JP4837163B2 - スパッタリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタリング装置に関し、特に、ターゲットメンテナンスの改善に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、スパッタリング装置を複数有する真空処理装置において、その占有面積を小さくしたいという要求が高まってきている。
占有面積を小さくする目的で考案され、スパッタリング装置を複数有する真空処理装置の一例を図5の符号151に示す。
【0003】
この真空処理装置151は、搬送ロボット1521、1522と、搬入・搬出室153、154と、第1、第2の処理部131、132と、連結室156とを有している。
【0004】
第1の処理部131は、第1の搬送室155と、それに接続された第1、第2のスパッタリング装置1011、1012とを有しており、第2の処理部132は、第2の搬送室157と、第2の搬送室157に接続された第3、第4、第5のスパッタリング装置1013、1014、1015とを有している。
【0005】
図6の符号101に、上述した第1〜第5のスパッタリング装置を示す。このスパッタリング装置101は、真空槽111を有している。
真空槽111の天井側には孔170が設けられ、この孔170を蓋するようにカソード112が気密に配置されている。カソード112にはターゲット113が設けられ、ターゲット113は真空槽111の内部側に配置されている。カソード112には、図示しない直流電源が接続されており、直流電源を起動すると、カソード112を介してターゲット113に直流電圧を印加することができるように構成されている。
【0006】
真空槽111の内部底面には、ターゲット113と対向して載置台115が配置されている。載置台115の表面は平坦にされており、その表面に後述する基板を載置できるように構成されている。
【0007】
真空槽111の内部底面には、真空ポンプ116が取り付けられており、真空ポンプ116を起動すると、真空槽111内部を真空排気することができるように構成されている。
【0008】
かかる真空処理装置151を用いて、シリコン基板の表面に多層膜を成膜するには、各室を真空排気して所定の真空度にした状態で、搬送ロボット1511が搬入・搬出室153に基板を搬送し、その基板を、第1の搬送室155内の搬送ロボットが第1のスパッタリング装置1011に搬送する。搬送された基板を図6の符号120に示す。基板120は、載置台115の上に載置される。
【0009】
次に、図示しないガス導入系から真空槽111内にアルゴンガス等のスパッタガスを一定量導入し、真空槽111の内部圧力を所定圧力にした状態でターゲット113に直流電圧を印加すると、放電が生じ、ターゲット113が基板120表面にスパッタリングされ、基板120の表面に薄膜が成膜される。
【0010】
所定膜厚の薄膜が成膜されたら、基板120を取り出し、第1の搬送室155を介して第2のスパッタリング装置1012に基板を搬送し、基板表面に形成された薄膜上に、更に他の薄膜を積層させる。
【0011】
次いで、第1の搬送室155を介して連結室156に基板を搬送した後に、連結室156から、第2の搬送室157を介して第3のスパッタリング装置1013に基板を搬送し、更に他の薄膜を積層させる。
【0012】
次に、第4、第5のスパッタリング装置1014、1015に順次基板を搬送して、順次所定の薄膜を積層させた後に、第2の搬送室157を介して連結室156に基板を搬送する。その後、連結室156から第1の搬送室155を介して搬入・搬出室154に基板を搬送し、搬入・搬出室154内を大気雰囲気にした後に、搬送ロボット1522が基板を装置外へと取り出す。このようにして、一貫して真空雰囲気中で、基板表面に多層膜を成膜することができる。
【0013】
上述の構成のスパッタリング装置101を用いて長期間スパッタリングをすると、ターゲット113が消耗し、安定したスパッタリングができなくなるので、スパッタリング装置101には、ターゲット113を交換可能な機構が設けられている。
【0014】
このスパッタリング装置101の真空槽111の上部を図7に示す。
