JPH03219075A - スパッタリング装置のターゲット出入装置 - 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、スパッタリングによりターゲット物質からな
る被膜を基板に形成するようにしたスパッタリング装置
に係り、特にターゲット等の保守を行うためのターゲッ
ト出入装置に関する。

（従来の技術） 従来より、真空槽内に、被膜形成用ターゲットを配置す
るとともに、ワークとなる基板を上記ターゲットに対向
するよう配置し、ガス粒子を加速して上記ターゲット物
質のスパッタリングによる被膜を上記基板表面に形成す
るようにしたスパッタリング装置において、ターゲット
の交換等の保守作業を行う際には、真空槽の真空状態を
いったん破り、ターゲットの保守作業の完了後再び真空
槽内を真空状態にして、スパッタリングを継続するよう
にしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のもののように、ターゲットの
保守のためにいったん真空槽内の真空状態を破壊するこ
とにより、次のような問題が生じる。

第１に、真空槽内をいったん大気に戻すことにより、空
気中の水分やほこり等が真空槽内に入り込むので、基板
の成膜条件が不安定となり、膜の剥がれ、ピンホール等
の欠陥の生じる確率が高くなる。

第２に、ターゲットの保守のために真空槽の真空状態を
いったん破壊すると、再び真空状態にするために時間が
掛かるので、作業能率が悪化する。

特に、順次基板を移動させ、連続的にスパッタリングを
行うようにしたインライン式スパッタリング装置では、
ターゲットの保守作業のために、連続的なスパッタリン
グの流れを長い間中断しなければならず、生産性を低下
させている。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、真空槽の真空状態を維持したままでターゲットの
交換等の保守作業を行いうる手段を講することにより、
基板の品質及び生産性の向上を図ることにある。

（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解決手段は、真空槽と
は隔離して真空引きされる保守槽を設け、真空槽と保守
槽との間でターゲットを出し入れさせる構成をとること
にある。

具体的には、第１の解決手段は、第１図に示すように（
点線部分及び−点鎖線部分を除く）、真空槽ｌ内に、被
膜形成用ターゲット１０を配置するとともに基板等の被
加工物５を上記ターゲット１０に対向するよう配置し、
ガス粒子を加速して上記ターゲット物質のスパッタリン
グによる被膜を上記被加工物５表面に形成するようにし
たスパッタリング装置を前提とする。

そして、上記ガス粒子の加速用電極１４を備え、上記タ
ーゲット１０を支持するターゲット支持部材５０と、上
記真空槽１に上記ターゲット支持部材５０の通過を許容
するゲートを介して連設され、ターゲット１０の保守を
行うための保守槽２と、上記ターゲット支持部材５０を
真空槽１と保守槽２との間で出し入れする出入手段５１
と、上記ゲートを開閉するゲート弁３と、上記保守Ｖｊ
１を真空状態にするための排気手段Ｖｐとを設ける構成
としたものである。

第２の解決手段は、上記第１の解決手段において、スパ
ッタリング装置を連続的に被加工物５のスパッタリング
を行うインライン式のものとした場合、ターゲット支持
部材５０、保守槽２、出入手段５１、ゲート弁３及び排
気手段Ｖｐを、真空槽１内の一つのスパッタリング部に
対して複数組設けたものである。

第３の解決手段は、第１図に示すように（点線部分を含
み、−点鎖線部分を含まず）、上記第１又は第２の解決
手段に加えて、ターゲット物質の周囲への飛散を防止す
る防着部材２１をターゲット支持部材５０に取付けたも
のである。

第３の解決手段は、第１図に示すように（点線部分及び
−点鎖線部分を含む）、上記第１．第２又は第３の解決
手段に加えて、保守槽２内に、タゲット１０のプレスパ
ッタリングを行うためのダミー部材３３を設けたもので
ある。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、スパッタ
リング作業を行っている間、ターゲット１０の交換等の
メインテナンス作業を行う必要が生じたときには、出入
手段５１により、ターゲット支持部材５０全体を保守槽
２側に移動させてゲート弁３によりゲートを閉じること
により、保守ＷＩ２が真空槽１と隔離される。そして、
この状態で保守槽２の真空を破ることで、保守槽２内の
ターゲット１０が外気に通じた状態になり、その交換等
のメインテナンス作業が可能となる。

