JP4474109B2 - スパッタ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板ホルダーに取り付けられた凹凸形状を有する基板に成膜する際の膜の均質及び膜厚分布特性を所望の膜厚分布に成膜するスパッタ装置及びスパッタ方法で、特に、基板が大口径レンズの様な基板に均質膜で且つ所望の膜厚分布を持った多層反射防止膜や多層膜ミラー、Ｘ線反射多層膜の成膜装置及び成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から広く用いられている平行平板型のマグネトロンスパッタは、真空槽内に、薄膜の材料となるターゲットと、基板ホルダーに取り付けられた基体とを対向するように配置した上で、プラズマを生成してターゲットをスパッタリングし、スパッタリングによって叩き出されたスパッタリング粒子を基体上に堆積させることにより、基体上に薄膜を成膜する装置で、他の手法に比べ簡便で高速成膜、大面積成膜、ターゲット寿命等に優れるという特徴がある。
【０００３】
この様なスパッタ装置で、近年、光学膜分野に於いてスパッタリングの検討がなされ、特にステッパー等の半導体露光焼き付け装置では焼き付け性能を高める為に高ＮＡ化が進められレンズ口径の大型化やレンズに入射する光線の斜入射特性の改善や、更に次世代のＸ線（ＥＵＶ）露光装置では大口径で精度の高い傾斜膜（斜入射特性改善）等の要求が出ている。
【０００４】
13.4ｎｍのＸ線波長を使用したモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）のＸ線多層ミラーでは、反射特性の帯域幅が非常に狭い為ミラー面に入射するＸ線の入射角度がかわると反射特性が低下する。この改善策として、反射ミラー面内に於いてＸ線入射角度に合った反射ミラー特性にする方法がとられている。従って反射ミラー面内に於いて、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の膜厚分布を高精度に分布制御する必要がある。
【０００５】
膜厚分布を制御する方法として、遮蔽マスクを使用しその遮蔽マスクの形状と移動速度分布を制御して膜厚分布を制御する方法（特許文献１）や、基体を蒸発源に対し平行なＸ又はＸＹ方向に移動しながら成膜する方法（特許文献２）更に自公転運動している基板がターゲット上を通過する時の公転速度制御で傾斜膜成膜（特許文献３）等が提案されている。
【０００６】
ところが、露光装置などに使用される光学素子は、短波長化し、形状も非球面、自由曲面、放物面などと異形状な物もあり多様化している。その為、従来にまして高精度な膜厚制御が要求される。
【０００７】
この様に、非常に高精度な膜厚分布制御が必要な光学素子を具現化する為には下記の様な成膜装置及び成膜方法が必要である。
（１）いろいろな凹凸形状に対し膜厚分布制御が可能である
（２）複数ターゲット（材料の放出角度分布の違いによる膜厚分布が異なる）に対して対応が可能であること
（３）スパッタ粒子の斜入射膜は膜密度が低いので水分吸着で屈折率が変化し光学特性が変化する。従ってスパッタ粒子の斜入射成分を極力抑えた成膜装置であること。
（４）ゴミの発生や残留ガス、特に水の影響を極力抑える為にロードロック方式の成膜が可能であること。
（５）真空装置内に複雑な移動機構を導入しない成膜装置であること。
【０００８】
上述の遮蔽マスクを使用しその遮蔽マスクの形状と移動速度分布を制御して膜厚分布を制御する方法（特許文献１）では、上記（１）及び（２）を満足させるには１形状のマスクで対応するには難しく、真空槽を大気に開放してマスクを交換する作業が必要となる。真空槽を大気に開放すると真空槽内に付着した膜に大気中の水が吸着し膜の応力が増加し膜はがれが発生しやすくなり成膜時に（４）の影響が出る。又、ターゲットと基体間の基体近傍に遮蔽マスクが設置されているのでゴミの発生源となり好ましくない。
【０００９】