真空槽111には、取付具128が固定されている。取付具128には、真空槽111の長手方向と垂直になり、かつ水平に配置されたアーム軸123が挿通されている。アーム軸123には、アーム121の末端が固定されている。アーム121の先端にはカソード112が固定されており、アーム軸123を中心にしてアーム121を回転させると、アーム121の先端とともにカソード112が回転して、上方に持ち上がるように構成されている。
【0015】
ターゲットの交換時には、作業者が、アーム軸123を中心としてアーム121を回転させる。アーム121と取付具128とはスプリングダンパ127で接続されており、少ない力でアーム121を回転させることができる。アーム121が回転すると、カソード112は上方に移動した後に、アーム121の先端とともに半円弧の軌跡を描きながら、真空槽111の長手方向に移動して静止する。その状態のカソード112の位置を、図7の符号172に示す。
【0016】
こうしてカソード112が真空槽111から取り外されたら、カソード112に設けられたターゲット113を新たなターゲットに交換する。交換が終了したら、カソード112を取り外す向きと逆向きにアーム121を回転させると、カソード112が真空槽111の孔170上に気密に配置される。
【0017】
上述した真空処理装置151において、第1〜第5のスパッタリング装置1011〜1015の各カソード1121〜1125が、移動した後の位置を図8の符号1721〜1725に示す。図8に示すように、このうち、第2のスパッタリング装置1012のカソード1122が移動する位置1722には、仕込・取出室152や搬入・搬出室154が位置しており、移動した結果これらと干渉してしまうため、ターゲットの交換ができなくなってしまう。真空槽の長手方向には他の装置が配置されることが多いので、従来のスパッタリング装置では、ターゲット交換ができなくなってしまうことが多々あった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、複数のスパッタリング装置を配置した場合に、ターゲット交換時に、カソードが他の装置と干渉して交換できなくなることを抑止する技術を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、真空槽と、前記真空槽の天井に設けられた孔と、前記孔内に配置されたカソードと、前記カソードの底面に設けられ、前記孔の開口から前記真空槽内部に露出されたターゲットと、前記カソードに取り付けられたアームとを有し、前記アームが、水平方向に伸びる中心軸線を中心として、前記真空槽の上方に向けて回転すると、前記アームと共に、前記カソードと前記ターゲットとが、前記孔内から前記孔の上方へと移動するように構成されたスパッタリング装置であって、前記アームを回転させるハンドルを有し、前記真空槽の長手方向には当該スパッタリング装置以外の装置が位置しており、当該スパッタリング装置は、前記ハンドルを回転させて、前記アームを前記真空槽の長手方向から所定角度だけずれた方向に回転させ、前記カソードと前記ターゲットとを、当該スパッタリング装置と当該スパッタリング装置以外の装置とが配置されていない場所に位置できるように構成され、前記中心軸線は、前記真空槽の長手方向に対し、30°以上60°以下の角度をなすように配置されたことを特徴とするスパッタリング装置である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のスパッタリング装置であって、前記真空槽の角部には、切り欠いた形状の部分が設けられ、前記アームによって回転される前記カソードと前記ターゲットは、前記切り欠いた形状の部分に配置される。
請求項3記載の発明は、真空槽と、前記真空槽の天井に設けられた孔と、前記孔内に配置されたカソードと、前記カソードの底面に設けられ、前記孔の開口から前記真空槽内部に露出されたターゲットと、前記カソードに取り付けられたアームとを有し、前記アームが、水平方向に伸びる中心軸線を中心として、前記真空槽の上方に向けて回転すると、前記アームと共に、前記カソードと前記ターゲットとが、前記孔内から前記孔の上方へと移動するように構成されたスパッタリング装置であって、前記アームを回転させるハンドルを有し、前記真空槽の長手方向には当該スパッタリング装置以外の装置が位置しており、当該スパッタリング装置は、前記ハンドルを回転させて、前記アームを前記真空槽の長手方向から所定角度だけずれた方向に回転させ、前記カソードと前記ターゲットとを、当該スパッタリング装置と当該スパッタリング装置以外の装置とが配置されていない場所に位置できるように構成され、前記真空槽の角部には、切り欠いた形状の部分が設けられ、前記アームによって回転される前記カソードと前記ターゲットは、前記切り欠いた形状の部分に配置されるスパッタリング装置である。
