JPH02294475A - 陰極スパツタリング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転するリング状の基板キャリヤが設置され
ているリング状のプロセス室と、少なくとも１つの陰極
ステーションと、少なくとも１つのローディング−及び
アンローディングステーションとを備えた、基板をコー
ティングするための陰極スパッタリング装置に関する。

〔従来の技術〕

例えばコンパクトディスク（Ｃ　Ｄ）等の基板（工作物
）に、バキュウムプロセステクノロジ−　（ｖａｃｕｕ
ｍ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、
特に薄膜技術でコーティングを施すことは知られている
。コンパクトディスクはデジタルインフォーメションを
記憶する近代的な記憶媒体である。

インプリントされた（　ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ）プラスチ
ック円板は、スパッタリング技術によって例えば１万分
の１ミリメートルよりも薄いアルミニウム層でコーティ
ングさる。このために使用されるスパッタリングーコー
ティング装置は多くの場合、リング状に構成されている
。クリーンルーム内に配置されたゲートを通ってロボッ
トが装置内へのローディング及び装置からのアンローデ
ィングを行うようになっている。ゲートからは基板キャ
リヤが、基板をリング状のプロセス室を通って搬出する
。スパッタリングは、マグネトロンとして構成されたハ
イパワーのスパツタリングカソード（陰極）によって行
われる。

このような装置は、例えばＬｅｙｂｏ　ｌｄ−Ｈｅｒａ
ａｕｓＧｍｂＨのパンフレット１２−７１０．０１に記
載されている。この公知の陰極スパッタリング装置は、
レザー反射するアルミニウム層を備えた片面コーティン
グを行うために使用される。この装置は水平に配置され
たリング状の真空室を有しており、該真空室は、ローデ
ィング及びアンローディングステーシ胃ン、プレート受
容部を備えた搬送リング、並びにコーティング室とロー
ディング及びアンローディングステーシ２冫との間で圧
力を遮断するためのダイナミックスルース（ｄｙｎａｍ
ｉｃ　ｓｌｕｉｃｅ）を備えている。

〔発明の課題〕

本発明の課題は、　プロセス室若しくは真空室に、従来
技術の装置におけるよりも多くの陰極ステーシ鱈ン、測
定ステーシ１ン及びその他の例えば装置に対するローデ
イングやアンローデイング等の機能を有するステーショ
ンを設けることができるようにすることである。これは
またスペースが節約されたものでなくてはならない。真
空、冷却水、電流及び圧縮空気のための接続部の長さは
できるだけ短くしなければならない。装置を取り付け又
は保持するために必要な骨組又はフレーム若しくは゜ラ
ックは、同時に供給導管のための支持体としての働きを
も有していなければならない。非常に小さいクリーンル
ームを得るための前提条件も提供しなければならない。

さらにまた、プロセス室にどこからも容易に近付くこと
のできる陰極スパッタリング装置を提供しなければなら
ない。特に真空室の大きい両側面の保守、交換及び修理
作業は、従来技術のものにおけるよりも簡単にできるよ
うにしなければならない。本発明による装置が必要とす
る設置面は小さいものでなければならない。特に、陰極
スパッタリング装置をその製造の流れ内でその他の製造
装置と直接に連結できるようにしなければならない。

本発明の課題はさらに、搬送リングがスバッタされない
ようにより良好に保護することである。また、ローデイ
ング及びアンローデインダステーションをプロセス室の
その他の部分に対して良好にシールしなければならない
。また、特に互いに向き合う２つのスパッタリング陰極
のためのより良好な前提条件を提供しなければならない
。

本発明の課題はさらにまた、真空のプロセス室内に大き
な駆動装置を設けなくても済むように、搬送リングを軽
量に構成することである。

薄く構成された搬送リングは、ローディング及びアンロ
ーディングステーシジンの部分によって変形されないよ
うにしなければならず、しかも、強い力で負荷できるよ
うにし、これによってローディング及びアンローディン
グステーシ扉ンの範囲で申し分のないシールが得られる
ようにしなければならない． 〔課題を解決するための手段〕 この課題を解決した本発明によれば、プロセス室及び基
板キャリヤが鉛直又はほぼ鉛直に配置されており、プロ
セス室の鉛直又はほぼ鉛直な壁部に陰極ステーションと
、ローディング−及びアンローディングステーションと
が配置されている。