さらに、上述の遮蔽マスクを使用しその遮蔽マスクの形状と移動速度分布を制御して膜厚分布を制御する方法（特許文献１）では、回転対称系の膜しか付けることはできず、異形状には対応できない。また、自公転運動している基板がターゲット上を通過する時の公転速度制御で傾斜膜成膜（特許文献３）する方法でも同様に、回転対称の膜しか付けることはできない。
【００１０】
また、基体を蒸発源に対し平行なＸ又はＸＹ方向に移動しながら成膜する方法
【特許文献２】では、凹凸形状の曲率の大きな及び／または複雑な形状を持つ基体の周辺部の成膜では、基体に入射するスパッタ粒子の斜入射成分が大きく膜密度の低い膜になり特性シフト等の問題があった。更に真空装置内に複雑な移動機構が必要で好ましくない。
【特許文献１】
特開平１０−３０１７０号公報
【特許文献２】
特開平９−２１３６３４号公報
【特許文献３】
ＵＳＰ６０１０６００号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来とは異なった方法で、いろいろな形状の基体に光学薄膜を均質且つ高精度に所望の膜厚分布を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のスパッタ装置及びスパッタ方法は、凹凸又は平面形状を有する基板に物理的気相成長にて膜を成膜するスパッタ装置であって、成膜中に基板とターゲットの相対位置関係等を独立に移動走査出来る制御軸が３軸以上有する。
前記の基板とターゲットの相対位置関係等を独立に移動制御出来る３軸は、基板を回転する軸と、少なくとも１つ又は複数のカソードで構成されたカソード回転軸と、回転する基板を走査するスキャン軸である。
【００１３】
前記３軸の制御軸をＸＹＺ立体図で配置関係を表現すると（図１，２参照）カソード回転軸はターゲット面に平行なＹ軸上で、Ｚ軸にオフセットされたＸ’軸上に回転中心を持ちＸＺ面上に走査するスキャン軸とスキャン軸でＸＺ面上を移動するユニット内に組み込まれた基板を回転する回転軸を有する配置関係を有する。
【００１４】
更に、前記の３軸とターゲットと基板間の距離を可変可能なＴＳ軸、合計４軸を有する。
前記４軸の制御軸をＸＹＺ立体図で配設関係を表現するとカソード回転軸はターゲット面に平行なＹ軸上で、Ｚ軸にオフセットされたＸ’軸上に回転中心を持ちXＺ面上に走査するスキャン軸とスキャン軸でＸＺ面上を移動するユニット内に組み込まれた基板を回転する回転軸とターゲット基板間距離を可変するＴＳ制御軸を有する配置関係である以上の手段で達成される。
【００１５】
又、本発明の成膜方法は、上記のスパッタ装置においてカソード回転軸と基板回転軸とスキャン軸とＴＳ制御軸の内少なくとも２軸以上の制御された複数条件の移動速度を１回又は複数回繰り返しスキャンして成膜する方法や２軸以上の制御された複数条件位置の滞在時間を１回又は複数回繰り返しスキャンして成膜する方法で達成される。
【００１６】
また、本発明のスパッタ装置は、様々形状を有する基板に物理的気相成長にて膜を成膜するスパッタ装置であって、成膜中に基板とターゲットの相対位置関係等を独立に移動走査出来る制御軸が３軸以上有し、かつ成膜のレートおよび成膜領域を自由に制御できる機構を有する。
【００１７】
前記の基板とターゲットの相対位置関係等を独立に移動制御出来る３袖の一つは、基板を走査するスキャン軸である。
【００１８】
前記の成膜のレートおよび成膜領域を自由に制御できる機構は、可動型のマスク及び可動型のコリメータである。
【００１９】
本発明の成膜方法は、上記スパッタ装置において他の軸と同期して、マスク及び／またはコリメータを制御することによって、自在な膜厚分布を様々な形状を持つ基板に成膜することで達成される。
【００２０】
【作用】