その場合、ゲート弁３により真空槽１と保守槽３が隔離
され、真空槽１の真空状態を維持したままで、ターゲッ
ト１０のメインテナンス作業を行うことが可能となる。

したがって、常に真空槽１の雰囲気を良好に保持するこ
とができるので、真空槽１内への水分や不純物、ゴミ等
の混入に起因する被加工物５の成膜条件の悪化を招くこ
とがなく、被加工物５の成膜条件が安定し、品質が向上
することになる。

請求項（′２Ｊの発明では、インライン式スパッタリン
グ装置において、ターゲット支持部材５０、保守槽２、
出入手段５１、ゲート弁３及び排気手段Ｖｐを真空槽１
内の一つのスパッタリング部に対して複数組配置するこ
とで、ターゲット１０交換等のメインテナンスのために
被加工物５のスパッタリングを中断する必要がなく、連
続的なスパッタリングにより、生産性が大幅に向上する
ことになる。

請求項（３）の発明では、ターゲット支持部材５０に防
着部材２１が取付けられているので、特に、頻繁な清掃
を必要とする防着部材２１の清掃時にも、真空槽１の真
空状態を維持したままで防着部材２１の清掃を行うこと
が可能になり、上記請求項（１）又は（′２Ｊの発明の
作用がより顕著になる。

請求項（４）の発明では、上記請求項（１１，（２）又
は（３）の発明の作用に加えて、ターゲット１０の交換
後、スパッタリングの開始前に、ダミー部材３３を利用
してターゲット１０のプレスパツタリングを行うことが
可能になるので、新しいターゲット１０に吸着した不純
物等が予め保守槽２内で除去されて真空槽１内の雰囲気
の状態がより良好に維持され、被加工物５の品質がさら
に向上することになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に基
づき説明する。

第２図は本発明の第１実施例に係るインライン式スパッ
タリング装置Ａの構成を示し、該スパッタリング装置Ａ
内には、真空ポンプＶｐにより真空状態に維持される真
空槽１と、該真空槽１のケーシング１ａ下側に下方ゲー
ト弁３を介して連設される保守槽２とが設けられている
。

上記真空槽１内において、被加工物としての磁気ディス
ク用基板５．・・・を取付けた基板ホルダ４゜・・・が
、前処理槽８．スパッタ槽７．後処理槽９゜・・・と連
続的に流れ、該基板５．・・・の両面に連続的に磁性膜
を形成するようになされている。上記各基板ホルダ４は
、所定の数の基板５．・・・を取付けたブロックに分割
されており、送り機構（図示せず）により図中左方から
右方に連続的に送り込まれるようになされている。なお
、図中６は真空槽１内の各室の境界に設けられた側方ゲ
ート弁である。また、上記真空槽１には、図示しないが
アルゴンガス導入装置が設けられていて、真空槽１内を
所定のスパッタリング雰囲気に維持するようになされて
いる。

一方、上記基板ホルダ４．・・・の下方には、被膜形成
用ターゲット１０が各基板５．・・・に対向するよう配
置されている。そして、５０は該ターゲット１０を支持
するターゲット支持部材であって、該ターゲット支持部
材５０は、ターゲット１０を載置する銅製のバッキング
プレート１２と、該バッキングプレート１２を外周縁で
支持するボックス１３と、該ボックス１３及び上記バッ
キングプレート１２により形成される直方体状空間内に
配置され、イオン化されたアルゴン粒子を加速するため
の電極であるマグネット１４と、該マグネット１４を支
持するヨーク１５と、上記ボックス１３を支持し、下方
の保守槽２まで延びる１対の支持管１６ａ、１６ｂと、
該各支持管１６ａ、１６ｂの内方にそれぞれ絶縁体１７
ａ、１７ｂを介して設けられた１対の配管部材１８ａ、
１８ｂと、上記１対の支持管１６ａ、１６ｂの下端部を
接続する接続板１９と、該接続板１９の下面中央に取付
けられ、後述のネジシャフト２４に係合するナツト２０
と、上記ターゲット１０を囲むように設けられ、ターゲ
ット１０から叩き出されるターゲット物質の周囲への飛
散を防止する防着板２１とで構成されている。ここで、
上記接続板１９及び各支持管１６ａ、１６ｂはアース側
とされており、さらに上記防着板２１の下方は各支持管
１６ａ。