本発明の別の構成要件によれば、リング状の基板キャリ
ヤの外周範囲に、基板キャリヤのための少なくとも１つ
の駆動装置が配置されている。

簡単な構造でしかも申し分のない駆動装置を得るために
、駆動装置は、基板キャリヤの外周部に設けられた対応
する内側キー輪郭に係合する外側キー輪郭を有する摩擦
円板を備えた摩擦駆動装置として構成されている。

基板キャリヤは、基板のための１つ又はそれ以上の受容
装置を備えた搬送リングとして構成されている。

基板の両側をスバッターするために、プロセス室は第１
の壁部範囲で第１の陰極を備えていて、この第１の壁部
範囲に向き合う第２の壁部範囲で、第１の陰極に対して
所定の角度だけずらされた第２の陰極を備えている。

プロセス室は、共通の水平な軸線上に配置された互いに
向き合う２つの陰極を有する少なくとも１つの陰極ステ
ーションを備えていてもよい。

搬送リングが不都合にスパッターされることは、陰極と
基板との間にマスクが配置されていることによって避け
られる。このマスクは、基板を除いてプロセス及び搬送
リングの全面を遮断する。

搬送リングがスパッターされるのを避けるために本発明
によればさらに、マスクが可動にしかも前記基板キャリ
ヤ上に載設可能に配置されており、マスクのガイド面が
円錐形に構成されている。これによって、層厚の均一性
も得られる。

マスクは基板に対して少なくとも０．３ｎのわずかな間
隔を保っている。

本発明によればさらに、互いに向き合う２つの陰極を備
えた陰極ステーションにおいて、互いに向き合う２つの
マスクが設けられている。

ローディング及びアンローディングステーションをプロ
セス室の残りの部分に対して良好にシールするために、
本発明の特別な構成要件によれば、ローディング−及び
アンローディングステーションは互いに向き合う２つの
接続スリーブを備えており、これら２つの接続スリーブ
は、軸方向可動で基板キャリヤに対して押し付け可能に
配置されていて、この基板キャリヤと協働して搬入及び
搬出室の少なくとも１部を形成している。

まｔ；、前記接続スリーブは、押圧機溝によって互いに
相対的に可動な押圧部材に接続されている。

この関連性において、押圧機構は右ねじ山及び左ねじ山
備えたスピンドルより成っており、該スピンドルは回転
する際に押圧部材に設けられた対応するねじ山によって
接続スリーブを備えた押圧部材を基体キャリヤに向かっ
て押し付けるか、若しくはこの基体キャリヤから離すよ
うになっている。

この場合、押圧部材は有利には３角形のプレート状に構
成されていて、該プレートの各３角形のコーナー範囲に
それぞれ１つの押圧機構が配置されている。

さらに本発明の別の構成要件によれば、搬入−及び搬出
室のための閉鎖蓋を有する旋回アームが設けられており
、該旋回アームが閉鎖蓋を室の手前の閉鎖位置に移動さ
せるか、又は室の開放後に開放旋回位置に移動させるよ
うになっており、プロセス室に対して接続スリーブをシ
ールするためにダイヤフラムベローズが設けられている
。

〔効果〕

本発明の構成によれば、前記本発明の課題が解決された
。本発明によれば、プロセス室にすべての側から容易に
近付くことのできる陰極スパッタリング装置が提供され
た。半径方向外側及び内側から、真空供給、電流供給、
冷却水供給及びその他のための導管を取り付けるための
短い経路が得られる。また、本発明によればコンパクト
な構造で小さい設置面が得られ、装置の２つの主平面に
容易に近付くことができるようになっているので、前記
導管は、製造ラインで完成された装置に容易に組み込む
ことができる。

〔実施例〕

次に図面に示した実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図は、スタンドｌに配置された陰極スパッタリング
装置が示されている。この陰極スパッタリング装置は全
体が符号２で記されている。第１図及び第２図で分かる
ように、この装置は、真空状態にある平らな環状のプロ
セス室２８より成っている。

