JPH01147061A - パレット移動型スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、スパッタリング現象を用いて薄膜形成を行な
うパレット移動型スパッタリング装置に関する。

（ロ）従来の技術 近年、スパッタリング現象を用いた薄膜形成技術は、半
導体産業分野において、例えば半導体の保護膜、ＩＣ回
路部品等、あるいは近年急速に産業規模が拡大してきた
コンパクトディスク、光ディスク、光磁気ディスク等先
メモリ素子のメディア製造分野等、多種多様な用途に広
く用いられている。

一般にスパッタリングによる薄膜形成は、これまで主流
であった真空蒸着による薄膜形成に比べ、大面積にかつ
均一な特性を持つ薄膜が形成できること、また抵抗加熱
による蒸着法では、薄膜形成が不可能な高融点材料であ
っても容易に薄膜形成か可能である等の利点を有してい
る。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、スパッタリングによる薄膜形成は、上記
のような利点を有している反面、薄膜形成速度が蒸着法
に比べてかなり遅く、また基板がプラズマにさらされろ
ということ等ら相俟って基板温度が上昇するという欠点
を有しており、このことは薄膜を形成しようとする基板
に制限を加えている。近年では、光メモリ素子の例を挙
げると、基板が従来のガラスから安価なプラスチックへ
と移行しつつあり、プラスチック基板上にスバツタリン
グで膜を形成する必要が増してきた。周知の如く、光デ
ィスク等のいわゆるエンジニアリング・プラスチックは
アクリルポリマー（例えばポリメチルメタクリレート、
ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等が用い
られているが、いずれもその熱変形温度は１５０℃程度
である。従って、スパッタリングにて前記プラスチック
基板に薄膜を形成する場合には、この熱変形温度以下に
温度上昇を抑えなければならない。

一般にスパッタリング装置においては、基板温度の上昇
を低減する目的で、基板は水冷あるいは空冷等により冷
却の行われた装置内ホルダに密着保持する形がとられて
いるが、生産性を向上させるべく開発されたパレット移
動型スパッタリング装置、すなわち、基板をパレット上
に載置し、パレットがチェーン駆動等により放電ターゲ
ット上を移動し成膜が行われるものにおいては、装置内
を随時水平、上下方向等に移動する複数のパレット上の
基板に対し有効に冷却を行うのは機構的に甚だ困難であ
る。また、複数枚のパレットを連続的に成膜処理してい
く上記パレット移動型スパッタリング装置においては、
時間経過とともに真空室内の雰囲気の温度が上昇し、基
板温度を上昇せしめることが懸念される。

以下に、本発明者等が行った装置内温度および基板温度
の検討結果について述べる。第５図に検討を行ったパレ
ット移動型スパッタリング装置の構成説明部分断面図を
示す。ａはスパッタリング装置の真空室壁であり、周囲
は水冷がなされている。ｂはターゲット機構部であり、
本装置はブレーナ型マグネトロンカソードタイプで、矩
形ターゲット（ボンディングプレートを含む）およびタ
ーゲット水冷機構、およびターゲット電極等からなる。

このターゲット機構部すは隣設して複数個設けられてい
る。Ｃは、基板ｄをチャッキングしたパレットであり、
チェーン駆動によりターゲット機構部す上を水平方向に
移動するものである。

ｅとｆは、一般に防着板と呼ばれるものであり、スパッ
タリング粒子による装置の真空室内汚染を防ぐために設
けられたもので、随時交換を必要とする。

従って本装置において、防着板ｅ、ｆは交換の容易さを
考慮し、防着効果を満足し得るという目的で約１■厚の
ステンレス鋼板を、装置真空室壁＆に設けられたスペー
サボルトｇに取り付けた構造となっている。

上記装置において種々の検討を行った結果、スパッタリ
ングによる成膜が行われている際にターゲット表面から
の輻射熱あるいはスパッタリング粒子の衝突、膜形成時
の飛来粒子の凝縮熱、電子衝突等により防着板ｅ、ｆ表
面近傍において熱が発生するが、防着板ｅ、ｆは、水冷
された真空室壁ａと上記スペーサボルトｇでのみ介され
ているだけであり、発生した熱が熱伝導により真空室壁
ａに逃げる量は極めて少ない。このため防着板ｅ。

ｆの温度は放電時間とともに急激に上昇し、防着板ｅ、
ｆ表面からの輻射熱が近傍を通過移動するパレットＣ上
の基板ｄの温度を著しく上昇させてしまうことがわかっ
た。

本発明は以上の問題点を解消するためになされたもので
あり、スパッタリング時の基板温度の上昇を低減する新
規なパレット移動型スパッタリング装置を提供すること
を目的とするものである。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は基板をパレット上に載置して放電ターゲット上
を移動させ、前記基板上に薄膜を形成するパレット移動
型スパッタリング装置において、前記放電ターゲットが
設けられた真空室内をスパッタリング粒子による汚染か
ら護る防着板に対し、防着板専用の冷却機構を設けたこ
とを特徴とするスパッタリング装置を提供するものであ
る。

（ホ）作用 防着板専用の冷却機構を設け、防着板に冷却効果をもた
せることにより、防着板のスパッタリングによる温度上
昇が低減され、防着板の表面からの輻射熱が抑えられる
。これによって、防着板の近傍を通過移動するパレット
上の基板の温度を上昇させるおそれがなくなる。

