辺に配置された二つの真空チャンバーが、基板ホルダー２０７への基板９の搭載を行なうロードロックチャンバー１及び基板ホルダー２０７からの基板９の回収を行なうアンロードロックチャンバー２になっている。尚、方形の移動路８０のうち、ロードロックチャンバー１とアンロードロックチャンバー２との間の部分は、アンロードロックチャンバー２からロードロックチャンバー１に基板ホルダー２０７を戻すリターン移動路になっている。ロードロックチャンバー1内には、基板９を基板ホルダー２０７に搭載する搭載用ロボット１１が設けられている。搭載用ロボット１１は、そのアームによって基板投入用ストッカーから基板９を２枚同時に保持して、基板ホルダー２０７に搭載するよう構成されている。また、アンロードロックチャンバー２には、搭載用ロボット１１と同様の構成の回収用ロボット２１が設けられている。回収用ロボット２１は、そのアームによって基板ホルダー２０７から基板９を２枚同時に保持して基板回収用ストッカーに載置する。なお、基板投入用ストッカーを設けたのは、基板投入用チャンバー１２内のすべての基板を基板投入用ストッカーに載置すれば、次の基板を基板投入用チャンバー１２に投入することが可能となり、生産性を向上させることができるからである。基板投回収用ストッカーについても同様であり、基板回収用チャンバー２２が設けられている。

また、方形の他の三辺に配置された真空チャンバー４、３１−３４、５０−５４及び５００は、基板９に各種処理を行なう真空チャンバーである。方形の角の部分の真空チャンバー３１−３４は、搬送される基板ホルダー２０７の向きを９０度方向転換する、方向転換手段を備えた方向転換チャンバー３１、３２、３３、３４である。本実施例において、真空チャンバー５００は予備チャンバー５００となっている。この予備チャンバー５００は、必要に応じて基板９を冷却したりするチャンバーとして構成される。この予備チャンバー５００を経た後、最後の方向転換チャンバー３４を経て基板９がアンロードロックチャンバー２に達するようになっている。

図４において、基板９を保持した基板ホルダー２０７は、薄膜作成装置４００内を時計回りに搬送される。基板ホルダー２０７に保持された基板９が一番最初に搬送される処理用の真空チャンバーは、成膜に先だって基板９を所定温度に予備加熱するプリヒートチャンバー４である。プリヒートチャンバー４での予備加熱の後、基板９は、基板９の表面に所定の薄膜を作成する１つ又は複数の成膜チャンバー内を搬送される。本実施例においては、方形の辺に沿って直列的に配置された複数の成膜チャンバー５１、５２、５３、５４、５０内が使用される。成膜チャンバー５１、５２，５３及び５４は、スパッタリングにより基板上に成膜を行うスパッタ成膜チャンバーであり、成膜チャンバー５０は保護膜作成チャンバーである。なお、プリヒートチャンバー４、成膜チャンバー５１−５４、保護膜作成チャンバー５０のうち少なくとも一室の成膜処理室は、本発明に適用できる真空チャンバー２００を採用することができる。また、成膜チャンバー５１−５４はそれぞれ、物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちから１つの真空処理室を選択して採用することができ、成膜処理室と少なくとも１つの真空処理室とは大気に晒すことなく連結されている。

また、膜剥離防止チャンバー７０は、ロードロックチャンバー１とアンロードロックチャンバー２との間に設けられている。膜剥離防止チャンバー７０も、薄膜を作成するチャンバー５１、５２、５３、５４、５０同様に、排気系（不図示）を備えた真空チャンバーとなっている。

第１実施形態の薄膜作成装置４００において、移動手段は、基板９を保持した基板ホルダー２０７を移動路８０に沿って時計回りに移動させて基板９が順次処理されるようになっている。移動手段の例として、基板ホルダー２０７を直線的に移動させる直線移動手段等について、図５及び図６を使用して説明する。