この環状のプロセス室２８は第１図では一部破断して示
されているので、位置４．５．６で基板を受容する、プ
ロセス室内で回転する基板キャリヤ３が見えている。

環状のプロセス室２８は方形の横断面を有している。垂
直に位置する２つの壁部７，８は、外側のウエブ９及び
内側のウエブ１０を介して違いに接続されている（第２
図参照）。これら２つのウエブ９，１０は第１図では、
プロセス室２８の破断した部分で、断面として斜線で示
されている。第２図では外側のウェブ９が示されている
。

環状の基板キャリヤは、第３図で詳細が示されている搬
送リング１１として構成されている第１図で分かるよう
に、搬送リング１ｌは駆動装置１２．１３．１４．１５
を介して回転せしめられる。位置ｌ６にローディング及
びアンローディングステーションが設けられている。

位置１７．１８にスパッタリング陰極が設けられている
。

第１図に示された３角形のプレート１９の詳細は第９図
に示されている。このプレートはユニッ｝２０のための
支持部材であって、ローディング及びアンローデインダ
ステーシａンのための旋回アーム及び蓋より成っている
。旋回アーム及び蓋は同様に第９図に詳しく示されてい
る。

第２図では、対になって互いに向き合う４つの陰極２１
．２２．２３．２４が概略的に示されている。これらの
陰極の詳細は第８図に示されている。しかも第２図には
、ローディング及びアンローディングステーシａ冫の互
いに向き合う２つの部分２５．２６が概略的に示されて
いる。このローディング及びアンローディングステーシ
ョンの詳細は、第９図及び第１０図を用いて説明されて
いる。

第２図には、旋回アーム及び蓋（第９図参照）より成る
前記ユニット２０が示されている。

第１図及び第２図にはこのユニットの外方に開放旋回せ
しめられた状態が示されている。

第２図には、互いに向き合う３角形のプレートｌ９（第
１図も参照）．２７が示されているこれらのプレートに
ついては第１０図を用いて説明されている。これらのプ
レートは、ローディング及びアンローディングステーシ
ョンの搬入及び搬出室の部分のための押圧部材である（
第９図及び第１０図参照）。

第２図より分かるように、この装置は非常に小さい設置
面しか必要とせず、装置のすべての部分には両側から容
易に近付くことができる。

さらに第１図によれば、環状のプロセス室からスタンド
１０（ここに供給媒体若しくは供給電流のための接続導
管が存在する）までの供給導管の長さが、有利には非常
に短くなっていることが分かる。

第３図に示された搬送リングは、８つの受容開口２９．
３０．３１．３２，３３．３４，３５，３６を有してい
る。これらの受容開口内に、基板、例えばディスクを定
置に保持する受容装置が配置されている。基板は搬送リ
ングによってローディング及びアンローディングステー
ションから陰極ステーション、次いで再びローディング
及びアンローディングステーションに搬送される。冒頭
に述べたように搬送リングは回転する搬送リングである
。

搬送り，ング１１は外周部３７で駆動せしめられる。第
５図で示されているように、外周部３７は内側キー輪郭
３８を有している。搬送リングの回転軸線は第３図及び
第４図に図示されている。この回転軸線は第３図では点
で示されている。第６図及び第７図は搬送リングのため
の駆動装置を示している。第６図では搬送リングは符号
４０で記されている。符号３８は搬送リングの内側キー
輪郭を示す。符号４ｌは、外側キー輪郭４２を有する摩
擦車を示している。摩擦車はプロセス室若しくは真空室
を有している。従って摩擦車の駆動軸４３は真空シール
４４によって外気に対してシールされている。符号４５
．４６で、摩擦車の駆動軸４３の位置が示されている。

第７図は、第６図による駆動装置の側面図が示されてい
る。摩擦車がケーシング４７内に字は位置されているこ
とが分かる。ケーシング４７はプロセス室２８のウエブ
９にねじ止めされている。摩擦車４ｌは、ウエブ９に設
けられた開口４８を通ってプロセス室内に突入している
。環状のプロセス室の周囲には前記形式の４つの摩擦車
駆動装置が配置されている（第１図の位置１２．１３．
１４．１５参照）。

