JPH0445265A - 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】 産業上の利用分野 本発明はスパッタリング装置に関し、特に基板が回転す
る機構を有したカル−セル型のスパッタリング製電に関
するものである。

従来の技術 近年、スパッタリング装置は低圧雰囲気中においてＡｒ
などをプラズマ状態に励起し、そのイオンを陰極ターゲ
ットに衝突させてターゲット材料から原子をたたき出し
、このターゲットに対向するように配置された基板に原
子層を付着形成する技術として、広く工業的に利用され
ている。

なかでも基板が回転円筒、すなわちカルーセル部上に配
置されたスパッタリング装置は、同一真空中でより多く
の基板に原子層を付着形成できることから、量産化とい
う点で有利である。しかし。

このスパッタリング装置においては、基板の回転に伴っ
てスパッタされた原子か基板に入射する角度が、スパッ
タ中に円筒の周方向のみに変化するため、異方性の小さ
い原子層を形成するという点では不利であった。

そこでカル−セル部上に基板を配置しても、スバ、りさ
れた原子か基板に入射する角度が変化しＫくいスパッタ
装置が工夫されており、例えば特開昭５１−２６４７２
号公報に示されている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の７７寸ツタリ
ング装置の一例について説明する。

第４図、第５図は上記従来のス／くフタリング装置の基
本的な構造を示す概略図である。この装置は軸心０−Ｏ
を中心として回転する回転軸１０上にカル−セル部１が
もうけられている。一方、軸心０−０とこの軸心０−０
に平行な軸ｏ’−ｏ’とがなす面とターゲット５の法ｉ
Ｉ４とが直交するようにターゲット５が配置されている
。カルーセル部ｌ上には複数の基板ホールダー２ａ、２
ｂ、２ｃ、・・・が、カル−セル部１の回転軸心〇−〇
を中心とする一円周上に、それぞれ等間隔を保持して１
例えば軸心０−０と平行な軸１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ・
・・上に回転自在に枢支されて配設されている。また、
回転軸心０−○から距離１１だけ離れた位置（０’　−
０’上）に固定軸１４が叛けられ、各基板ホールダー２
ａ、２ｂ。

２　ｃ　、−−・の枢支軸１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ、・
−・から同じ＜　／１だけ離れた軸心Ｏ−０と平行な軸
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・と、固定軸１４とが、そ
れぞれ回転軸１０と枢支軸１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ、　
・＝との距離！雪と同じ距離に保てるようにアーム１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・で回転自在に枢支されてい
る。

以上のように構成されたスパッタリング装置について、
以下その動作について説明する。

カル−セル部１を接地し、プラズマガスを導入してター
ゲット５に高周波を印加すると、ターゲット５からの原
子はおおむね法線４に沿って打ちａされる。カル−セル
部１を等速回転させると、各基板ホールダー２ａ、２ｂ
、２ｃ、・−・は、各アーム１２ａ　、　１２ｂ　、　
１２ｃ　、　−−−Ｋよって、各軸１０，１１（ｌｌａ
、ｌｌｂ、ＩＩＣ，−）、　１３（１３ａ、１３ｂ、１
３Ｃ，−）　、１４とを結ぶ線が平行四辺形を保持する
よう罠枢支されているので、各基板ホールダー２ａ、２
ｂ、２ｃ、・・・の各面は、軸１３ａ、１３ｂ、１３ｃ
、＝と軸１４ａ、１４ｂ。