１６ｂに取付けられていて、防着板２１はアース側とな
っている。また、上記配管部材１８ａ、１８ｂのうち一
方１８ｂは、冷却水Ｗの供給側に、他方１８ａは冷却水
の排出側に接続されており、上記マグネット１４周囲の
空間に冷却水Ｗを循環させるようになされている。

そして、上記保守槽２のケーシング２ａの下面にはｔｆ
ｉ［ｊ略コの字状のフレーム２２がループ状に取付けら
れている。また、該フレーム２２の下壁中央と保守槽２
のケーシング２ａの下面中央との間にネジシャフト２４
が回転可能に立設されていて、該ネジシャフト２４は上
記ターゲット支持部材５０のナツト２０と係合するよう
になされている。さらに、フレーム２２の下面側には、
上記ネジシャフト２４を回転させるためのステッピング
モータ２３が取付けられていて、該ステッピングモータ
２３の回転を制御することにより、ナツト２０を介して
、ターゲツト支持部材５０全体を上下方向に往復移動さ
せるようになされている。よって、上記フレーム２２．
ステッピングモータ２３及びネジシャフト２４により、
ターゲット支持部材５０を真空槽１と保守槽２との間で
出入させる出入手段５１が構成されている。

なお、上記保守槽２において、そのケーシング２ａの壁
面には、上記ターゲット支持部材５０の各支持管１６ａ
、１６ｂの摺動可能に保守槽２をシールするシール部品
２６ａ、２６ｂと、該シール部品２６ａ、２６ｂを保持
する保持枠２７ａ。

２７ｂ及び保持板２８ａ、２８ｂとが設けられている。

一方、上記真空槽１と保守槽２との境界に設けられた下
方ゲート弁３は、略直方体状のシリンダ３１と、該シリ
ンダ３１内に配置され、空圧により水平方向に往復移動
する弁板３２と、該弁板３２に取付けられ、後述のプレ
スパッタリング時にダミーとして使用されるプレスパツ
タ板３３とを備えている。上記弁板３２は、上記ターゲ
ット支持部材５０が上方に位置するとき、つまり真空槽
１内に上部を臨ませているときにはフレーム３１の奥方
に収納されてターゲット部材５０の通過を許容する一方
、ターゲット１０の交換、防着板２１の清掃等のメイン
テナンスを行うべく、ターゲット支持部材５０が下方に
移動したとき（図中−点鎖線で示す位置）には、図中左
方に突出してシリンダ３１の先端部まで延び、ローラ（
図示せず）と弁板３２の先端下面の斜面部との当接によ
り上方に付勢されて、シリンダ３１上壁の下面との密着
により、真空槽１と保守槽２との間を気体の流通不能に
シールするようになされている。

次に、上記下方ゲート弁３のシリンダ３１の先端部の側
壁には、保守槽２を真空ポンプＶｐに接続するためのコ
ネクタ３５が取付けられていて、該コネクタ３５に上記
真空ポンプＶｐの配管３６が取付けられている。そして
、該配管３６は途中で分岐していて、一方は真空ポンプ
Ｖｐに、他方はベントバルブ３７を介して窒素ガスボン
ベ３８に接続されている。すなわち、上記下方ゲート弁
３の弁板３２が開いているときには、真空ポンプＶｐに
より上記真空室１及び保守槽２の真空引きを行って、両
者を真空状態に維持することができるとともに、上記タ
ーゲツト支持部材５０全体が下方に移動して、下方ゲー
ト弁３の弁板３２が閉じているときには、配管接続の切
換等により、真空槽１の真空引きを維持しながら、保守
槽２を単独で真空引きしうるようになされている。また
、保守槽２のメインテナンス時には、真空ポンプＶｐに
よる真空槽１の真空引きを継続しながら、保守槽２の真
空引きを遮断させ、ベントバルブ３７を開いて、窒素ガ
スを保守槽２内に導入することにより、保守Ｉ１１！ｙ
２の真空状態を破壊するようになされている。