第８図には、スパッタリング陰極及びその主な構成部分
の部分断面図が示されている。この陰極は、磁場によっ
て補助されるハイパワーのスパッタリング陰極である。

このようなハイパワーの陰極はマグネトロンとも呼ばれ
ている。

符号４９で、ターゲットを有する本来の陰極が示されて
いる。ターゲットは、第４図では陰極の中に配置されて
いるので、第４図では見えていない。陰極が稼働される
と、陰極若しくはターゲットの上側の範囲５０．５１に
プラズマが形成される。この実施例で設けられたマグネ
トロンは、範囲５０．５１で磁場によってまとめられて
いる。プラズマの正電荷されたイオンはターゲットに衝
突してターゲットから材料粒子をスパッターする。この
スパッターされた材料粒子が基板５２をコーティングす
る。

符号５３は、昇降装置５４．５５によって軸方向で可動
なマスクを示している。基板がスパッタリングされる前
に、マスクが矢印５６の方向で基板５２にかぶせられる
。

スハッタリング過程が終了すると、マスクは昇降装置に
よって矢印５８方向で戻し移動せしめられ、これによっ
て搬送り冫グ５９はさらに回転せしめられる。基板は次
のスパッタリングステーション、若しくはローディング
及びアンローデインダステーシオンに達する。

マスクの選択された円錐形形状によって、搬送リング自
体がスパッターされないように確実に保護される。

第８図に示された陰極は、リング状の装置に多数配置さ
れている（第１図参照）。多数の陰極によって基板上に
多くのコーティングを施すシステムが得られる。

プロセス室は、その第１の壁部で第１の陰極を備え、こ
の第１の壁部と向き合う第２の壁部で第２の陰極を備え
ることができ、この場合に、第２の陰極は第１の陰極に
対して所定の角度だけずらして配置されている。

しかも互いに向き合う２つの陰極ステーショ冫設けるこ
とができる（第２図の符合２１．２２，２３．２４参照
）。互いに向き合う陰極ステーションによって基板はそ
の両側がコーティングされる。

第９図及び第１０図はローディング及びアンローデイン
ダステーシｄンを示している。第１０図に詳しく示して
あるように、押圧部材の作用を有するフランジ部６０．
６１が設けられている。これらのフランジ部にはそれぞ
れ１つの接続スリーブ６２．６３が配置されている。プ
レート状の押圧部材は、第９図に示されているように３
角形の形状を有している（符号６ｌ参照）。第９図は、
第１θ図の矢印■方向から見た図である。この方向は第
１図の方向と同じである。　３角形の７ランジ部６ｌの
コーナ一部には押圧機構６４．６５．６６が設けられて
いる。第１Ｏ図には部分的に断面した押圧機構６４が示
されている。各押圧機構は、第１０図で符号６７で示さ
れたスピンドルより成っているこのスピンドルは互いに
逆向きのねじ山、例えば左ねじ山６８と右ねじ山６９と
を有している。このスピンドルねじ山は、プレート状の
押圧部材６０．６１（７ランジ部）の部分に取り付けら
れた雌ねじ７０．７１に対応する。

スピンドルのその都度の回転方向に応じて、プレート状
の押圧部材、及びこれに成形された接続スリーブは矢印
７２．７３方向で互いに接近する方向に、又は矢印７４
．７５の方向で互いに離れる方向に移動する。第１θ図
では符号７６で搬送リングが示されている。符号７７．
７８で真空シールを形成する０リングが示されている。

接続スリーブ６２．６３が互いに接近する方向に移動す
ると、つまり搬送リング７６に押し付けられると、接続
スリーブによって取り囲まれた閉鎖したシリンダ状の室
を形成する。この室はプレート室の残りに対して分離さ
れていてローディング及びアンローデイング装置の搬入
及び搬出室を有している。