１４ｃ、・・・とがなす面と常時平行関係を保持して回
転する。

従ってカルーセル部１上に配された基板３に入射する。

スパッタされた原子の角度は常時はぼ一定に保たれるよ
うＫなる。

発明が解決しようとする課題 しかしなから上記のような構成では、複数のターゲット
を用いて多層膜を形成するような場合には、基板３が特
定のターゲットの方向にしか向かないため罠、その運用
が複雑になってしまい、カルーセル型スバフタ装置本来
の量産効果が発揮できないという課題を有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、複数のターゲット
を用いて多層膜を形成するような場合においても、各タ
ーゲットからスパッタされた原子が基板に入射する角度
が変化しにクク、かつカルーセル型スバフタ装置本来の
量産効果が発揮できる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。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のスパッタリング装置
は、回転自在のカル−セル部上に、基板を装着する基板
ホールダーを自転自在に設け、前記カル−セル部のまわ
りに複数のターゲットを設置可能とし、これらのターゲ
ットと前記カル−セル部との間に、各ターゲット近傍箇
所のみ開口した第１のシャッターを設け、前記カル−セ
ル部と一体的に回転するとともに基板ホルダー近傍箇所
のみ開放した第２のシャッターを設け、前記基板ホール
ダーかカル−セル部によりターゲット対向箇所に移動さ
れた際に前記基板ホールダーを自転させて各ターゲット
と基板ホールダー上の基板との対向角度を一定に保持す
る回動機構を設けたものである。

また、本発明のスパッタリング装置は、上記構成に加え
て、カル−セル部上に基板ホルダーを複数設け、各基板
ホールダーがカル−セル部によりターゲット対向箇所に
移動された際に前記基板ホールダーを独立して自転させ
て各ターゲットと前記基板ホールダー上の基板との対向
制度を一定に保持する回動機構をそれぞれ設け、第２の
シャッタ一部をカル−セル部に対して位置変更可能とし
たものである。

作　　用 上記構成により、基板ホールダーが各ターゲット対向位
置近傍に移動された際に、第１、第２のシャフタ−の開
口部を介してターゲットから基板ホールダー箇所に原子
か入射する。この際、基板ホールダーに装着された基板
は回動機構によりターゲットに一定の角度で対向しなが
ら移動されているため、原子は一定の角度で基板に入射
し、異方性の小さい良好な原子層が形成される。そして
。

基板が、次のターゲット対向位置近傍に移動された際も
同様に別途原子層が形成され、複数の原子層が順次形成
される。

また、基板ホールダーをカル−セル部上に複数設けて、
第２のシャッターをカル−セル部に対して位置変更可能
とすることにより、上記のようにして、１枚の基板に原
子層を形成した後、第２のシャッターを別の基板ホール
ダーの基板近傍に開口部が位置するように移動設置する
ことにより、同様の作業で順次基板に原子層を形成でき
、量産効果が一層向上する。

実施例 以下本発明の一実施例のスパッタリング装置について１
図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第一の実施例におけるスパッタリング
装置の概略平面図である。第１図において、４はチャン
バで、このチャンバ２１内には３種類の層からなる多層
膜を形成するための３種類のターゲット２２Ａ、２２Ｂ
、２２Ｃが配設されているとともに、各ターゲット２２
Ａ、２２Ｂ、２２Ｇの前方を開口部２３ａ、２３ｂ、２
３ｃにより開放させた第１シヤツター２３が固設されて
いる。また、５は回転軸２６を中心に回転するカル−セ
ル部で、このカル−セル部５のまわりには、開口部２４
ａを有し、かつカル−セル部５と連動して一体的に回転
する第２シャフタ−２４か設けられているとともに、基
板四を支持する１つの基板ホールダーｎがカルーセル部
５上で回転軸（９）を中心として自転自在に設置されて
いる。さらにこのスパッタリング装置には基板ホールダ
ー都がカル−セル部あによりターゲット２２Ａ、２２Ｂ
、２２Ｃ対向箇所に移動された際に基板ホールダーｎを
自転させる回動機構が設けられている。

この回動機構は、カルーセル部部の下方でターゲフ）　
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ対向箇所に固定され、回転軸２
６位置を中心に円弧状に湾曲した内歯ギヤ２９Ａ。