【0020】
従来のスパッタリング装置では、アームの回転方向は、真空槽の長手方向と一致していたため、真空槽の長手方向に他の装置が配置されていた場合には、ターゲット交換時に、アームを回転させてカソードを移動させると、カソードが他の装置と干渉してしまい、ターゲットの交換ができないことがあった。
【0021】
しかしながら、本発明では、例えばアームの中心軸線が真空槽の長手方向となす角が、30°以上60°以下になっており、カソードは真空槽の長手方向には移動しないので、真空槽の長手方向に他の装置が位置しても、他の装置と干渉しないため、ターゲットを交換することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
装置の占有面積を小さくする目的で考案され、スパッタリング装置を複数有する真空処理装置の一例を図1の符号51に示す。
この真空処理装置51は、搬送ロボット521、522と、搬入・搬出室53、54と、第1、第2の処理部31、32と、連結室56とを有している。
【0023】
搬送ロボット521、522は、搬入・搬出室53、54に、後述する基板を搬送することができるように構成されている。第1の処理部31は、第1の搬送室55と、第1の搬送室55に接続された第1、第2のスパッタリング装置11、12とを有している。第1の搬送室55には、上述した搬入・搬出室53、54が接続されるとともに、第1、第2のスパッタリング装置11、12が接続されている。第1の搬送室55の内部には、図示しない搬送ロボットが設けられており、搬入・搬出室53、54と、第1、第2のスパッタリング装置11、12との間で、基板を搬送できるように構成されている。
【0024】
第2の処理部32は、第2の搬送室57と、第2の搬送室57に接続された第3、第4、第5のスパッタリング装置13、14、15とを有している。第2の搬送室57は、連結室56を介して第1の搬送室55に接続されるとともに、第3、第4、第5のスパッタリング装置13、14、15に接続されている。第2の搬送室57内には、図示しない搬送ロボットが設けられており、第1の搬送室55と、第3、第4、第5のスパッタリング装置13、14、15との間で、基板を搬送することができるように構成されている。
【0025】
図2の符号1に、本発明の一実施形態のスパッタリング装置を示す。このスパッタリング装置1は、真空槽11を有している。
真空槽11の天井側には孔70が設けられ、この孔70を蓋するようにカソード12が配置されている。カソード12底面の真空槽11内部側には、ターゲット13が配置されている。カソード12には、図示しない直流電源が接続されており、その直流電源を起動すると、カソード12を介してターゲット13に直流電圧を印加することができるように構成されている。
【0026】
真空槽11の内部底面には、ターゲット13と対向して載置台15が配置されている。載置台15の表面は平坦にされており、その表面に基板を載置できるように構成されている。
【0027】
真空槽11の内部底面には、真空ポンプ16が取り付けられており、真空ポンプ16を起動すると、真空槽11内部を真空排気することができるように構成されている。
【0028】
上述の構成の真空処理装置51で、シリコン基板の表面にスパッタリング法で多層膜を成膜するには、予め各室を真空排気して所定の真空度にした状態で、搬送ロボット521が搬入・搬出室53に基板を搬送する。搬送された基板は第1の搬送室55内の搬送ロボットにより第1のスパッタリング装置11に搬送される。搬送された基板を図2の符号20に示す。搬送された基板20は、載置台15表面に載置される。
【0029】
