JP7171270B2 - 成膜装置およびそれを用いた成膜方法 - Google Patents
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Description
図1(a)は、成膜装置の概略構成の鉛直方向の断面を示す図である。成膜装置は、チャンバ1の内部に、成膜材料を放出するターゲット21が設置されるカソード部2と、被成膜基材(以下、基材と記述する)4を支持するチャッキング(基材支持機構)5を備えている。チャッキング5は、回転機構10によって回転軸Pを中心に回転させることができる。さらに、カソード部2に電力を供給する電源6、プロセスガスを供給するガス供給部7、チャンバ1に接続された排気装置8、成膜装置の動作を制御する制御装置9を備えている。
カソード部2は、ターゲット設置領域の回転軸Oが伸びる方向における幅の中心線Qがチャッキング5の回転軸Pと重なり、かつ、カソード部2の回転軸Oが、チャッキング5の回転軸Pからシフトした位置に設けられている。チャッキング5の回転軸Pに対するカソード部2の回転軸Oのシフト量をLとすると、シフト量Lは、チャッキングに支持される基材4の被成膜面のうち回転軸Pから最も離れた点が描く円の半径以上であればよい。さらに、シフト量Lは、チャッキングに支持される基材4の被成膜面のうち回転軸Pから最も離れた点が描く円の半径の1.4倍以上がより好ましい。
図4(a)は、第2実施形態にかかる成膜装置の概略構成の鉛直方向の断面を示す図である。第1実施形態にかかる成膜装置では、カソード部2を1基だけ備えていたのに対し、本実施形態にかかる成膜装置は、複数のカソード部を備えている。具体的には、チャッキング5の回転軸P(第1の軸)とねじれの位置にある軸Oa(第2の軸)の周りに回転する第1のカソード部2aと、軸Oaに平行な軸Ob(第3の軸)の周りに回転する第2のカソード部2bを備えている。さらに、第1実施形態では、カソード部2に電力を供給する電源6が直流電源であったのに対し、本実施形態では交流電源を用い、カソード部2a、2bに交互に電力を供給する。これらの違いを除き、チャンバ1、カソード部2a、2b、ガス供給部7、排気装置8、制御装置9、チャッキング5とその回転機構10等の構成は第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、ターゲット21a、21b、マグネット23a、23bを駆動するモータはそれぞれ個別に設けられるため、互いに独立して回転が可能である。従って、カソード部2a、2bごとにマグネットの傾斜角θa、θbを制御することができ、ターゲット21a、21bから放出されるスパッタ粒子の放出方向を個別に制御することが可能である。従って、マグネット24の傾斜角と基材4に付着する膜の膜厚分布との関係についてシミュレーションを行う際には、スパッタ粒子の放出角度分布とマグネットの傾斜角はターゲット毎に設定し、膜厚分布は合算値を算出する。
本実施形態にかかる成膜装置の概略構成の鉛直方向の断面は、第2実施形態と同様に、図4(a)と同様であるが、回転軸Oに沿った方向からカソード部2a、2bおよびチャッキング5の基材保持側を見たときの配置が、第2実施形態とは異なっている。
本実施形態は、カソード2の回転動作の半径方向におけるマグネットの位置が、マグネット昇降機構によって制御可能である点で、第1実施形態とは異なっている。
本実施形態は、マグネット24間で生じる斥力や引力による影響を抑制する構造を有する点で、第4実施形態とは異なるマグネット昇降機構となっている。
図1に示す1基のカソード部2を備える成膜装置を用いて、成膜をおこなった。ターゲット21の材種は、Siとし、その寸法は外径を152mm、内径を140mm、回転軸Oに沿った方向の長さを100mmとした。
M=155mm
L=245mm
膜厚の計測は、基材4の中心と、十字状に中心から半径方向に50mm、100mmずらした位置の、計9点について行った。結果をまとめて表1に示す。
図4に示す2基のカソード部2a、2bを備える成膜装置を用いて、成膜をおこなった。
Ma=70mm , Mb=232mm
La=252mm , Lb=173mm
本実施例は、図4において、基材ホルダ3と2基のカソード部2a、2bの配置パラメータを、以下の数値に変更した点を除いて、実施例2と同様の装置を用いた。
Ma=75mm , Mb=175mm
La=180mm , Lb=90mm
本実施例では、ターゲット21a、21bの回転軸Oに沿った幅を、実施例1より大きい300mmとし、図4において、基材ホルダ3と2基のカソード部2a、2bの配置パラメータを、以下の数値に変更した点を除いて、実施例2と同様の装置を用いた。
Ma=70mm , Mb=229mm
La=252mm , Lb=173mm
図5に示す2基のカソード部2a、2bを備える成膜装置を用いて、成膜をおこなった。
Ma=70mm , Mb=173mm
La=252mm , Lb=70mm
Na=232mm , Nb=70mm
比較例として、チャッキング5の回転軸に沿った方向からみて、チャッキング5の中心が、ターゲットが設置される領域の中心と一致する装置を用いて成膜を行った。具体的には、図1における基材ホルダ3と2基のカソード部2の配置パラメータを、M=175mm、L=0mmとし、カソード部に設置するターゲットの寸法は実施例1と同じとした。サンプル3と同じ半開角40°の凸型形状を有するレンズ4を8個、実施例3と同様に配置する場合についてシミュレーションを行い、マグネット24の傾斜角θ=0°を得た。シミュレーションに用いるターゲットから放出されるスパッタ粒子の放出角度分布は、サンプル3と同じ形状を有する計測用基材(レンズ)に対して、実際に成膜を行うことによって求めた。