図５及び図６は、図４に示す装置における基板ホルダー２０７及び移動手段の構成を説明する図であり、図５はその正面概略図、図６は側断面概略図である。

基板ホルダー２０７の構成は、基板ホルダー本体９２と基板ホルダー本体９２の周縁に設けられた保持爪９１とからなる。保持爪９１は合計で六つ設けられており、三つが一組となって一枚の基板９を保持する。このような三つの保持爪９１のうち、下側に位置する保持爪９１は可動保持爪となっている。即ち、この保持爪９１をその弾性に逆らって押し下げるレバー９３が設けられている。基板９を基板ホルダー２０７に搭載する際には、レバー９３によって下側の保持爪９１を押し下げ、基板９を基板ホルダー本体９２の円形の開口内に位置させる。そして、レバー９３を戻して下側の保持爪９１をその弾性によって元の姿勢に復帰させる。この結果、基板９が三つの保持爪９１によって係止され、基板ホルダー２０７によって二枚の基板９が保持された状態となる。基板ホルダー２０７から基板９を回収する場合には、これと全く逆の動作となる。また、基板ホルダー２０７は同時に二枚の基板９を保持するようになっている。本第１実施形態における基板ホルダー２０７は、図５に示すように、その下端部に磁石（以下「保持具側磁石」という。）９６を多数備えている。各保持具側磁石９６は、上下の面に磁極を有している。そしてこの保持具側磁石９６は、図５に示すように、配列方向に沿って、交互に逆の極性をもつように配置されている。

また、基板ホルダー２０７の下側には、隔壁８３を挟んで搬送マグネット２０８が設けられている。搬送マグネット２０８は丸棒状の部材であり、図５に示すように、螺旋状に伸びる細長い磁石（以下「ローラ側磁石」という。）８２を有している。このローラ側磁石８２は互いに異なる磁極で二つ設けられており、二重螺旋状になっている。搬送マグネット２０８は、ローラ側磁石８２が隔壁８３を挟んで保持具側磁石９６に向かい合うよう配置されている。隔壁８３は、透磁率の高い材料で形成されており、保持具側磁石９６とローラ側磁石８２とは、隔壁８３を通して磁気結合している。尚、隔壁８３の基板ホルダー２０７側の空間は真空（各真空チャンバーの内部側）であり、搬送マグネット２０８側の空間は大気である。このような搬送マグネット２０８は、図４に示す方形の移動路８０に沿って設けられている。

また、図６に示すように、基板ホルダー２０７は、水平な回転軸の回りに回転する主プーリー８４の上に載せられている。主プーリー８４は、基板ホルダー２０７の移動方向に沿って多数設けられている。また、基板ホルダー２０７の下端部分には、垂直な回転軸の回りに回転する一対の副プーリー８５、８５が当接している。この副プーリー８５、８５は、基板ホルダー２０７の下端部分を両端から挟むように押さえて基板ホルダー２０７の傾きを防止している。この副プーリー８５、８５も基板ホルダー２０７の移動方向に多数設けられている。図６に示すように、搬送マグネット２０８には傘歯車を介して駆動棒８６が連結されている。そして、駆動棒８６には移動用モータ８７が接続されており、駆動棒８６を介して搬送マグネット２０８をその中心軸の周りに回転されるようになっている。

搬送マグネット２０８が回転すると、図５に示す二重螺旋状のローラ側磁石８２も回転する。この際、ローラ側磁石８２が回転する状態は、保持具側磁石９６から見ると、交互に異なる磁極の複数の磁石が一列に並んでその並び方の方向に沿って一体に直線移動しているのと同様の状態となる。従って、ローラ側磁石８２に磁気結合している保持具側磁石９６は、ローラ側磁石８２の回転とともに直線移動し、この結果、基板ホルダー２０７が全体として直線移動することになる。この際、図６に示す主プーリー８５、８５は従動する。

図７は、図４に示す装置に設けられた膜剥離防止チャンバー７０の構成について説明する側断面概略図である。膜剥離防止チャンバー７０もまた、上述した処理チャンバー等と同様に気密な真空チャンバーである。膜剥離防止チャンバー７０は排気系７１を有している。排気系７１は、膜剥離防止チャンバー７０内を１×１０^−６Ｐａ程度まで排気できるように構成される。膜剥離防止チャンバー７０の両端には、ゲートバルブ１０が設けられている。

膜コーティング手段は、内部にプロセスガスを導入するガス導入系５６と、内部の空間に被スパッタ面を露出させて設けたターゲット５７と、ターゲット５７にスパッタ放電用の電圧を印加するスパッタ電源５８と、ターゲット５７の背後に設けられた磁石機構５９とを含むように構成される。本実施例では、ターゲット５７の材料として、タンタル（Ｔａ）を使用している。このほか、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム(Ｐｄ)、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、カーボン（Ｃ）、マグネシウム（Ｍｇ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）などをターゲット５７の材料として使用してもよい。

