JPH06272036A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空容器内を大気に開放することなく、ター
ゲットの交換を可能とし、交換作業に要する時間を短縮
して、ひいては、成膜生産の稼働効率を高くすることに
ある。 【構成】 真空容器内に搬入された新規のターゲットを
絶縁物を介して支持し、被処理物に皮膜を形成する際、
このターゲットを移動してカソード電極に接触させなが
ら保持し、このターゲットの消耗後にこれを交換する際
には、この消耗されたターゲットをカソード電極から離
反するように移動する駆動機構と、カソード電極のター
ゲットに対向する面からこれらの間に所定のガスを噴出
するようにカソード電極内に形成されたガス流路とを具
備することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング装置に
関し、詳しくは、真空容器内を大気に開放することな
く、ターゲットの交換を可能とし、交換作業に要する時
間を短縮して、ひいては、成膜生産の稼働効率を高くし
たスパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリングは、乾式鍍金法として広
く用いられている薄膜形成方法の一つであり、例えば、
プレーナマグネトロンスパッタリング装置では、放電中
においてアルゴンイオンが陰極であるターゲットに衝突
し、そこからスパッタされる粒子が対向配置されたウェ
ハなどの被処理物上に堆積する現象を利用して成膜して
いる。

【０００３】概念的には、図５に示すように、真空容器
１内にアルゴンガスが導入されて常時排気されており、
この真空容器１の上部には、陰極であるバッキングプレ
ート２が設けられており、このバッキングプレート２下
に絶縁物３を介して、陽極であるアノード４が設けられ
ている。このバッキングプレート２内には、冷却水を流
すための流路５が形成されており、このバッキングプレ
ート２の下側に、ターゲット６が半田付け等によって取
付けられており、このターゲット６とアノード４との間
には、放電不可能な間隔が設けられている。バッキング
プレート２の上側には、ターゲット６の下方に磁界を形
成するためのマグネット７が設けられている。さらに、
このターゲット６に対向するようにして、ウェハなどの
被処理物８が配置されている。この被処理物８は、図示
しない被処理物固定機構によって基板ホルダー９に固定
されており、この基板ホルダー９は、その下方に設けら
れた駆動機構１０に昇降自在に支持されている。この被
処理物８は、図示しない搬送機構によって真空容器１の
側方の隔離弁１１を介して真空容器１内へ搬入されて搬
出される。

【０００４】このような構成において、バッキングプレ
ート２に所定の高電圧が印加されると、放電されてアル
ゴンガスがイオン化し、マグネット７による磁界がター
ゲット６の下方に形成され、プラズマが生成される。こ
のプラズマは、磁界の影響により、ターゲット６の下方
でレーストラック状に形成されると共に、イオンはこの
レーストラック内を走り、ターゲット６に衝突する。こ
れにより、ターゲット６からスパッタされた粒子が放出
され、陽極となっている被処理物８上に堆積される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ターゲット
６が消耗した場合、新しいターゲットと交換する作業が
行われる。この交換作業は、具体的には、真空容器１内
を大気に開放し、バッキングプレート２及びターゲット
６を交換するか、若しくは、古いターゲット６を取出し
た後、新しいターゲットがバッキングプレート２に装着
され、熱伝導効率を良くするための半田付け作業等が行
われる。

【０００６】しかし、真空容器１内を一旦大気に開放し
て交換作業を行った後には、真空容器１の内壁には、大
気中の水分が付着している。この水分は真空排気により
外部に排出されるようにされているが、一旦真空容器１
内壁に付着した水分は、短時間では完全に排出されない
という問題がある。しかも、この付着した水分が完全に
排出されずに、スパッタリング放電が行われた場合、こ
の水分は、この放電時に放出され、ターゲットからスパ
ッタされた原子と反応して酸化物を形成することがあ
り、この酸化物が被処理物の皮膜を剥がす等の悪影響を
及ぼすことがある。また、放出された水分は、被処理物
への皮膜堆積の際にも紛れこみ、被処理物の皮膜を剥が
れ易いものにしてしまうことがある。