そして、上記保守槽２のケーシング２ａは、その一端で
下方ゲート弁３のフレーム３１下面に取付けられたヒン
ジ部材４０により回動可能に支持されていて、上記ベン
トバルブ３７の開放に伴なう保守槽２の真空状態の破壊
時には下方に回動して（図中、二点鎖線で示す位置）、
ターゲット支持部材５０を外気に露出させ、メインテナ
ンス作業を可能にする一方、ケーシング２ａが上方に回
動したときにはケーシング２ａの外縁部に設けられたシ
ールリングを介して保守槽２を外気からシルするように
なされている。

ここで、上記スパッタリング装置Ａの作動について説明
するに、スパッタリング作業時、各基板ホルダ４，４．
・・・が順次ターゲット１０の直上に来るよう連続的に
送られる一方、ターゲット１０に、マグネット１４によ
り加速されるイオン化したガス粒子が高速で衝突し、タ
ーゲット１０を構成する物質が外方に叩き出され、各基
板５．・・・上に付着して所定の膜が形成される。そし
て、このスパッタリング作業が進行し、ターゲット１０
の交換時期や防着板２１の清掃時期が来たときには、上
記出入手段５１により、ターゲット支持ｔ４ｊ４５０全
体を下方に移動させ、下方ゲート弁３の弁板３１を閉じ
る（図中、−点鎖線で示す状態）。しかる後、保守槽２
の真空を破り保守槽２を下方に回動させて、保守槽２全
体を外気に露出させ（図中、二点鎖線で示す状態）、タ
ーゲット１０の交換等を行う。そして、このメインテナ
ンス作業が終了すると、再び保守槽２を上方に回動させ
て、保守槽２を真空ポンプＶｐで真空引きした後、下方
ゲート弁３を閉じたままで、プレスパツタ板３３を使用
してターゲット１０のプレスパッタリングを行うことに
より、その表面に吸着した水分や不純物等を予め除去す
る。最後に、下方ゲート弁３を開き、ターゲツト支持部
材５０全体を上方に移動させてから、通常のスパッタリ
ング作業に戻るようになされている。

したがって、請求項（１）の発明では、上記実施例に示
すように、スパッタリング作業を行っている間、ターゲ
ット１０の交換等のメインテナンス作業を行う必要が生
じたときには、出入手段５１により、ターゲツト支持部
材５０全体を下方に移動させ、下方ゲート弁３によりゲ
ートを閉じることにより、保守槽２が真空槽１と隔離さ
れる。そして、この状態で保守槽２の真空を破ることで
、保守槽２内のターゲット１０が外気に通じた状態にな
り、その交換等のメインテナンス作業が可能となる。

その場合、下方ゲート弁３により真空槽１と保守槽３が
隔離され、真空槽１の真空状態を維持したままで、ター
ゲット１０のメインテナンス作業を行うことができるの
で、真空槽１の雰囲気を良好に維持することができる。

すなわち、従来のように、ターゲット１０のメインテナ
ンス作業時に真空Ｆｆ！１１の真空状態をいったん破る
ものでは、外気の流通により、真空槽１内に水分や不純
物、ゴミ等が混入し、その結果、基板５の成膜条件が悪
化することになるが、本発明では、常に真空槽１内の真
空状態を維持することができるので、基板５等の被加工
物の成膜条件が安定し、よって、品質の向上を図ること
ができるのである。