２９Ｂ、２９Ｃと、第２図に示すように、基板ホールダ
ーｎの回転軸萄に結合された歯車３１Ａと、カル−セル
部５に回転自在に支承されて歯車３１Ａに連動して回転
する歯車３１Ｂ、３１Ｃと、カル−セル部５に一端が取
付けられて基板ホールダｎをａ方向に付勢する引張りば
ね３３と、カル−セル部５に設けられて基板ホールダー
２７の回動を位置規制する突起３２とからなる。歯車３
１Ｃは、カル−セル部５の回転の際、内歯ギヤ２９Ａ、
２９Ｂ、２９Ｃと噛合可能とされているが、この歯車３
１Ｃが内歯ギヤ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃと離間している
際には、引張りばねおにより基板ホールダーｎは突起３
２と当接する位置に保持されており、この突起３２の位
置は、歯車３１か歯車ギヤ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃと噛
合し始めた際（後述する開口部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ
と開口部２４ａが重なり始めた際）に、基板ホールダ−
ｎかターゲットｎＡ、２２Ｂ、２２Ｃに所定角度で対向
するように設定されている。

以上のように構成されたスパッタリング装置について、
Ｊ２を上第１図および第２図を用いてその動作を説明す
る。

カル−セル部２５は、第２シャフタ−冴と共に回転軸２
６を中心に等速く回転する。第２シヤフタースの開口部
２４ａがチャンバ２１に固定された第１シヤツターｎの
開口部２３ａと１なるときに、カルーセル部５上の基板
ホールダーｎに取り付けられた歯車３１Ｃはチャンバ２
ｉＫ固定された内歯ギア２９Ａに噛合し始め、ターゲフ
）　２２Ａと対向する方向に回転し始める。ここで、内
歯ギア２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｇは、カル−セル部５の回
転軸あに対し角度θ１にわたって設置されており、この
角度は第２シヤツター２４の開口部２４ａが第１シヤツ
ターｎの開口部田ａ、２３ｂ、２３ｃと叡なってから、
２つの開口部２４ａ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃが完全に
すれ違ってしまうまでの間にカル−セル部５が回転する
角度に等しく設定しておく。ギア２９Ａの位置を基板ホ
ールダー４か通過するとき、基板ホールダーｎのターゲ
ット２２Ａに対する角度はθ３だけ変化する。従って、
カルーセル部怒がθ１だけ回転する間に基板ホールダー
茸がθりだけ回転するように歯車３１Ａ、３１Ｂ、３１
Ｃのギア比を設定しておけば基板拐は近似的にターゲッ
ト２２Ａの方向を向き続ける。基板ホールダー２７が内
歯ギア２９Ａの位置を通過した後には、基板ホールダ−
４は引張りばね３３によりカル−セル部５の突起部が定
める角度に復元される。第２シヤツター為の開口部２４
ａが、第１シヤツター幻の次の開口部２３ｂ　Ｋ　［［
なったときＫ、同様の動作を繰り返す。なお、第１．第
２のシャッター２３．２４により、対向していないター
プ７　ト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃからの基板側への原子
の入射は防止される。

このように、複数のターゲット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ
を用いて多層膜を形成するような場合においても、各タ
ーゲット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃからスパッタされた原
子が基板に入射する角度が変化しに（＜、かつカルーセ
ル型スパフタ装置本来の量産効果が発揮できるスパッタ
リング装置を提供することができる。

以下本発明の第二の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第３図は本発明の第二の実施例を示すスパッタリング装
置の概略平面図である。第３図において、２１　Ｇｔ　
チャンｔ＜、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは３種類の層から
なる多層膜を形成するための３種類のターゲット、おは
チャンバ４に固定された第１シヤツター、２４はカル−
セル部５と連動して回転する第２シャフタ−１２６はカ
ル−セル部５の回転軸、２８は基板ホールダー２７Ａ、
２７Ｂ、２７Ｃ，２７Ｄ’上に取り付けた葺板で、以上
は第１図の構成と同様なものである。第１図の構成と異
なるのは、カルーセル部５上に４つのそれぞれ独立に回
転できる基板ホールダーｎＡ、２７Ｂ、２７Ｃ，２７Ｄ
が設置されていること、および第２シヤツターあとカル
−セル部がか弱度づつ相対的に回転可能とした点である
。なお１図示しないが、各基板ホールダー２７Ａ、２７
Ｂ、２７Ｃ，２７Ｄ　Ｋは上記実施例と同様の歯車３１
Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが連動するようにされている。