【０００７】このような理由から、従来、真空容器１内
を一旦大気に開放して交換作業を行った後には、真空容
器１内の真空程度を交換作業前の状態に復旧するため、
長時間にわたる真空排気作業が行われ、その後、被処理
物を真空容器１内に搬入しない状態でスパッタリング放
電が行われている。このような作業には、通常、８時間
程度必要とされる。したがって、交換作業のたびに、こ
のような煩雑な作業をが必要とされることから、大気に
開放しての交換作業は、成膜生産の稼働効率を著しい低
下を招来するという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、このような従来技術の問
題を解決するためになされたものであって、真空容器内
を大気に開放することなく、ターゲットの交換を可能と
し、交換作業に要する時間を短縮して、ひいては、成膜
生産の稼働効率を高くしたスパッタリング装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、真空容器内に所定のガスを導入し、被処
理物成膜用のターゲットが固着されたカソード電極を冷
却しながら、このカソード電極に電圧を印加して放電を
発生させ、真空容器内に載置された被処理物に皮膜を形
成するスパッタリング装置において、真空容器内に搬入
された新規のターゲットを絶縁物を介して支持し、被処
理物に皮膜を形成する際、このターゲットを移動してカ
ソード電極に接触させながら保持し、このターゲットの
消耗後にこれを交換する際には、この消耗されたターゲ
ットをカソード電極から離反するように移動する駆動機
構と、カソード電極のターゲットに対向する面からこれ
らの間に所定のガスを噴出するようにカソード電極内に
形成されたガス流路とを具備することを特徴としてい
る。

【００１０】

【作用】このように構成されたスパッタリング装置で
は、被処理物に皮膜を形成する際には、駆動機構によっ
てターゲットがカソード電極に接触されながら保持され
ている。これにより、カソード電極に電圧が印加される
と、このターゲットからスパッタリングされ、被処理物
にスパッタされた粒子が堆積され、スパッタリングによ
る成膜が可能となっている。

【００１１】このとき、カソード電極のターゲットに対
向する面からこれらの間に所定のガスを噴出するガス流
路が設けられているため、噴出されたガスによってカソ
ード電極とターゲットと間の熱伝導性が良好に維持さ
れ、ターゲットが効果的に冷却される。

【００１２】一方、消耗したターゲットを交換する際に
は、この消耗したターゲットが駆動機構によってカソー
ド電極から離反され、真空容器外へ搬出される。次に、
新しいターゲットが、真空容器内に搬入されて、駆動機
構により支持され移動されてカソード電極に接触されな
がら保持される。このような簡易な作業によりターゲッ
トの交換作業が終了する。

【００１３】したがって、本発明では、この交換作業
中、真空容器内を大気に開放する必要がないことから、
真空容器内の真空を復旧するために長時間にわたる真空
排気作業を行う必要がない。よって、交換作業によって
成膜生産が中断されることが少なくなり、成膜生産の稼
働効率を高くすることができる。また、真空容器内が大
気中の水分等による汚染にさらされることなく、スパッ
タリング成膜を行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例のスパッタリング装置
を図面を参照しつつ説明する。

【００１５】図１及び図２は、本発明の第１の実施例を
示し、この図１には、本発明の一実施例のスパッタリン
グ装置の概略構成が示されている。図５の従来と同じ部
材については、同じ符号を付してある。すなわち、真空
容器１の上部には、陰極であるバッキングプレート２
（カソード電極）が設けられており、このバッキングプ
レート２下に絶縁物３を介して、陽極であるアノード４
が設けられている。このバッキングプレート２内には、
冷却水を流すための流路５が形成されている。このバッ
キングプレート２の上側には、磁界を形成するためのマ
グネット７が設けられている。

【００１６】本実施例では、ターゲット６を交換するた
めの駆動機構２０が設けられている。この駆動機構２０
は、昇降自在に設けられた支持アーム２１を有してお
り、この支持アーム２１の上には、絶縁物２２を介して
ターゲット６が支持されるように構成されている。この
ターゲット６は、図示しない着脱機構によってこれらに
固定されるように構成されている。したがって、支持ア
ーム２１が昇降されると、ターゲット６が昇降される。
また、この駆動機構２０は、図５に示す被処理物８を載
置する基板ホルダー９を昇降するための駆動機構１０と
は位置がずらされて配置されている。さらに、支持アー
ム２１は、図示したように、１本である必要はなく、複
数本設けられていてもよい。

