JP2011074489A - 薄膜製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】同じ成膜室内で薄膜を蒸着及びスパッタすることができる薄膜製造装置を提供する。
【解決手段】薄膜製造装置は、成膜室をスパッタチャンバー及び蒸着チャンバーに分け、スパッタチャンバー及び蒸着チャンバーを連通する貫通孔１２１３を有する固定板１２１を備える。ワークピースを積載する第一積載板１２２を有する積載装置１２０と、スパッタ装置と、蒸着装置１４０と、を備え、第一積載板は、スパッタチャンバー又は蒸着チャンバーに回動可能に取り付けられ且つ貫通孔の近傍に位置する。第一積載板を回動して、第一積載板が貫通孔を遮蔽しない際には、第一積載板に積載されるワークピースはスパッタチャンバー又は蒸着チャンバーに暴露され、第一積載板を回動して、第一積載板が貫通孔を遮蔽する際には、第一積載板に積載されるワークピースは蒸着チャンバー又はスパッタチャンバーに暴露される。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄膜製造技術に関するものであって、特に同じ成膜室内でワークピースの表面に薄膜を蒸着及びスパッタすることができる薄膜製造装置に関すものである。
目下、薄膜製造技術は、半導体工業及び精密機械に広く応用されている。多くの工業製品の表面には、機能薄膜が形成されている。例えば、光学レンズの表面に反射防止薄膜を形成することにより、レンズ表面の反射率を低減して、レンズを透過する入射光の光損耗を低減する。薄膜製造技術として、スパッタ法、真空蒸着法などがある。マグネトロンスパッタは、磁界の束縛を利用して二次電子の運動経路を延長し、二次電子の運動方向を変換し、不活性ガスの電離率を高め、電子のエネルギーを効果的に利用して、スパッタ効率を高める（非特許文献１を参照）。
半導体素子又は他の光電素子の同じ表面に別々にスパッタ法及び蒸着法により薄膜を形成することを必要とする。従来の技術において、スパッタ装置及び蒸着装置は２つの独立の装置であるため、生産過程において、薄膜を成膜しようとするワークピースをスパッタ装置又は蒸着装置に移送しなければならない。前記ワークピースを移送する際、前記ワークピースの成膜表面に他の粒子が付着して、ワークピースの成膜表面が汚染されるため、薄膜を成膜した製品の不良を招く。
Ｓａｆｉ、"Ｓｕｒｆａｃｅ ＆ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ"、Ｒｅｃｅｎｔ Ａｓｐｅｃｔｓ Ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ＤＣ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ：ａ Ｒｅｖｉｅｗ、２０００年
本発明の目的は、前記課題を解決し、同じ成膜室内で薄膜を蒸着及びスパッタすることができる薄膜製造装置を提供することである。
本発明に係る薄膜製造装置は、成膜室と、前記成膜室をスパッタチャンバー及び蒸着チャンバーに分け且つ前記スパッタチャンバー及び前記蒸着チャンバーを連通する貫通孔を有する固定板及び薄膜を成膜するワークピースを積載する第一積載板を備える積載装置と、前記スパッタチャンバーに設置されるスパッタ装置と、前記蒸着チャンバーに連通される蒸着装置と、を備え、前記第一積載板は、前記スパッタチャンバー又は前記蒸着チャンバーに回動可能に取り付けられ且つ前記貫通孔の近傍に位置し、前記第一積載板を回動して前記第一積載板が前記貫通孔を遮蔽しない際、前記第一積載板に積載されるワークピースは、前記スパッタチャンバー又は前記蒸着チャンバーに暴露され、前記第一積載板を回動して前記第一積載板が前記貫通孔を遮蔽する際、前記第一積載板に積載されるワークピースは、前記蒸着チャンバー又は前記スパッタチャンバーに暴露される。
本発明に係わる薄膜製造装置には、積載板及び固定板が設けられ、前記固定板は成膜室を蒸着チャンバー及びスパッタチャンバーに分け、且つ前記固定板には貫通孔が設けられているため、前記積載板を回動可能に前記成膜室に取り付けて、前記積載板を回動することにより、前記積載板によって前記固定板の貫通孔を遮蔽するか又は暴露して、同じ成膜室で前記積載板に積載されたワークピースの表面に選択的に薄膜を蒸着するか又はスパッタして、異なる薄膜製造法により薄膜を形成するために、ワークピースを異なる成膜室に移送しなくてもよく、従ってワークピースを移送する際にワークピースの成膜表面が汚染されることを免れ、且つ成膜効率を高める。