本発明の構成は、（ＸＹＺ立体図で配置関係を表現すると）少なくとも１つ又は複数のカソードで構成されたカソード回転軸はターゲット面に平行なＹ軸上で、Ｚ軸にオフセットされたＸ’軸上に回転中心を持ちXＺ面上に走査するスキャン軸とスキャン軸でＸＺ面上を移動するユニット内に組み込まれた基板を回転する回転軸とターゲット基板間距離を可変するＴＳ制御軸を有する。この構成で基板ホルダーに凹凸面形状基板がセットされた場合、例えば外径φ300ｍｍで曲率半径R=300ｍｍの凸レンズが回転する基板ホルダーにセットされた場合で説明すると、回転したレンズがXＺ面上で且つターゲット側の半径のどの成膜領域においてもレンズ法線がターゲット成膜面とほぼ垂直となる様にカソード回転角度（Ｔθ）とＺ軸にオフセットされたＸ’軸上に回転中心を持ちXＺ面上に走査するスキャン軸角度（Ｓθ）の２軸の角度で達成出来る。
【００２１】
この様にターゲットとレンズ内の成膜領域が向かい合う複数条件を設定し、その条件の滞在時間を制御しながら１回もしくは複数回スキャンしながら成膜することでスパッタ粒子の垂直入射成分を多く含んだ膜で且つ所望の膜厚分布を得ることが出来る。同様に、前記複数条件を連続に可変してその２軸の可変速度を制御しながら１回もしくは複数回スキャンすることでも同様の効果を得る事が可能である。
【００２２】
更に、ターゲットと基板間の距離を可変可能なＴＳ制御軸を付加する事でターゲットレンズ間の距離が一定となる様に制御しながら前記の様なスキャン成膜を行えば成膜条件が同一となり均質な膜を得ながら膜厚分布の制御が可能となり更に好ましい。
（前記の作用は凸形状レンズで説明したが、凹形状レンズやターゲット材を異種材料に切り替えた時にスパッタ粒子の放出角度分布がかわってもカソード回転角度（Ｔθ）、スキャン軸角度（Ｓθ）、ターゲットと基板間の距離条件を最適化すれば同様の効果が得られる。）
又、前記構成はロードロック室を有したスパッタ装置の成膜室チャンバーの真空雰囲気内でやや複雑な動作が必要であるが、本発明では、ターゲット回転軸と基板回転軸は磁気シールを用いた回転軸で、スキャン軸は回転中心部分の周りをベローズで覆う方式を用い、ターゲットと基板間の距離を可変可能なＴＳ軸はベローズを用いた移動機構でリーク等が発生しづらい信頼性の高い機構が比較的簡単に得る事が出来た。
【００２３】
従って、従来技術のマスク移動の方式や基体をＸ、Ｙ軸平行移動の方式では凹凸形状を有する基体の成膜では、レンズ周辺部の領域に於いて、スパッタ粒子の斜入射成分が多い膜密度の低い膜が形成されたが、本発明のスパッタ装置では、ターゲット材料による放出角度分布や基板形状（凹凸）が変わってもカソード回転角度（Ｔθ）、スキャン軸角度（Ｓθ）、ターゲットと基板間の距離条件を最適化することでレンズ全面均質且つ、高精度に所望の膜厚分布を有するレンズを得る事が出来た。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態によるスパッタ装置の正面断面図であり、図２は、平面断面図である。
【００２６】
図１及び図２に示す実施形態のスパッタ装置の基本構成は、真空チャンバー１を排気する排気系２、スパッタプロセスガスを供給するガス供給系３と複数のカソードにスパッタ電力を供給する電源４で構成されている。電源４は、カソード毎に電源が接続されていてもよいし、１台の電源で切り替え器を用い使用するカソードのみに電力を供給するタイプでも良い。真空チャンバー内部には、複数のターゲットが取り付けられたカソードユニット５と基体６を回転保持しながらスキャンするスキャンユニット７で構成されている。
更に、チャンバー内部を詳しく説明すると、カソードユニット５はチャンバー１の上面及び底面から磁気シール８，９を介してカソード回転軸１０，１１で固定され、磁気シール９の下部にはカソード駆動系１２が配設されている。多角柱のカソードユニット５の側面には、電気的に絶縁された複数のカソード１３ａ、ｂ、ｃ、ｄが配設され、異材料のターゲット１４ａ、ｂ、ｃ、ｄが取り付けられている。又、各カソードにはシャッター１５ａ、ｂ、ｃ、ｄが配設され独立に開閉できる。回転軸１０、１１は中空になっていて、その内部には、カソード冷却水や、スパッタ電力供給ケーブルやスパッタリングガス、シャッター駆動用エアー等を供給している。この様な構成にすることで所望のターゲットをスパッタしながら回転移動が可能となる。更に、カソード駆動系１２の駆動モーターをサーボモーターを用いることで高精度に位置制御しながら成膜が可能となる。