上記のように構成されたスパッタリング装置について、
以下その動作を説明する。カル−セル部２５が第２シヤ
ツター冴と連動して等速回転し、３つのターゲット２２
Ａ、２２Ｂ、２２Ｇの前で上記実施例で示した如く基板
ホールダー４が動作して、４つの基板あの内の１つに多
層膜を形成した後、カル−セル部５と第２シヤフタース
とを相対的に弱度だけ回転させ、次の基板側の上に多層
膜を形成する。同様の動作を４回繰り返すことにより、
チャンバ２１内を大気圧に曝すことなく上記実施例の４
倍の面積の基板側に、同様の多層膜を形成することがで
きる。

このようにして複数のターゲット２２Ａ、２２Ｂ、２２
Ｃを用いて多層膜を形成するような場合においても、各
ターゲット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃからスパッタされた
原子が基板に入射する角度が変化しにく（保ったままで
、より量産効果の高いカル−セル型スパッタリング装置
を提供することができる。

なお、第一の実施例においてカルーセル部δ上の基板ホ
ルダー２７が自転する機構は、基板ホーシダー２フ’ａ
Ｋ設置しｔ：歯車３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃトｆ　＋　７
バ２１に設置した内歯ギア２９との相対運動罠よって達
成される機構としたが、そのほかの機構でもよい。また
ターゲット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは３種類としたが、
これらのタープ７）は形成したい多層膜の膚の種類に応
じた数でよ（、また単層膜を形成する場合には、一種類
でもよい。

また、第二の実施例では基板ホールダ−２７および基板
側は４つとしたが、基板ホールダー２７および基板あは
構造上実現可能な枚数であれば何枚でもよい。

発明の効果 以上のように本発明によれば、カル−セル部のまわりに
複数のターゲットを配設可能とし、カル−セル上に基板
ホールダーを自転自在とし、回動機構によりターゲット
対向場所で基板が正確に対向するようにし、２つのシャ
ッター手段により対向箇所以外のターゲットからの入射
を防止したので、複数のターゲットを用いて多層膜を形
成するような場合においても、各ターゲットからスノ寸
フタされた原子が基板に入射する角度が変化しにくく、
かつカルーセル型スパフタ装置本来の量産効果が発揮で
きるスパッタリング装置を提供することができる。さら
に、カル−セル部上に複数の基板ホールダーを自転自在
にし、各基板ホールレダーのみ開口状態となるようにシ
ャッターを設けることＫより、−層の量産効果が発揮で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例におけるスパッタリング
装置の概略平面図、第２図は同ス／ずフタリング装置の
回動機構の概略図、第３図は本発明の第二の実施例にお
けるスパッタリング装置の概略平面図、第４図および第
５図は従来のスパッタリング装置の平面図および正面図
である。 ２１・・・チャンバ、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ・・・タ
ーゲット、２３・・・第１シヤツター　２４・・・第２
シヤツター、２５・・・カル−セル部、２７・・・基板
ホールダー　２８・−・基板、２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ
・・・内歯ギア、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ・・・歯車、
３２・・・突起、３３−・・引張りばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転自在のカルーセル部上に、基板を装着する基板
   ホールダーを自転自在に設け、前記カルーセル部のまわ
   りに複数のターゲットを設置可能とし、これらのターゲ
   ットと前記カルーセル部との間に、各ターゲット近傍箇
   所のみ開口した第１のシャッターを設け、前記カルーセ
   ル部と一体的に回転するとともに基板ホールダー近傍箇
   所のみ開口した第２のシャッターを設け、前記基板ホー
   ルダーがカルーセル部により各ターゲット対向箇所に移
   動された際に前記基板ホールダーを自転させて各ターゲ
   ットと基板ホールダー上の基板との対向角度を一定に保
   持する回動機構を設けたスパッタリング装置。 ２、カルーセル部上に基板ホルダーを複数設け、各基板
   ホールダーがカルーセル部によりターゲット対向箇所に
   移動された際に前記基板ホールダーを独立して自転させ
   て各ターゲットと前記基板ホールダー上の基板との対向
   角度を一定に保持する回動機構をそれぞれ設け、第２の
   シャッターをカルーセル部に対して位置変更可能とした
   請求項１記載のスパッタリング装置。