次に、図示しないガス導入系から真空槽11内部にアルゴンガス等のスパッタガスを一定量導入し、真空槽11の内部圧力を所定圧力にした状態でターゲット13に直流電圧を印加すると、放電が生じ、ターゲット13が基板20表面にスパッタリングされ、基板20の表面に薄膜が成膜される。
【0030】
所定膜厚の薄膜が成膜されたら、第1の搬送室55を介して基板を第2のスパッタリング装置12に搬送し、第1のスパッタリング装置11内で成膜された薄膜上に、更に他の薄膜を積層させる。
【0031】
次いで、第1の搬送室55を介して連結室56に基板を搬送した後に、連結室56から、第2の搬送室57を介して第3のスパッタリング装置13に基板を搬送し、基板表面に形成された薄膜上に更に他の薄膜を積層させる。
【0032】
次に、第4、第5のスパッタリング装置14、15に順次基板を搬送し、順次所定の薄膜を積層させた後に、第2の搬送室57を介して連結室56に基板を搬送する。その後、連結室56から第1の搬送室55を介して搬入・搬出室54に基板を搬送し、搬入・搬出室54内を大気雰囲気にした後に、搬送ロボット522が基板を装置外へと取り出す。このようにして、一貫して真空雰囲気中で、基板表面に多層膜を成膜することができる。
【0033】
上述の構成のスパッタリング装置1を用いて長期間スパッタリングをすると、ターゲット13が消耗し、安定したスパッタリングができなくなるので、かかるスパッタリング装置1には、ターゲット13を交換可能な機構が設けられている。
【0034】
本実施形態のスパッタリング装置1の真空槽11の上部を図3に示す。
真空槽11上部には、取付具28が固定されている。取付具28には、その中心軸線が真空槽11の長手方向と60°の角をなし、かつ水平に配置されたアーム軸23が挿通されている。図3の符号60に、アーム軸23の中心軸線を示す。
【0035】
アーム軸23には、引き起こし機構29が設けられている。この引き起こし機構は、アーム軸23に取り付けられた大ギア24を有している。大ギア24は、ウオームギア25と、小ギア26とを介してハンドル27と連結されており、ハンドル27を回転させると、大ギア24がアーム軸23の中心軸線60を中心にして回転するように構成されている。大ギア24はアーム軸23に固定されており、大ギア24が回転するとアーム軸23も回転する。アーム軸23にはアーム21が固定されており、アーム軸23が回転するとアーム21の先端がアーム軸23の中心軸線60を中心にして回転する。アーム21の先端にはカソード12が取り付けられており、結果として、ハンドル27を回転させると、カソード12は、アーム軸23の中心軸線60を中心にして回転し、上方に移動する。
【0036】
本発明では、作業者がハンドル27を回転させてアーム21を回転させると、アーム21がアーム軸23の中心軸線60を中心として回転するが、その中心軸線60と、真空槽11の長手方向とが水平面内でなす角は60°になるように構成されているので、アーム21を回転させると、アーム21の先端に取り付けられたカソード12は、半円弧の軌跡を描きながら、移動して静止する。そのときカソード12の移動方向は、真空槽11の長手方向と30°の角をなす方向になっている。移動して静止した状態におけるカソード12の位置を、図3の符号72に示す。
【0037】
上述した真空処理装置51において、第1〜第5のスパッタリング装置11〜15の各カソード121〜125が、移動した後の位置を図4の符号721〜725に示す。
【0038】
上述した真空処理装置51においては、各スパッタリング装置11〜15の長手方向には、他の装置が位置しているが、各カソード121〜125は、真空槽11の長手方向と30°の角をなす移動方向に移動し、移動後の位置721〜725には、他の装置は配置されていないので、従来のように他の装置と干渉することなく、ターゲット交換することができる。
【0039】
このように、本実施形態のスパッタリング装置では、真空槽11の長手方向に、他の装置が位置していた場合であっても、カソード12は真空槽11の長手方向には移動せず、その方向に配置された他の装置とは干渉しないので、ターゲット交換をすることができる。
【0040】