【００２７】
スキャンユニット７は、基体６を保持する基板ホルダー１６が基板回転軸１７の先端に固定されている。この回転軸１７は磁気シール１８を介して基板回転させる基板回転駆動系１９と、Ｔ−Ｓベローズ２０で大気と隔離しながらターゲット基板間距離を可変させるＴ−Ｓ駆動系２１と、大気と隔離しながら曲げが可能なＳθベローズ２２の中心部分に回転中心を持ちユニット全体をチャンバー底面と平行に首振り走査させるスキャン駆動系２３で構成させている。この様な構成にすることでスパッタ中に基板回転しながらターゲット基板間距離を可変しながらスキャンして成膜することが可能となる。更に前記のカソード駆動系と同様に各制御軸の駆動モーターをサーボモーターにすることで高精度に位置制御しながら成膜が可能となる。
【００２８】
チャンバー内部の各ユニットの配置関係は、カソードユニット７の回転軸をＹ軸とし、ターゲット１４の中心を通るチャンバー底面に平行な軸をＸ、Ｚ軸とすると、基板回転軸１７はＸ軸に対しＺ軸方向にオフセットしたＸ’軸上に基板回転軸を有し、更にスキャン軸はＸ’軸上に回転中心を有しスキャンユニット全体をＸＺ面上のスキャン動作をする。
【００２９】
図８は、本発明の別の実施の形態によるスパッタ装置の断面図である。
【００３０】
図８に示す実施形態のスパッタ装置の基本構成は、真空チャンバー３１を排気する排気系３２、回転するスパッタリングターゲツト４がある。また、基体３を回転保持しながらスキャンするスキャンユニット３５がある。基板とターゲットの間には、成膜領域を変えるための可動マスク３６と固定マスク３７を有し、成膜粒子の方向およびレートを決めるコリメータ３８がある。このコリメータは回転可能になっており、この角度を変えることにより、成膜レートを可変できる。
【００３１】
スパッタリングは、イオン源を用いたイオンビームスパッタでも、ターゲットに電力を供給するマグネトロンスパッタ方式でもどちらでも良い。
【００３２】
【実施例】
（実施例１）
本発明のスパッタ装置を用いた実際の多層成膜は、下記の手順で行われる。
スキャン条件設定
スキャン条件の待機時間又は移動速度の最適化
【００３３】
成膜工程
▲１▼のスキャン条件設定は、本スパッタ装置のＣＡＤ図面の平面図を用いて各ステップ条件のターゲット角度Ｔθ、T-S間距離、スキャン軸角度Ｓθを求める方法とプログラムを作成してT-S間距離が一定でターゲット中心と基板上の各ステップを結ぶ線の各交点上の法線との角度sin（ｔθ）^２＋sin（ｓθ）^２が最小となる最適化計算によるＴθ、Ｓθ条件を求める方法がある。本実施例では、ＣＡＤ図面から求める方法で説明する。
まず、ＣＡＤ図面上で基板ホルダーに取り付けられたレンズの半径よりも約２割程度大きさの半径方向を１０〜２０分割し、その分割された点をレンズ中心からＰ０、Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐ２０とする。ターゲット中心とレンズ表面上のＰ０、Ｐ１、・・・・Ｐ２０の各Ｔ-Ｓ間距離を１００ｍｍに一定にしてレンズ表面上のＰ０、Ｐ１、・・・・Ｐ２０の法線とターゲット中心の法線がほぼ一致する各ターゲット角度Ｔθと各スキャン軸角度Ｓθを求める。
【００３４】
▲２▼上記▲１▼で求めた各ポイントのターゲット角度Ｔθ、T-S間距離、スキャン軸角度Ｓθ条件で膜厚分布シミュレーションを用いそれぞれのターゲット材の膜厚分布を算出する。算出した各ポイントの膜厚分布に待機時間を掛けた合計が所望の膜厚分布となる様に最小二乗法を用いて待機時間を最適化する。
【００３５】
▲３▼成膜工程では、上記の各ターゲット材料の最適化条件の成膜速度から所望の膜厚となる様に各ポイントの待機時間をスパッタ装置に入力する。次に最適化条件された形状のレンズを基板ホルダーに取り付けロードロック室を介して真空チャンバー内のスキャンユニットにセットする。