本発明の実施形態に係る薄膜製造装置の立体組立図である。 本発明の実施形態に係る薄膜製造装置の立体分解図である。 図１に示す薄膜製造装置のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態に係る薄膜製造装置の使用状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る薄膜製造装置の他の使用状態を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図３を参照すると、本発明の薄膜製造装置１００は、成膜室１１０と、積載装置１２０と、スパッタ装置１３０と、蒸着装置１４０と、を備える。
前記成膜室１１０は、前記積載装置１２０、前記スパッタ装置１３０及び前記蒸着装置１４０を固定するために用いられ、且つ収容空間１１０１を有する。前記成膜室１１０は、長方体形、円柱形又は角柱形のキャビティを有するハウジングである。本実施形態において、前記成膜室１１０は、長方体形のハウジングである。前記成膜室１１０は、対向して設置される上板１１１及び下板１１２と、対向して設置される第一側板１１３及び第三側板１１５と、対向して設置される第二側板１１４及び第四側板１１６と、を備える。前記上板１１１と、前記下板１１２と、前記第一側板１１３と、前記第二側板１１４と、前記第三側板１１５と、前記第四側板１１６とが囲んで収容空間１１０１を形成する。前記下板１１２と、前記第一側板１１３と、前記第二側板１１４と、前記第三側板１１５と、前記第四側板１１６とは一体成形される。前記第一側板１１３には、２つの第一取付孔１１７が設けられ、前記２つの第一取付孔１１７と前記下板１１２との間の距離は同じである。前記第三側板１１５には、前記２つの第一取付孔１１７に対応する２つの第二取付孔１１８が設けられ、前記２つの第一取付孔１１８と前記下板１１２との間の距離は同じである。互いに対応する前記第一取付孔１１７及び前記第二取付孔１１８の中心軸線は同じ直線に位置し、且つ該直線は前記下板１１２に平行し且つ前記第一側板１１３に直交する。前記下板１１２の中心位置には、前記蒸着装置１４０を固定するために用いられる固定孔１１９が設けられる。
前記積載装置１２０は、前記成膜室１１０の内部に取り付けられて、前記成膜室１１０の収容空間１１０１をスパッタチャンバー１１０２及び蒸着チャンバー１１０３に分け、且つ表面に薄膜を成膜するワークピースを積載するために用いられる。本実施形態において、前記積載装置１２０は、固定板１２１と、第一積載板１２２、第二積載板１２３、第一回転軸１２４及び第二回転軸１２５を備える。前記固定板１２１は、前記成膜室１１０の内部に固定され且つ前記下板１１２に平行する。前記固定板１２１の形状は、前記収容空間１１０１の横断面の形状に対応し、前記固定板１２１は、前記第一側板１１３、前記第二側板１１４、前記第三側板１１５及び前記第四側板１１６に緊密に接触する。本実施形態において、前記固定板１２１と前記成膜室１１０は一体成形される。前記第一取付孔１１７及び前記第二取付孔１１８は、全て前記スパッタチャンバー１１０２に連通する。前記固定板１２１は、対向して設置される第一表面１２１１及び第二表面１２１２を備え、前記第一表面１２１１は前記上板１１１に対面し、前記第二表面１２１２は前記下板１１２に対面する。前記固定板１２１の中心には、前記第一表面１２１１及び前記第二表面１２１２を貫通する貫通孔１２１３が設けられる。前記貫通孔１２１３の横断面は長方形である。前記第一表面１２１１の前記貫通孔１２１３の周囲には、表面に薄膜を成膜するワークピースを保持するために用いられる保持部１２１５が設けられる。前記第一表面１２１１の前記貫通孔１２１３の両側には、それぞれ１つの定位部１２１４及び１つの支持部１２１６が設けられる。前記貫通孔１２１３の片側に位置する前記定位部１２１４及び前記支持部１２１６において、前記定位部１２１４と前記貫通孔１２１３との間の距離は、前記支持部１２１６と前記貫通孔２１３との間の距離より小さい。前記保持部１２１５の高さは、前記定位突起１２１４の高さより低い。