なお、本実施形態では、アーム21の中心軸線60と、真空槽11の長手方向とのなす角が60°になり、カソード12の移動方向と真空槽11の長手方向とのなす角が30°になるようにしているが、本発明はこれに限らず、アーム軸23の中心軸線60が真空槽11の長手方向となす角が30°以上60°以下の範囲であればよく、例えば45°でもよい。アーム軸23の中心軸線60が真空槽11の長手方向となす角が30°以上60°以下の範囲になっていれば、カソード12の移動方向が真空槽11の長手方向となす角もまた、30°以上60°以下の範囲になっている。
【0041】
また、本実施形態の真空処理装置51では、各スパッタリング装置11〜15の真空槽11の角部が切り欠かれており、その切り欠かれた箇所に、カソード12が位置するように構成されているが、本発明の各スパッタリング装置11〜15の真空槽の形状はこれに限られるものではない。
【0042】
【発明の効果】
他の装置と干渉することなく、ターゲットの交換が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のスパッタリング装置を複数備えた真空処理装置の構成を説明する平面図
【図2】本発明の一実施形態のスパッタリング装置の構成を説明する断面図
【図3】本発明の一実施形態のスパッタリング装置を説明する斜視図
【図4】本発明の一実施形態の真空処理装置において、ターゲット交換時の各カソードの位置を説明する平面図
【図5】従来のスパッタリング装置を複数備えた真空処理装置の構成を説明する平面図
【図6】従来のスパッタリング装置の構成を説明する断面図
【図7】従来のスパッタリング装置を説明する斜視図
【図8】従来の真空処理装置において、ターゲット交換時の各カソードの位置を説明する平面図
【符号の説明】
1……スパッタリング装置 11……真空槽 13……ターゲット 15……載置台 21……アーム 60……中心軸線 70……孔
Claims (3)
- 真空槽と、
前記真空槽の天井に設けられた孔と、
前記孔内に配置されたカソードと、
前記カソードの底面に設けられ、前記孔の開口から前記真空槽内部に露出されたターゲットと、
前記カソードに取り付けられたアームとを有し、
前記アームが、水平方向に伸びる中心軸線を中心として、前記真空槽の上方に向けて回転すると、前記アームと共に、前記カソードと前記ターゲットとが、前記孔内から前記孔の上方へと移動するように構成されたスパッタリング装置であって、
前記アームを回転させるハンドルを有し、
前記真空槽の長手方向には当該スパッタリング装置以外の装置が位置しており、
当該スパッタリング装置は、前記ハンドルを回転させて、前記アームを前記真空槽の長手方向から所定角度だけずれた方向に回転させ、前記カソードと前記ターゲットとを、当該スパッタリング装置と当該スパッタリング装置以外の装置とが配置されていない場所に位置できるように構成され、
前記中心軸線は、前記真空槽の長手方向に対し、30°以上60°以下の角度をなすように配置されたことを特徴とする請求項1記載のスパッタリング装置。 - 前記真空槽の角部には、切り欠いた形状の部分が設けられ、
前記アームによって回転される前記カソードと前記ターゲットは、前記切り欠いた形状の部分に配置される請求項1記載のスパッタリング装置。 - 真空槽と、
前記真空槽の天井に設けられた孔と、
前記孔内に配置されたカソードと、
前記カソードの底面に設けられ、前記孔の開口から前記真空槽内部に露出されたターゲットと、
前記カソードに取り付けられたアームとを有し、
前記アームが、水平方向に伸びる中心軸線を中心として、前記真空槽の上方に向けて回転すると、前記アームと共に、前記カソードと前記ターゲットとが、前記孔内から前記孔の上方へと移動するように構成されたスパッタリング装置であって、
前記アームを回転させるハンドルを有し、
前記真空槽の長手方向には当該スパッタリング装置以外の装置が位置しており、
当該スパッタリング装置は、前記ハンドルを回転させて、前記アームを前記真空槽の長手方向から所定角度だけずれた方向に回転させ、前記カソードと前記ターゲットとを、当該スパッタリング装置と当該スパッタリング装置以外の装置とが配置されていない場所に位置できるように構成され、
前記真空槽の角部には、切り欠いた形状の部分が設けられ、
前記アームによって回転される前記カソードと前記ターゲットは、前記切り欠いた形状の部分に配置されるスパッタリング装置。
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