【００３６】
真空チャンバー内を排気ユニットで十分に排気後、設定された各ポイントのターゲット角度Ｔθ、T-S間距離、スキャン軸角度Ｓθ条件で最適化された待機時間で成膜を開始する。
【００３７】
成膜後、この基板を取り出し膜厚分布を計測した結果、所望の膜厚分布が得られなかった場合、そのずれ量を補正した待機時間の最適化を行えば容易に所望の膜厚分布を得ることが出来る。
【００３８】
（実施例２）
実施例１と同様の構成で各ステップの膜厚シミュレーション結果で得られた所望の膜厚分布となる最適条件からターゲット角度Ｔθ、T-S間距離、スキャン軸角度Ｓθの各移動速度を連続的に可変して条件設定しても実施例１と同様の効果が得られる。
【００３９】
次に凹凸基板の膜厚分布制御性比較として基体を蒸発源に対し平行なＸ又はＸＹ方向に移動しながら成膜する方法（特許文献２）と本発明であるターゲット角度Ｔθ、T-S間距離、スキャン軸角度Ｓθを制御した方式の比較シミュレーションを行った。
ターゲットはφ５インチ、T-S間距離１００、１２０、１５０ｍｍ、基板中心から半径方向に１５mmピッチで１６ステップ移動、基板は外径φ３００ｍｍで曲率３００ｍｍの凸形状基板で回転動作している形態で成膜圧力は散乱の影響が少なくなる放電維持限界０．１Pa程度を想定して散乱効果は無視した。更に放出角度分布は余弦則で計算した。
【００４０】
図３は上記凸レンズを蒸発源に対し平行なＸ方向に１５mmピッチで１６ステップ移動した従来例方式の場合の各ステップにおける膜厚分布を表したものである。この各ステップの膜厚分布及び成膜速度に待機時間の積の和が所望の１００％（全体が均一な膜厚分布）と１１５％（レンズ中心から周辺に向かって直線的に１１５％迄増加する）の膜厚分布になる様に待機時間を最適化して求めた膜厚分布が図４である。
【００４１】
図５は本発明の構成でシミュレーション計算した各ステップの膜厚分布を示したもので、基本条件は前記と同じであるがターゲット角度Ｔθ、スキャン軸角度Ｓθ、及びＴ−Ｓ間距離をCAD図面から求めた。レンズの半径方向を１６分割し、その分割された点をレンズ中心からＰ０、Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐ１５とします。Ｔ-Ｓ間距離を１００、１２０、１５０ｍｍに一定にしてレンズＰ０、Ｐ１、・・・・Ｐ１０の法線とターゲット中心の法線がほぼ一致する各ターゲット角度Ｔθと各スキャン軸角度Ｓθを求めた値を用いた。
【００４２】
図６は上記同様に、図５の各ステップの膜厚分布及び成膜速度に待機時間の積の和が１００％（全体が均一な膜厚分布）と１１５％（レンズ中心から周辺に向かって直線的に１１５％迄増加する）の膜厚分布になる様に待機時間を最適化して求めたものである。
【００４３】
又、図７は全体の待機時間に対する各ステップに於ける待機時間を比率で表した表である。図３、５及び図７でわかるように従来方式では、レンズ外周部の膜厚はスパッタ粒子の基板への斜入射成分が多い点とＴＳ間距離が大きくなる影響で薄くなり、その結果、外周部を成膜する待機比率が高くなり、更に成膜面積の小さい中心部も同時に成膜されてしまうので膜厚均一性も本発明に比べ悪い。尚、本発明でターゲット前面に中空円柱状のチムニーを設けると更に斜入射成分がカットされより膜厚分布や膜質均一化が図れ更に好ましい。
【００４４】
（実施例３）
図９は、本実施例の装置形態である。
図９に示すスパッタ装置の基本構成は、真空チャンバー３１を排気する排気系３２、回転するスパッタリングターゲット３４がある。また、基体３３を回転保持しながらスキャンするスキャンユニット３５がある。基板とターゲツトとの間には、成膜領域を変えるための可動マスク３６と固定マスク３７を有し、成膜粒子の方向およびレートを決めるコリメータ３８がある。このコリメータは回転可能になっており、この角度を変えることにより、成膜レートを可変できる。スパッタリングは、イオン源３９を用いたイオンビームスパッタ方式である。
【００４５】