前記第一積載板１２２及び前記第二積載板１２３は、全て表面に薄膜を成膜するワークピースを積載するために用いられる。前記第一積載板１２２は、互いに固定接続する第一積載部１２２１及び第一固定部１２２２を備える。前記第一積載部１２２１は、略長方体であり、対向して設置される第一積載面１２２３及び第一底面１２２４を備える。前記第一積載面１２２３には、表面に薄膜を成膜するワークピースを収容固定するために用いられる第一収容スロット１２２５が設けられる。前記第一積載板１２２の前記第一収容スロット１２２５の両側には、それぞれ１つの第一定位孔１２２６が設けられる。前記第一定位孔１２２６の形状は、前記定位突起１２１４の形状に対応し、且つ前記２つの第一定位孔１２２６の間の距離は、前記２つの定位突起１２１４の間の距離と等しいため、前記２つの定位突起１２１４は、別々に前記２つの第一定位孔１２２６に挿入することができる。前記第一固定部１２２２により、前記第一積載板１２２を前記第一回転軸１２４に固定する。前記第一固定部１２２２に前記第一回転軸１２４を貫通させて固定する。前記第二積載板１２３の構造及び形状は、前記第一積載板１２２の構造及び形状と等しい。
前記第一回転軸１２４は、円柱形であり、その長さは前記第一側板１１３と前記第三側板１１５との間の距離より長い。前記第一積載板１２２の前記第一固定部１２２２は、前記第一回転軸１２４の中心に固定接続し、前記第一積載板１２２の第一積載部１２２１は前記１つの支持部１２１６に支持される。前記第一回転軸１２４の両端は、前記１つの第一取付孔１１７及び該第一取付孔１１７に対応する第二取付孔１１８を貫く。前記第一回転軸１２４の一端又は両端は、前記成膜室１１０から突出して、前記成膜室１１０の外部で前記第一回転軸１２４を制御して、前記第一回転軸１２４及び前記第一回転軸１２４に固定されている第一積載板１２２を回動させる。
前記第二回転軸１２５の形状及び構造は、前記第一回転軸１２４の形状及び構造と等しい。前記第二積載板１２３の第二固定部（図示せず）は、前記第二回転軸１２５の中心に固定接続し、前記第二積載板１２２の第二積載部（図示せず）は他の一つの支持部１２１６に支持される。前記第二回転軸１２５の両端は、他の一つの第一取付孔１１７及び該第一取付孔１１７に対応する第二取付孔１１８を貫く。従って、前記第一回転軸１２４と前記第二回転軸１２５は、互いに平行する。前記第二回転軸１２５の一端又は両端は、前記成膜室１１０から突出して、前記成膜室１１０の外部で前記第二回転軸１２５を制御して、前記第二回転軸１２５及び前記第二回転軸１２５に固定されている第二積載板１２３を回動させる。
図４及び図５を参照すると、前記第一積載板１２２及び前記第二積載板１２３に積載されているワークピースの表面に同時に薄膜を成膜するために、前記第一回転軸１２４を回動して、前記第一積載板１２２の第一積載面１２２３が前記固定板１２１の第一表面１２１１に対面すると、前記第一積載板１２２の第一収容スロット１２２５に収容固定されるワークピースは前記貫通孔１２１３を遮蔽して前記蒸着チャンバー１１０３に暴露され、且つ前記第二積載板１２３の第二底面は前記固定板１２１の第一表面１２１１に対面して、前記第二積載板１２３の第二収容スロット１２３５に収容固定されるワークピースは、前記スパッタチャンバー１１０２に暴露される。再び前記第一回転軸１２４及び前記第二回転軸１２５を回動して、前記第二積載板１２３の第二積載面が前記固定板１２１の第一表面１２１１に対面すると、前記第二積載板１２３の第二収容スロット１２３５に収容固定されるワークピースは、前記貫通孔１２１３を遮蔽して前記蒸着チャンバー１１０３に暴露され、且つ前記第一積載板１２２の第一底面１２２４は前記固定板１２１の第一表面１２１１に対面して、前記第一積載板１２２の第一収容スロット１２２５に収容固定されるワークピースは、前記スパッタチャンバー１１０２に暴露される。
前記第一回転軸１２４及び前記第二回転軸１２５は、全て前記スパッタチャンバー１１０２に設置されることができ、又は前記第一回転軸１２４及び前記第二回転軸１２５は、全て前記蒸着チャンバー１１０３に設置されることができ、又は前記第一回転軸１２４及び前記第二回転軸１２５の中の一方は、前記蒸着チャンバー１１０３に設置されるとともに、他の一方は前記スパッタチャンバー１１０２に設置されることができる。前記第一積載板１２２は前記第一回転軸１２４に固定されており、前記第二積載板１２３は前記第二回転軸１２５に固定されているため、前記第一回転軸１２４及び前記第二回転軸１２５を回動することにより、前記第一積載板１２２及び前記第二積載板１２３を連動して前記固定板１２１に相対して回動させて、前記貫通孔１２１３を遮蔽するか又は暴露する。