ここで、上記実施例では、スパッタリング装置としてイ
ンライン式のものに本発明を適用したが、本発明は係る
実施例に限定されるものではなく、バッチ式のものにつ
いても適用しうる。

請求項（３）の発明では、ターゲット支持部材５０に防
着板２１が取付けられているので、特に、頻繁な清掃を
必要とする防着板２１の清掃時にも、真空＃ｅ１１の真
空状態を維持したままで防着板２１の清掃を行うことが
でき、よって、上記請求項（１）の発明の効果をより顕
著に発揮することができる。

請求項（４）の発明では、保守槽２内にプレスパツタ板
３３が配置され、ターゲット１０の交換後、スパッタリ
ングの開始前に、このプレスパツタ板３３を利用してタ
ーゲット１０のプレスパツタリングを行うことができる
ので、新しいターゲット１０の表面に吸着した不純物等
を予め保守槽２内で除去することができる。よって、真
空槽１内の雰囲気の状態がより良好に維持され、被加工
物の品質がさらに向上することになる。

次に、請求項（２１の発明に係る第２実施例について、
第４図に基づき説明する。上記第１実施例では、一つの
スパッタ槽７に対して単一の保守槽２を設けた例を示し
たが、本実施例では、一つのスパッタ槽７に対して左右
対象形の１対の保守槽２゜２を設けた２連式の構造とな
っている。各保守槽２において、保守槽２のケーシング
２ａは段付ボックス状に形成されていて、４１．４１は
保守槽２全体を両側で回動可能に支持する支持部材、４
２．４２は該支持部材４１．４１を上下方向に摺動可能
に支承するレールである。そして、４３は上記第１実施
例におけるステッピングモータと同様にターゲット支持
部材５０の移動位置を調節するアクチュエータであって
、該アクチュエータ４３及びこのアクチュエータ４３に
接続されるネジ部等により、ターゲット支持部材５０を
真空槽１と保守槽２との間で出入させる出入手段５１を
構成している。その他の構成は上記第１実施例と同様で
あり、各々ターゲット１０と、下方ゲート弁３と、ター
ゲット支持部材５０と、出入手段５１と、排気手段たる
真空ポンプＶｐ　　（共通）とを備えている。

本実施例においては、以上のような構成により、一方の
保守槽１（図中左側）のターゲット１０をスパッタ槽７
に臨ませてスパッタリングを行っている間に、他方の保
守槽１（図中右側）では、下記手順によりメインテナン
ス作業を行う。すなわち、出入手段５１によりターゲッ
ト支持部材５０を保守槽２側に移動させ、下方ゲート弁
３を閉じた後、真空を破って、保守槽２全体をさらに下
方に移動させる。そして、支持部材４１．４１の回りに
、保守槽２全体を回動させ、保守槽２の開口面を手前側
に向けて、ターゲット１０の交換や防着板２１の清掃等
のメインテナンス作業を行った後、再び保守槽２を真空
槽１に装着し、下方ゲート弁３は閉じたままで、真空引
き、プレスパツタリング等を行って、ターゲット１０の
準備を完了状態にしておく。そして、次回の一方のター
ゲット１０の交換時等に、こちらのターゲット１０を使
用しながら、一方の保守槽１のメインテナンス作業を行
うようにしている。

従って、請求項（２）の発明では、インライン式のスパ
ッタリング装置において、ターゲット支持部材５０、保
守槽２、出入手段５１、ゲート弁３及び排気手段Ｖｐを
真空槽１内の一つのスパッタリング部に対して複数組配
置することで、メインテナンス時間のために連続的な基
板５．・・・のスパッタリングを中断する必要がなく、
よって、生産性の大幅な向上を図ることができるのであ
る。