（へ）実施例 以下、本発明の一実施例を図面の簡単な説明するがこの
発明を限定するものではない。

第１図は、本発明に係るパレット移動型スパッタリング
装置の一実施例を示す構成説明部分断面図である。

このスパッタリング装置の真空室壁ｌは、その周囲が水
により冷却基れており、他方の真空室壁１ａにはターゲ
ット機構部２が連設して複数個設けられている。これら
ターゲット機構部２は、矩形ターゲット、ターゲット水
冷機構およびターゲット電極等からなるものである。ま
た、基板４をチャッキングしたパレット３がターゲット
機構部２上を水平方向（図中矢印参照）に移動可能に設
けられており、このパレット３はチェーン駆動（図示省
略）により移動される。さらに、真空室壁ｌのターゲッ
ト機構部２と対向する箇所と、隣設する各ターゲット機
構部２の間とには、スパッタリング粒子による真空室９
内の汚染を防ぐための防着板５および６がそれぞれ装着
されている。さらに、防着板５および６を冷却するため
の水冷パイプ７．７λが防着板に密着して取り付けられ
ている。

これら防着板５と６は、ともにスパッタリング粒子の付
着量が多くなった時には随時交換可能なようそれぞれ真
空室壁１とｌａにスペーサボルト８を介してネジ止めさ
れている。なお、防着板５と６の材質としては、比較的
熱伝導率が良いアルミニウムが好適に用いられる。

上記の水冷パイプ７．７１の形状は、その断面が矩形で
あるがその他の形状、例えば、円形、半円形等であって
も良い。しかしながら、防着板との熱伝達をよくするた
めには、接触面積が大きい形状であることが望ましい。

水冷パイプの取り付けについては、パイプに取り付ける
防着板の交換が不可欠であるので、これは考慮する必要
があるが、水冷パイプそのものは表面が防着板によって
覆われるため交換は必要としない。従って、水冷パイプ
の取り付は方法は、例えば、第２図（第１図のＡ−Ａ断
面による構成説明図）に示すようにチャンバー内固定で
良い。

この水冷パイプ７．７ａ上に防着板５．６を密着性よく
取り付けるために、防着板取り付は用の治具が用いられ
、例えば止めネジを介して防着板が取り付けられる。こ
の防着板取り付は用の治具は水冷パイプと別個に用意さ
れても良いし、別個の治具の代わりに例えば第３図に示
すように、あらかじめ水冷パイプＡに溶接等により取付
けたネジ止め用機構Ｂを設けておいても良い。

水冷パイプ用の冷却水は、一般に使用される工業用冷却
水（室温）で十分効果のあることを実施例における実験
で確かめており、特に冷却機で冷却された低温水である
必要はない。

次に本発明の効果を従来例のものと比較して第２図を参
照して説明する。

第４図中、点線で結んだ黒丸プロットは、第３図に示す
従来のスパッタリング装置での基板温度測定結果である
。横軸は、成膜処理したパレットの数であり、縦軸の基
板温度は第１番目のパレット上の基板温度（第２図中Ｔ
１点）で規格化した直を示す。この図からも明らかなよ
うに、従来のスパッタリング装置にあっては処理パレッ
ト数が増すにつれ基板温度が上昇していることがわかる
。

一方、第４図中、実線で結んだ白丸プロットは、上記実
施例の装置での基板温度測定結果である。

この図からも明らかなように、処理パレット数によらず
基板温度はほぼ一定であることがわかる。

また、基板温度測定と同時に上記各々の防着板の表面温
度も測定したが、この実施例の装置の防着板の表面温度
は、５つのパレットを成膜処理した時点においても、従
来の装置で２つのパレットを成膜処理した後の防着板の
表面温度のＸ以下であった。以上のことから本発明によ
れば、防着板の温度上昇を著しく低減し、従って基板の
温度上昇を低減せしめ、かつ、多数枚のパレットの連続
成膜処理を行っても時間経過とともに基板温度が上昇す
ることなく安定した成膜が可能となっていることがわか
る。

本実施例では、防着板５と６を冷却する方法として水冷
パイプ７を密着させる手段を用いているが、本発明はこ
れに限定されるものではない。すなわち、防着板５と６
の表面で発生した熱、あるいは表面に供給された熱を熱
伝導により逃すことができ、その冷却効果がスパッタリ
ング成膜中の基板に熱的悪影響を与えない程度であれば
、冷却方法および防着板の形状、材質は問わない。例え
ば熱容量の大きなブロック状の熱伝導材（例えば比較的
熱伝導率がよく軽量のアルミニウム製）でもよい。

（ト）発明の効果 以上述べたように本発明によれば、防着板のスパッタリ
ングによる温度上昇を低減することができ、スパッタリ
ング成膜中の基板温度上昇を低減せしめることができる
。従って、プラスチック基板等、耐熱性の低い基板に対
しても安定した成膜を行なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパレット移動型スパッタリング装
置の一実施例を示す構成説明部分断面図、第２図は第１
図におけるＡ−Ａ矢視断面による構成説明図、第３図は
水冷パイプのネジ止め取付は機構の一例を示す斜視図、
第４図は従来の装置および本発明の一実施例の装置のス
パッタリング成膜による基板温度と成膜処理パレット数
の関係を示すグラフ図、第５図は従来のパレット移動型
スパッタリング装置の構成説明部分断面図である。 １、ｌａ・・・・・・真空室壁、 ２・・・・・・ターゲット機構部、 ３・・・・・・パレット、　　　　４・・・・・・基板
、５．６・・・・・・防着板、 ７．７ａ、Ａ・・・・・・水冷パイプ、８・・・・・・
スペーサボルト、９・・・・・・真空室、ｌＯ・・・・
・・フランジ、Ｂ・・・・・・ネジ止め用機構。 第３図 第４図 Ａ原パレット数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板をパレット上に載置して放電ターゲット上を移
   動させ、前記基板上に薄膜を形成するパレット移動型ス
   パッタリング装置において、前記放電ターゲットが設け
   られた真空室内をスパッタリング粒子による汚染から護
   る防着板に対し、防着板専用の冷却機構を設けたことを
   特徴とするスパッタリング装置。