接続スリーブのこの押し付けられた状態で、搬入及び搬
出室（仕切り室）７９はリング状のプロセス室８０の残
りに対して隔絶される。

次いで仕切り室は排気される。つまり仕切り室は雰囲気
圧下にさらされる。次いでコーティングされた基板は取
り除かれ、新たな基板が受容装置８ｌ内に設置される。

コーティングしようとする基板を搬送リング内にもたら
すと、仕切り室は蓋９４によって真空に閉鎖される。符
号８３で真空シールとしての０リングが示されている。

符号８４は真空ポンプを示し、符号８５は仕切り弁を示
す。

閉鎖された搬入及び搬出室７９は、弁が相応に接続され
ている場合に真空ポンプによって排気される。仕切り室
７９内で真空が形成されると、２つの接続スリーブ６３
．６２は矢印７４７５の方向で互いに離れるように移動
する。

接続スリーブ自体はシリンダ状のダイヤフラムベローズ
８６．８７によって雰囲気に対してシールされている。

２つの接続スリーブが引き戻されると、搬送リングは１
区分だけさらに移動せしめられる。

基板は次のステーションに達する。このステーションは
例えば、基板がコーティングされる陰極ステーションで
ある。

第９図にはプレート状の押圧部材６ｌが示されている。

スピンドルの軸線８８．８９．９０は第９図で点で示さ
れている。プレート状の抑圧部材６ｌには旋回アーム９
ｌがヒンジ接統されている。この旋回アームは半円形状
の端部を有している。この旋回アームは蓋８２の半分を
取り囲んでいる。蓋は軸線９２に沿って旋回アーム９ｌ
で回転可能に配置されている。

第９図で実線で示された位置には開放旋回された状態の
蓋が示されている。閉鎖位置においては、第９図で破線
で示されているように旋回アームが位置９３、蓋が位置
９４にある（第１θ図も参照）。

第１θ図によれば、２つの接続スピンドル６２．６３が
、搬送リングを変形させることなしに、高い力で薄い搬
送リングに押し付けられている。これは、搬送リングを
中心にして両側に正確に接続スリーブが配置されている
からである。これの接続スリーブは、搬送リングの両側
に同一の力でしかも同時に押圧力を加える。