本装置を用いて、成膜する手順を説明する。
真空チャンバー３１に基板３３を導入し、１０−４Ｐａ以下の圧力まで待機する。その後、基板３３を回転し、イオンビーム３９とターゲット３４を所望の角度にし、成膜開始する。その際、スキャンユニットおよび、可動マスク３６を動かし、基板３３上の膜厚分布を制御する。また、成膜レートをコリメータ８によって制御し、均一性を高めている。
この装置を用いた結果、±０．２％以下の精度で所望の膜厚を得ることができた。
【００４６】
（実施例２）
図１０は、本実施例の装置形態である。
図１０に示すスパッタ装置の基本構成は、真空チャンバー３１を排気する排気系３２、回転するスパッタリングターゲット３４がある。また、回転放物面形状を持つ基体３３をスキャンするスキャンユニット３５がある。基板とターゲットの間には、成膜領域を変えるための可動マスク３６および４０と固定マスク３７を有し、成膜粒子の方向およびレートを決めるコリメータ３８がある。このコリメータは回転可能になっており、この角度を変えることにより、成膜レートを可変できる。スパッタリングは、イオン源３９を用いたイオンビームスパッタ方式である。
【００４７】
本装置を用いて、成膜する手順を説明する。
真空チャンバー３１に基板３を導入し、１０−４Ｐａ以下の圧力まで待機する。その後、基板３３を回転し、イオンビーム３９とターゲット３４を所望の角度にし、成膜開始する。その際、スキャンユニットおよび、可動マスク３６および３７を動かし、基板３３上の膜厚分布を制御する。また、成膜レートをコリメータ３８によって制御し、均一性を高めている。
この装置を用いた結果、±０．２％以下の精度で所望の膜厚を得ることができた。
【００４８】
ここで、以下に本発明の実施態様を示す。
（実施態様１） 凹凸又は平面形状を有する基板に物理的気相成長にて膜を成膜するスパッタ装置に於いて、成膜中に基板とカソードの相対位置関係等を独立に可変出来る制御軸が３軸以上有することを特徴とするスパッタ装置。
（実施態様２） 前記基板とカソードの相対位置関係等を独立に可変出来る少なくとも３個の制御軸は、基板を回転する軸と、１または２以上のカソードで構成されたカソード回転軸と、回転する基板を走査するスキャン軸と、であることを特徴とする実施態様１に記載のスパッタ装置。
（実施態様３） 前記カソード回転軸はターゲット面に平行なＹ軸上で、Ｚ軸にオフセットされたＸ’軸上に回転中心を持ちＸＺ面上に走査するスキャン軸と、スキャン軸でＸＺ面上を移動するユニット内に組み込まれた基板を回転する回転軸と、を有する配置関係であることを特徴とする実施態様２に記載のスパッタ装置。
【００４９】
上記実施態様１ないし３のいずれかによれば、 いろいろな形状の基体に光学薄膜を均質且つ高精度に所望の膜厚分布を得ることができる。
（実施態様４） 前記基板とカソードとの相対位置関係等を独立に可変制御出来るカソード対面側に配置された基板を回転する軸と、１又２以上のカソードで構成されたカソード回転軸と、回転する基板を走査するスキャン軸の３軸と、更にターゲット基板間の距離を可変可能なＴＳ制御軸と、を有することを特徴とする実施態様２に記載のスパッタ装置。
（実施態様５） 前記カソード回転軸は、さらに、ターゲット基板間距離を可変するＴＳ制御軸を有する配置関係であることを特徴とする実施態様２または４のスパッタ装置。
【００５０】
上記実施態様４または５によれば、ターゲットレンズ間の距離が一定となる様に制御しながら前記の様なスキャン成膜を行えば成膜条件が同一となり均質な膜を得ながら膜厚分布の制御が可能となる。
（実施態様６） 実施態様１ないし５のいずれかに記載のスパッタ装置において、カソード回転軸と基板回転軸とスキャン軸とＴＳ軸制御軸の内少なくとも２軸以上の制御された複数条件の移動速度を１回又は複数回繰り返しスキャンして成膜することを特徴とするスパッタ成膜方法。
（実施態様７） 前記カソード回転軸と基板回転軸とスキャン軸とＴＳ制御軸の内少なくとも２軸以上の制御された複数条件位置の滞在時間を１回又は複数回繰り返しスキャンして成膜することを特徴とする実施態様６に記載のスパッタ成膜方法。