2 カソード部
3 基材ホルダ
4 基材
21 ターゲット
24 マグネット
Claims (14)
- 支持する基材を、第1の軸を中心に回転させる基材支持機構と、
円筒状のターゲットが設置され、前記ターゲットを第2の軸を中心に回転させる第1のカソード部と、
円筒状のターゲットが設置され、前記ターゲットを第3の軸を中心に回転させる第2のカソード部と、
をチャンバ内に備え、
前記第2の軸と前記第3の軸とは、前記第1の軸に対してねじれの位置に配置されており、
前記第1の軸が伸びる方向における、第2の軸と前記基材支持機構の基材支持面との距離Maと第3の軸と前記基材支持機構の基材支持面との距離Mbとが、Ma<Mbを満たし、
前記第1の軸が伸びる方向からみたときの、前記第1の軸と前記第2の軸との距離Laと、前記第1の軸と前記第3の軸との距離Lbとが、La>Lbの関係を満たす、
ことを特徴とする成膜装置。 - 前記第1の軸が伸びる方向からみたときの、前記基材支持機構に支持される基材の被成膜面のうち前記第1の軸から最も離れた点が描く円の半径をRとすると、前記第2の軸と前記第1の軸との距離はR以上であり、前記第3の軸と前記第1の軸との距離は1/2R以上かつ前記第2の軸と前記第1の軸との間の距離より小さい、
ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。 - 前記第1および第2のカソード部それぞれのターゲット設置領域の回転の軸に沿った方向の長さが、2Rよりも小さい、
ことを特徴とする請求項2に記載の成膜装置。 - 前記第1および第2のカソード部は、それぞれ回転の軸に沿って、前記第1の軸に対する傾斜角が調整可能なマグネットを備えている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の成膜装置。 - 前記第1のカソード部が備えるマグネットの前記第1の軸に対する傾斜角と第2のカソード部が備えるマグネットの前記第1の軸に対する傾斜角が、それぞれ個別に調整可能であることを特徴とする請求項4に記載の成膜装置。
- 制御装置をさらに備えており、
前記制御装置が、前記基材支持機構に設置される基材の配置および形状に応じて、前記第1のカソード部が備えるマグネットの前記第1の軸に対する傾斜角と第2のカソード部が備えるマグネットの前記第1の軸に対する傾斜角を個別に制御する、
ことを特徴とする請求項5に記載の成膜装置。 - 前記第1および第2のカソード部それぞれが備える前記マグネットは、それぞれのカソード部の回転の軸に沿って複数に分割して配置されており、分割されたそれぞれのマグネットの回転の径方向における位置を個別に制御する機構をさらに備える、
ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記第1および第2のカソード部それぞれにターゲットが設置された、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の成膜装置を用いる成膜方法であって、
前記基材支持機構に設置する基材の形状および配置を取得する工程と、
取得した前記基材の形状および配置に基づいて、前記第1のカソード部が備えるマグネットの前記第1の軸に対する傾斜角と前記第2のカソード部が備えるマグネットの前記第1の軸に対する傾斜角を設定する工程と、
前記第1および第2のカソード部に電圧を印加する工程と、
を含むことを特徴とする成膜方法。 - 前記第1および第2のカソード部に電圧を印加する工程において、交流電源を用い、前記第1のカソード部と前記第2のカソード部に交互に電力を供給する、
ことを特徴とする請求項8に記載の成膜方法。 - 前記基材が凹面または凸面を有し、その半開角が40°以上である、
ことを特徴とする請求項8または9に記載の成膜方法。 - 基材の上に膜を有するレンズの製造方法であって、
前記第1および第2のカソード部それぞれにターゲットが設置された、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の成膜装置の前記基材支持機構に前記基材を設置する工程と、
前記基材の形状および配置を取得する工程と、
取得した前記基材の形状および配置に基づいて、前記第1のカソード部が備えるマグネットの前記第1の軸に対する傾斜角と第2のカソード部が備えるマグネットの前記第1の軸に対する傾斜角を設定する工程と、
前記第1および第2のカソード部に電圧を印加する工程と、
を含むことを特徴とするレンズの製造方法。 - 前記第1および第2のカソード部に電圧を印加する工程において、交流電源を用い、前記第1のカソード部と前記第2のカソード部に交互に電力を供給する、
ことを特徴とする請求項11に記載のレンズの製造方法。 - 前記基材が凹面または凸面を有し、その半開角が40°以上である、
ことを特徴とする、
請求項11または12に記載のレンズの製造方法。 - 前記膜が反射防止膜である、
ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一項に記載のレンズの製造方法。
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