同じ大きさの力を同時に加えることは、前記３つのスピ
ンドル６４．６５．６６を同時に操作することによって
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例による陰極スパッタリング
装置の第２図矢印■方向で見た側面図、第２図は第１図
に示した装置を上から見た図、第３図は基板の搬送リン
グを示した平面図、第４図は第３図のＩｔ／−ＩＶ線に
沿った断面図、第５図は第３図のｖ−ｖ線に沿った部分
的な拡大断面図、第６図は搬送リングの駆動装置を示し
た第７図Ｖｌ−Ｖｌ線に沿った拡大断面図、第７図は第
６図の側面図、第８図は陰極ステーションを部分的に半
径方向で断面した図、第９図は第１０図に示した、陰極
スパッタリング装置のローディング及びアンローデイン
ダステーシコンの矢印■方向で見た図、第１０図は第９
図のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転するリング状の基板キャリヤが設置されている
   リング状のプロセス室と、少なくとも１つの陰極ステー
   ションと、少なくとも１つのローディング−及びアンロ
   ーディングステーションとを備えた、基板をコーティン
   グするための陰極スパッタリング装置において、プロセ
   ス室及び基板キャリヤが鉛直又はほぼ鉛直に配置されて
   おり、プロセス室の鉛直又はほぼ鉛直な壁部に陰極ステ
   ーションと、ローディング−及びアンローディングステ
   ーションとが配置されていることを特徴とする、陰極ス
   パッタリング装置。 ２、リング状の基板キャリヤの外周範囲に、基板キャリ
   ヤ（３）のための少なくとも１つの駆動装置（１２、１
   ３、１４、１５）が配置されている、請求項１記載の陰
   極スパッタリング装置。 ３、前記駆動装置は、基板キャリヤの外周部に設けられ
   た対応する内側キー輪郭（３８）に係合する外側キー輪
   郭（４２）を有する摩擦円板（４１）を備えた摩擦駆動
   装置として構成されている、請求項１又は２記載の陰極
   スパッタリング装置。 ４、基板キャリヤは、基板のための１つ又はそれ以上の
   受容装置を備えた搬送リング（１１）として構成されて
   いる、請求項１から３までのいずれか１項記載の陰極ス
   パッタリング装置。 ５、プロセス室は第１の壁部範囲で第１の陰極を備えて
   いて、この第１の壁部範囲に向き合う第２の壁部範囲で
   、第１の陰極に対して所定の角度だけずらされた第２の
   陰極を備えている、請求項１から４までのいずれか１項
   記載の陰極スパッタリング装置。 ６、プロセス室は、共通の水平な軸線上に配置された互
   いに向き合う２つの陰極（４９）を有する少なくとも１
   つの陰極ステーションを備えている、請求項１から５ま
   でのいずれか１項記載の陰極スパッタリング装置。 ７、陰極（４９）と基板（５２）との間にマスク（５３
   ）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１
   項記載の陰極スパッタリング装置。 ８、前記マスク（５３）が可動にしかも前記基板キャリ
   ヤ（５９）上に載設可能に配置されている、請求項１か
   ら７までのいずれか１項記載の陰極スパッタリング装置
   。 ９、前記マスク（５３）のガイド面（５７）が円錐形に
   構成されている、請求項１から８までのいずれか１項記
   載の陰極スパッタリング装置。 １０、プロセス室は、第１の壁部範囲でマスクを備えた
   第１の陰極を備えていて、この第１の壁部範囲に向き合
   う第２の壁部範囲で、前記第１の陰極に対して所定の角
   度だけずらされた、マスクを備えた第２の陰極を備えて
   いる、請求項１から９までのいずれか１項記載の陰極ス
   パッタリング装置。 １１、２つの互いに向き合う陰極を備えた陰極ステーシ
   ョンにおいて、２つの互いに向き合うマスクが設けられ
   ている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の陰
   極スパッタリング装置。 １２、ローディング−及びアンローディングステーショ
   ンは互いに向き合う２つの接続スリーブ（６２、６３）
   を備えており、これら２つの接続スリーブ（６２、６３
   ）は、軸方向可動で基板キャリヤ（７６）に対して押し
   付け可能に配置されていて、この基板キャリヤ（７６）
   と協働して搬入及び搬出室（７９）の少なくとも１部を
   形成している、請求項１から１１までのいずれか１項記
   載の陰極スパッタリング装置。 １３、前記接続スリーブは、押圧機構（６４、６５、６
   ６）によって互いに相対的に可動な押圧部材（６０、６
   １）に接続されている、請求項１から１２までのいずれ
   か１項記載の陰極スパッタリング装置。 １４、前記押圧機構（６４、６５、６６）は右ねじ山及
   び左ねじ山備えたスピンドル（６７）より成っており、
   該スピンドル（６７）は回転する際に押圧部材に設けら
   れた対応するねじ山によって接続スリーブ（６２、６３
   ）を備えた押圧部材（６０、６１）を基体キャリヤ（７
   ６）に向かって押し付けるか、若しくはこの基体キャリ
   ヤ（７６）から離すようになっている、請求項１から１
   ３までのいづれか１項記載の陰極スパッタリング装置。 １５、前記押圧部材（６０、６１）は３角形のプレート
   状に構成されていて、該プレートの各３角形のコーナー
   範囲にそれぞれ１つの押圧機構（６４、６５、６６）が
   配置されている、請求項からまでのいづれか１項記載の
   陰極スパッタリング装置。 １６、搬入−及び搬出室のための閉鎖蓋を有する旋回ア
   ーム（９１、９３）が設けられており、該旋回アームが
   閉鎖蓋を室の手前の閉鎖位置に移動させるか、又は室の
   開放後に開放旋回位置に移動させるようになっている、
   請求項１から１５までのいづれか１項記載の陰極スパッ
   タリング装置。 １７、プロセス室に対して接続スリーブをシールするた
   めにダイヤフラムベローズ（８７、８６）が設けられて
   いる、請求項１から１６までのいづれか１項記載の陰極
   スパッタリング装置。