排気系７１は膜剥離防止チャンバー７０内を１×１０^−６Ｐａ程度まで排気可能である。ガス導入系５６は、プロセスガスとしてアルゴン等のガスを所定の流量で導入できるように構成される。スパッタ電源５８は、ターゲット５７に−３００Ｖ〜−５００Ｖ程度の負の高電圧を印加できるよう構成される。磁石機構５９はマグネトロン放電を達成するためのものであり、中心磁石５９１と、この中心磁石５９１を取り囲むリング状の周辺磁石５９２と、中心磁石５９１及び周辺磁石５９２をつなぐ板状のヨーク５９３とから構成される。尚、ターゲット５７や磁石機構５９は、絶縁ブロック５７１を介して膜剥離防止チャンバー７０に固定されている。膜剥離防止チャンバー７０は電気的には接地されている。

ガス導入系５６によってプロセスガスを導入しながら排気系７１によって膜剥離防止チャンバー７０内を所定の圧力に保ち、この状態でスパッタ電源５８を動作させる。この結果、スパッタ放電が生じてターゲット５７がスパッタされ、スパッタされたターゲット５７の材料であるＴａが基板ホルダー２０７、及び基板保持爪９１に達して、基板ホルダー２０７、及び保持爪９１の表面にＴａのコーティング膜が作成される。尚、図７に示すように、ターゲット５７、磁石機構５９及びスパッタ電源５８の組は、膜剥離防止チャンバー７０内の基板ホルダー２０７、及び保持爪９１を挟んで両側に設けてあり、基板ホルダー２０７、及び保持爪９１の両側に同時にコーティング膜が作成されるようになっている。図７に示すように、基板ホルダー２０７は、ターゲット５７の正面に位置するように配置され、基板ホルダー２０７全体をコーティングする。

上述の実施例は、本発明の範囲を限定するものではなく、本実施例の教示ないし示唆に基づいて、本発明請求の範囲の主題内容を実現すべく、上述の諸実施例を適宜変更することができる。

本発明の一実施態様に係るガス導入機構の基板の表面側からみた断面図である。 本発明の一実施態様に係るガス導入機構の基板の裏面側からみた断面図である。 本発明の一実施態様に係るガス導入機構の別の断面図である。 本発明の一実施態様に係るガス導入機構の別の断面図である。 本発明の一実施態様に係る真空チャンバーの断面図である。 本発明の一実施態様に係るガス導入機構の別な断面図である。 本発明の一実施態様に係る薄膜作成装置の概略構成を示す平面図である。 図４に示す薄膜作成装置における基板ホルダー及び移動手段の正面概略図である。 図４に示す薄膜作成装置における基板ホルダー及び移動手段の側断面概略図である。 図４に示す薄膜作成装置の構成について説明する側断面概略図である。

符号の説明

１００ ガス導入機構
１０１ ガス入口
１０２ ガス流入口
１０３ ガス配管
１０４ ガス導入経路
１０５ ガス噴出口
１０６ 基板
１０７ ガス導入接続口

Claims (8)

1. 基板を保持する基板保持手段、及び
   前記基板の周囲を包囲するように配置され、かつ複数のガス噴出口を有する閉曲線状のガス導入経路を有し、
   前記ガス導入経路は、前記基板の両面に対してそれぞれ実質同一形状に設けられており、
   前記閉曲線上の略対向する少なくとも２つの位置にガス導入接続口を有することを特徴とするスパッタ装置。
2. 前記ガス噴出口が、前記ガス導入経路に対称的に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
3. 前記基板保持手段が、同一平面上に複数の基板を保持するものであり、
   前記ガス導入経路が、複数の基板のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタ装置。
4. 前記ガス導入経路が、正多角形または円状であることを特徴とする請求項２に記載のスパッタ装置。
5. 前記ガス噴出口の数、大きさ、形状及び方向性が調整可能であることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
6. 前記基板保持手段を挟んで、ターゲット載置台が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタ装置。
7. 請求項１に記載のスパッタ装置を備えた成膜処理室と、
   物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１つの真空処理室と、
   を備え、前記成膜処理室と前記少なくとも１つの真空処理室とは大気に晒すことなく連結されていることを特徴とする薄膜形成装置。
8. 請求項１に記載のスパッタ装置により、不活性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、
   前記不活性ガスをプラズマ放電させる工程と、
   ターゲットをスパッタする工程と、
   前記スパッタ装置により、反応性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、
   を有する反応性スパッタ方法。

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