前記スパッタ装置１３０は、前記上板１１１の前記固定板１２１に対面する表面に固定される。前記スパッタ装置１３０は、スパッタリングターゲットを備える。前記スパッタリングターゲットと前記固定板１２１又は前記２つの積載板１２２、１２３との間に高圧電界を発生させ、前記スパッタチャンバー１１０２にアルゴンガスのような不活性ガスを導入し、前記電界の作用によって前記アルゴンガスをアルゴンイオンと電子に電離し、前記ターゲットに前記アルゴンイオンが衝突することでターゲット材料が飛散され、前記第一積載板１２２又は前記第二積載板１２３に積載されたワークピースの表面に薄膜として堆積される。前記スパッタ装置１３０は、マグネトロン装置をさらに備えることができ、従って前記不活性ガスの運行軌跡を制御して、前記ターゲットの複数の領域を衝突させて、前記ターゲットの利用率を高める。
前記蒸着装置１４０は、前記下板１１２に固定される。前記蒸着装置１４０は、成膜材料を収容する蒸発源１４１と、前記蒸発源１４１を固定する第一固定部材１４２と、第二固定部材１４３と、噴霧器１４４と、を備える。本実施形態において、前記第一固定部材１４２は、略円柱形であり、対向して設置される第一端部１４２１及び第二端部１４２２を備え、前記蒸発源１４１は前記第一端部１４２１に固定される。前記第一固定部材１４２の外表面には、外部ねじ山が設けられる。前記第二固定部材１４３は、一体成形され且つ同軸に設置される取付部１４３１及び固定部１４３２を備える。前記第二固定部材１４３には、前記取付部１４３１及び前記固定部１４３２を貫く収容孔１４３３が設けられる。前記収容孔１４３３の内壁には、前記第一固定部材１４２の外部ねじ山に螺合できる内部ねじ山が設けられる。前記固定部１４３２は、円柱形であり、その横断面の直径の大きさは前記下板１１２の固定孔１１９の直径に対応する。前記固定部１４３２を前記固定孔１１９に挿入して固定する際、前記取付部１４３１は前記成膜室１１０の外部に位置し、前記収容孔１４３３と前記固定孔１１９は同軸である。前記第一固定部材１４２の第一端部１４２１は、前記固定部１４３２に向い、前記第一固定部材１４２の第二端部１４２２は、前記取付部１４３１から露出する。
前記噴霧器１４４は、前記第二固定部材１４３の固定部１４３２に固定され且つ前記第二固定部材１４３と同軸に設置される。前記噴霧器１４４は、略円錐台形キャビティである。前記噴霧器１４４は、対向して設置される第一端１４４１及び第二端１４４２を備え、前記第一端１４４１から前記第二端１４４２に向ってその直径がだんだん大きくなり、前記第一端１４４１には、開口１４４３が設けられ、前記第二端１４４２は前記固定部１４３２に固定され、前記噴霧器１４４と前記第二固定部材１４３との間に収容空間が形成される。前記開口１４４３と前記貫通孔１２１３は同軸であることが好ましい。前記蒸発源１４１内の成膜材料が揮発して、成膜材料蒸気が前記収容空間で所定の濃度に達すると、前記貫通孔１２１３を遮蔽するワークピースの表面に噴霧されて、蒸着膜の品質を高める。
前記薄膜製造装置１００において、前記第一積載板１２２と前記第二積載板１２３にそれぞれ薄膜を成膜するワークピースを積載し、前記第一回転軸１２４及び前記第二回転軸１２５を回動することにより、前記第一積載板１２２に積載されたワークピースの表面に蒸着膜を形成するとともに、前記第二積載板１２３に積載されたワークピースの表面にスパッタ膜を形成し、且つ前記第一回転軸１２４及び前記第二回転軸１２５を回動することにより、前記第一積載板１２２に積載された蒸着膜を形成したワークピースの表面にスパッタ膜を形成し、前記第二積載板１２３に積載されたスパッタ膜を形成したワークピースの表面に蒸着膜を形成する。このように、前記薄膜製造装置１００によって、ワークピースの表面に積み重ねた薄膜構造を形成することができる。
前記積載板及び前記回転軸の数量は１つでもよく、即ち薄膜製造要求に基づいて、前記回転軸を回転することにより、前記積載板に積載されたワークピースの表面を蒸着チャンバー又はスパッタチャンバーに選択的に対面させて、蒸着膜及びスパッタ膜を交互に形成する。なお、前記スパッタチャンバーに遮蔽板を設置して、前記積載板に積載されたワークピースが前記貫通孔を遮蔽しない場合、前記遮蔽板によって前記固定板の貫通孔を遮蔽する。複数のワークピースの表面に同時に薄膜を成膜するために、さらに多い積載板、回転軸及び固定版の貫通孔を設けることができ、２つ毎の積載板を固定板の貫通孔に対応させて、成膜効率をさらに高めることができる。