【００５１】
上記実施態様６または７によれば、スパッタ粒子の垂直入射成分を多く含んだ膜で且つ所望の膜厚分布を得ることが出来る。同様に、前記複数条件を連続に可変してその２軸の可変速度を制御しながら１回もしくは複数回スキャンすることでも同様の効果を得る事ができる。
（実施態様８） 自由な曲面形状を有する基板に物理的気相成長にて膜を成膜するスパッタ装置であり、成膜中に基板とカソードの相対位置関係を独立に可変出来る制御軸を３軸以上有することを特徴とするスパッタ装置において、相対位置関係の制御軸とは独立に成膜中にレートまたは成膜領域、またはその両方を可変できる機能を１つ以上備えたことを特徴とするスパッタ装置。
（実施態様９） 前記成膜中にレートまたは成膜領域、またはその両方を可変できる機能とは、可動型のマスクであることを特徴とする実施態様８に記載のスパッタ装置。
（実施態様１０） 前記成膜中にレートまたは成膜領域、またはその両方を可変できる機能とは、コリメータの角度を変え、開口率を制御することであることを特徴とする実施態様８に記載のスパッタ装置。
（実施態様１１） 実施態様９及び１０に記載のスパッタ装置において、前記成膜中にレートまたは成膜領域、またはその両方を可変できる機能とは、前記可動型のマスクとコリメータの角度を変え、開口率を制御する複数の機能を組み合わせていることを特徴とする実施態様８に記載のスパッタ装置。
（実施態様１２） 実施態様８に記載のスパッタ装置において、前記基板とカソードの相対位置関係等を独立に可変出来る３個以上の制御軸の一つは、基板を走査する軸であり、かつその走査軸と連動して成膜中にレートまたは成膜領域、またはその両方を可変できる機能を１つ以上備えたことを特徴とする実施態様８ないし１１のいずれかに記載のスパッタ装置。
（実施態様１３） 前記基板を走査する軸とは、直線的に走査するスキャン軸であることを特徴とする実施態様１２に記載のスパッタ装置。
【００５２】
上記実施態様８ないし１３のいずれかによれば、レンズ、ミラー等の様々な形状を有する高性能な光学部品を基板とする成膜プロセスにおいて、成膜中にレートまたは成膜領域、またはその両方を可変できる機能を付加することにより、所望の膜厚分布を有する成膜を効率的に行なうことができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているスパッタ装置及び成膜方法なので、以下に記載するような効果を奏する。
【００５４】
レンズ等の凹凸形状を有する高性能な光学部品を基板とする成膜プロセスにおいて、各ステップのターゲット角度Ｔθ、スキャン軸角度Ｓθ条件を最適化してスパッタ粒子の垂直入射成分を主とした部分成膜領域を走査速度制御された連続又は待機時間制御されたステップスキャン走査することでレンズ面内に膜密度の高い均質膜が得られ且つ所望の膜厚分布を有する反射防止膜等の成膜を効率的に行なうことができる。
【００５５】
さらに、レンズ、ミラー等の様々な形状を有する高性能な光学部品を基板とする成膜プロセスにおいて、成膜中にレートまたは成膜領域、またはその両方を可変できる機能を付加することにより、所望の膜厚分布を有する成膜を効率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるスパッタ装置の正面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態によるスパッタ装置の平面断面図である。
【図３】従来方式の各ステップに於ける膜厚分布（φ300、凸形状、曲率300レンズ）である。
【図４】従来方式の各ステップの待機時間を最適化したときの膜厚分布（φ300、凸形状、曲率300レンズ）である。
【図５】本発明の各ステップに於ける膜厚分布（φ300、凸形状、曲率300レンズ）である。
【図６】本発明の各ステップの待機時間を最適化したときの膜厚分布（φ300、凸形状、曲率300レンズ）である。