なお、上記第２実施例では、スパッタ槽７に対して、タ
ーゲット１０．保守槽１等の１対の組を設けたが、本発
明は係る実施例に限定されるものではなく、特にターゲ
ットの汚れが大きくなる高速の装置等の場合、３組以上
を設けてもよいことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、真
空槽内に、ガス粒子を加速してターゲット物質のスパッ
タリングによる被膜を被加工物表面に形成するようにし
たスパッタリング装置において、ターゲット支持部材の
通過を許可するゲートを介して保守槽を連設し、ターゲ
ット支持部材を真空槽と保守槽との間で出入させるとと
もに、保守槽を真空にしうるようにしたので、真空槽の
真空状態を維持したままターゲットの交換等のメインテ
ナンス作業を行うことにより、被加工物の成膜条件を安
定させることができ、よって、品質の向上を図ることが
できる。

請求項（′２Ｊの発明では、インライン式装置において
、一つのスパッタリング部に対して複数組のターゲット
、保守槽等を設けたので、スパッタリングを保守作業の
ために中断することなく連続的に行うことができ、よっ
て、生産性の大幅な向上を図ることができる。

請求項（３）の発明によれば、上記請求項（１）又は（
２の発明に加えて、ターゲット物質の飛散を防止するた
めの防着部材をターゲット支持部材に取付けたので、防
着部材の清掃作業時にも、真空槽の真空状態を保持する
ことができ、よって、上記請求項（１）又は（２の発明
の効果をより顕著に発揮することができる。

請求項（４）の発明によれば、上記請求項（１１，（２
１又は（３）の発明に加えて、保守槽にプレスバラリン
グ用のダミー部材を配置したので、ターゲットの交換後
、スパッタリング作業の開始前におけるプレスパッタリ
ングを保守槽で行うことにより、真空槽内の雰囲気レベ
ルをより良好に維持することができ、よって、被加工物
の品質をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を概略的に示す図である。 第２図及び第３図は本発明の第１実施例を示し、第２図
はスパッタリング装置の一部を縦断面で示す正面図、第
３図は保守槽の一部を破断して示す側面図、第４図は第
２実施例に係るスパッタリング装置の要部を手前下方か
ら見た斜視図である。 １　真空槽 ２　保守槽 ３　下方ゲート弁 ５　基板 （被加工物） １０　ターゲット １４　マグネット （電極） ２１　防着板 （防着部材） ３３　プレスパツタ板 （ダミー部材） ５０　ターゲット支持部材 ５１　出入手段 Ｖｐ　　真空ポンプ （排気手段） 真空槽 （ｌＪ￥気手投手 段 ］ 区 柴３区

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽内に、被膜形成用ターゲットを配置すると
   ともに基板等の被加工物を上記ターゲットに対向するよ
   う配置し、ガス粒子を加速して上記ターゲット物質のス
   パッタリングによる被膜を上記被加工物表面に形成する
   ようにしたスパッタリング装置において、 上記ガス粒子の加速用電極を備え、上記ターゲットを支
   持するターゲット支持部材と、上記真空槽に上記ターゲ
   ット支持部材の通過を許容するゲートを介して連設され
   、ターゲットの保守を行うための保守槽と、上記ターゲ
   ット支持部材を真空槽と保守槽との間で出し入れする出
   入手段と、上記ゲートを開閉するゲート弁と、上記保守
   槽を真空状態にするための排気手段とを備えたことを特
   徴とするスパッタリング装置におけるターゲットの出入
   装置。
2. （２）スパッタリング装置は連続的に被加工物のスパッ
   タリングを行うインライン式のものであり、ターゲット
   支持部材、保守槽、出入手段、ゲート弁及び排気手段は
   、真空槽内の一つのスパッタリング部に対して複数組設
   けられていることを特徴とする請求項（１）記載のスパ
   ッタリング装置のターゲット出入装置。
3. （３）ターゲット物質の周囲への飛散を防止する防着部
   材をターゲット支持部材に取付けたことを特徴とする請
   求項（１）又は（２）記載のスパッタリング装置のター
   ゲット出入装置。
4. （４）保守槽内に、ターゲットのプレスパッタリングを
   行うためのダミー部材を備えたことを特徴とする請求項
   （１），（２）又は（３）記載のスパッタリング装置の
   ターゲット出入装置。