本発明に係わる薄膜製造装置には、積載板及び固定板が設けられ、前記固定板は成膜室を蒸着チャンバー及びスパッタチャンバーに分け、且つ前記固定板には貫通孔が設けられているため、前記積載板を回動可能に前記成膜室に取り付けて、前記積載板を回動することにより、前記積載板によって前記固定板の貫通孔を遮蔽するか又は暴露して、同じ成膜室で前記積載板に積載されたワークピースの表面に選択的に薄膜を蒸着するか又はスパッタして、異なる薄膜製造法により薄膜を形成するために、ワークピースを異なる成膜室に移送しなくてもよく、従ってワークピースを移送する際にワークピースの成膜表面が汚染されることを免れ、且つ成膜効率を高める。
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
１００ 薄膜製造装置
１１０ 成膜室
１１１ 上板
１１２ 下板
１１３ 第一側板
１１４ 第二側板
１１５ 第三側板
１１６ 第四側板
１１７ 第一取付孔
１１８ 第二取付孔
１１９ 固定孔
１２０ 積載装置
１２１ 固定板
１２２ 第一積載板
１２３ 第二積載板
１２４ 第一回転軸
１２５ 第二回転軸
１３０ スパッタ装置
１４０ 蒸着装置
１４１ 蒸発源
１４２ 第一固定部材
１４３ 第二固定部材
１４４ 噴霧器
１１０１ 収容空間
１１０２ スパッタチャンバー
１１０３ 蒸着チャンバー
１２１１ 第一表面
１２１２ 第二表面
１２１３ 貫通孔
１２１４ 定位部
１２１５ 保持部
１２１６ 支持部
１２２１ 第一積載部
１２２２ 第一固定部
１２２３ 第一積載面
１２２４ 第一底面
１２２５ 第一収容スロット
１２２６ 第一定位孔
１２３５ 第二収容スロット
１４２１ 第一端部
１４２２ 第二端部
１４３１ 取付部
１４３２ 固定部
１４３３ 収容孔
１４４１ 第一端
１４４２ 第二端
１４４３ 開口

Claims (6)

  1. 成膜室と、
    前記成膜室をスパッタチャンバー及び蒸着チャンバーに分け且つ前記スパッタチャンバー及び前記蒸着チャンバーを連通する貫通孔を有する固定板及び薄膜を成膜するワークピースを積載する第一積載板を備える積載装置と、
    前記スパッタチャンバーに設置されるスパッタ装置と、
    前記蒸着チャンバーに連通される蒸着装置と、
    を備えてなる薄膜製造装置であって、
    前記第一積載板は、前記スパッタチャンバー又は前記蒸着チャンバーに回動可能に取り付けられ且つ前記貫通孔の近傍に位置し、前記第一積載板を回動して前記第一積載板が前記貫通孔を遮蔽しない際には、前記第一積載板に積載されるワークピースは、前記スパッタチャンバー又は前記蒸着チャンバーに暴露され、前記第一積載板を回動して前記第一積載板が前記貫通孔を遮蔽する際には、前記第一積載板に積載されるワークピースは、前記蒸着チャンバー又は前記スパッタチャンバーに暴露されることを特徴とする薄膜製造装置。
  2. 前記積載装置は、前記成膜室に回動可能に取り付けられる第一回転軸をさらに備え、前記第一回転軸の一端又は両端は前記成膜室から突出し、前記第一積載板は前記第一回転軸に固定されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
  3. 前記薄膜製造装置は、前記第一積載板が前記貫通孔を遮蔽しない際に、前記貫通孔を遮蔽するために用いられる遮蔽板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
  4. 前記積載装置は、薄膜を成膜する他のワークピースを積載する第二積載板をさらに備え、前記第二積載板は、前記スパッタチャンバー又は前記蒸着チャンバーに回動可能に取り付けられ且つ前記貫通孔の近傍に位置し、前記第一積載板が前記貫通孔を遮蔽しない際には、前記第二積載板を回動して前記貫通孔を遮蔽することを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
  5. 前記積載装置は、前記成膜室に回動可能に取り付けられる第二回転軸をさらに備え、前記第二回転軸の一端又は両端は前記成膜室から突出し、前記第二積載板は前記第二回転軸に固定されることを特徴とする請求項４に記載の薄膜製造装置。
  6. 前記成膜室は、対向して設置される上板及び下板を有し、前記固定板は前記上板と前記下板との間に設置され、前記スパッタ装置は前記上板に固定され、前記蒸着装置は前記下板に固定されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
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