【図７】最適化した時の待機時間である。
【図８】本発明の別の実施の形態によるスパッタ装置の概略図である。
【図９】本発明の実施例３の形態によるスパッタ装置の概略図である。
【図１０】本発明の実施例４の形態によるスパッタ装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 真空チャンバー、
２ 排気系、
３ スパッタプロセスガスを供給するガス供給系、
４ スパッタ電力を供給する電源、
５ 複数のターゲットが取り付けられたカソードユニット、
６ 基体、
７ スキャンユニット、
８，９ 磁気シール、
１０，１１ カソード回転軸、
１２ カソード駆動系、
１３ａ,ｂ,ｃ,ｄ カソード、
１４ａ,ｂ,ｃ,ｄ ターゲット、
１５ａ,ｂ,ｃ,ｄ シャッター、
１６ 基板ホルダー、
１７ 基板回転軸、
１８ 磁気シール、
１９ 基板回転させる基板回転駆動系、
２０ Ｔ−Ｓベローズ、
２１ ターゲット基板間距離を可変させるＴ−Ｓ駆動系、
２２ Ｓθベローズ、
２３ スキャン駆動系、
３１ 真空チャンバー、
３２ 排気系、
３３ 基体、
３４ ターゲット
３５ スキャンユニット、
３６ 可動マスク、
３７ 固定マスク、
３８ 開口率および開口方向調整板（コリメータ）、
３９ イオンガン、
４０ 可変マスク。

Claims (7)

1. 凹凸形状を有する基板に真空チャンバー内で物理的気相成長にて膜を成膜するスパッタ装置に於いて、
   前記真空チャンバーの内部に配置されターゲットを保持し、第１の回転軸を有し、該第１の回転軸を中心に前記ターゲットと前記基板が対向するように回転する第１の駆動手段によって回転するカソードユニットと、前記真空チャンバーの内部に配置され、前記基板を前記ターゲットに対向するように保持する基板保持ユニットとを有しており、
   前記基板保持ユニットは第２の回転軸を有し、該第２の回転軸を中心に前記基板を軸回転する第２の駆動手段と、前記第２の回転軸上に回転中心を持つ第３の回転軸を有し、前記第３の回転軸を中心に前記基板を首振り走査する第２の駆動手段とを有していて、スパッタの際に、基板表面上の複数点のいずれかの法線とターゲット中心の法線とが一致するように前記カソードユニットの第１の回転軸と基板保持ユニットの第３の回転軸とが、一方の回転軸の回転に連動して他方の回転軸が回転する機構と、前記基板保持ユニットは、前記基板を前記Ｘ軸方向に駆動することで、前記基板と前記ターゲットとの距離をスパッタの際に一定に調整する第４の駆動手段を備えていることを特徴とするスパッタ装置。
2. 前記カソードユニットは、複数のターゲットを保持しており、前記基板に対向するターゲットを変更する回転機構を備え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. 前記第２の回転軸はＸ軸方向であり、前記第１の回転軸はＹ軸方向であり、前記第２の回転軸と前記第１の回転軸はＺ方向にオフセットし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. 前記基板保持ユニットは、複数のベローズにより、前記真空チャンバーに取り付けられており、前記第２、第３の駆動機構の駆動手段は、前記ベローズを介して、前記真空チャンバーの外部に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。
5. 前記カソードユニットと前記基板保持ユニットの間には、成膜レートまたは成膜領域を可変にする調整機構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。
6. 前記調整機構は可動型のマスクであることを特徴とする請求項５に記載のスパッタ装置。
7. 前記調整機構は角度を変更可能なコリメータであることを特徴とする請求項５に記載のスパッタ装置。

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