【００１７】さらに、本実施例では、図２に示すように
ターゲット６がバッキングプレート２に接触していると
きに、このターゲットとプレート２との間に所定のガス
（例えば、Ａｒ）を噴出するためのガス流路２３がバッ
キングプレート２内に形成されている。これにより、タ
ーゲット６のプレート２への接触時に、両者の間にこれ
らのガスが入り込み、これらの間の熱伝導性が良好に維
持され、ターゲット６が流路５内を流れる冷却水によっ
て効率的に冷却される。

【００１８】このように構成されているため、被処理物
８に皮膜を形成する際には、図２に示すように、駆動機
構２０の支持アーム２１によって、ターゲット６が持ち
上げられ、バッキングプレート２に接触されながら保持
される。このとき、ターゲット６とアノード４との間に
は、放電不可能な間隔が維持されている。この状態にお
いて、真空容器１内にアルゴンガスが導入され、バッキ
ングプレート２に所定の高電圧が印加されると、放電さ
れてアルゴンガスがイオン化し、プラズマが生成され
る。このプラズマは、磁界の影響により、この保持され
ているターゲット６の下方でレーストラック状に形成さ
れると共に、イオンはこのレーストラック内を走り、タ
ーゲット６に衝突する。これにより、ターゲット６から
スパッタされた粒子が放出され、陽極となっている被処
理物８上に堆積される。このようにバッキングプレート
に接触保持されたターゲット６によっても、スパッタ成
膜が可能となっている。また、この際、ガス流路２３か
ら噴出されたＡｒ等のガスによってバッキングプレート
２とターゲット６と間の熱伝導性が良好に維持され、タ
ーゲットが効果的に冷却されている。

【００１９】次に、消耗したターゲット６を交換する際
には、この消耗したターゲット６が駆動機構２０の支持
ア−ム２１によってバッキングプレート２から離反さ
れ、図示しない着脱機構により支持ア−ム２１から取り
外され、図示しない搬送装置によって真空容器１外へ搬
出される。次に、新しいターゲット６が、この搬送装置
によって真空容器１内に搬入され、図示しない着脱機構
により支持アーム２１に絶縁物２２を介して固定され、
移動されてバッキングプレート２に接触されながら保持
される。このように、極めて簡易な作業によりターゲッ
トの交換作業が終了する。

【００２０】したがって、本実施例では、この交換作業
中、真空容器１内を大気に開放する必要がないことか
ら、真空容器１内の真空を復旧するために長時間にわた
る真空排気作業を行う必要がない。そのため、交換作業
によって成膜生産が中断されることが少なくなり、成膜
生産の稼働効率を高くすることができる。また、真空容
器１内が大気中の水分等による汚染にさらされることな
く、スパッタリング成膜を行うことができる。

【００２１】次に、図３及び図４を参照して、本発明の
第２の実施例のスパッタリング装置を説明する。

【００２２】第１の実施例では、プラズマを生成するた
めに真空容器１内に導入されるガスと、熱伝導率の改善
のためにガス流路２３から噴出されるガスとが基本的に
同じ場合について説明した。この第２の実施例は、真空
容器１内に導入されるガスと、ガス流路２３から噴出さ
れるガスとが異なる場合に好適なものであり、第１の実
施例とは、このガスの点で異なるもにであり、その他の
点は第１の実施例と同じ構成である。

【００２３】図３及び図４に示すように、ターゲット６
は、支持アーム２１に絶縁物２２を介して支持される平
板部６ａと、この平板部６ａの周縁に筒状に形成された
筒状部６ｂとからなっている。図４に示すように、この
ターゲット６が支持アーム２１により持ち上げられ、バ
ッキングプレート２に接触されたときには、筒状部６ｂ
は、バッキングプレート２の外周に設けられた気密部材
（Ｏリング）２４と協働して、バッキングプレート２の
表面（下側）とターゲット６との間の空間を真空容器１
から気密に保持している。これにより、ガス流路２３か
ら噴出されたガス（例えば、Ｎ₂ 、Ｈe ）が、真空容器
１内に漏れ、真空容器１のガス（例えば、Ａr ）に混入
されることが防止される。なお、筒状部６ｂとアノード
４との間は、放電不可能な間隔に維持されている。

【００２４】その他の被処理物８に皮膜を形成する作
用、及びターゲット６を交換する作用は、第１の実施例
と同様である。

【００２５】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、種々変形可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、消耗し
たターゲットを交換する際には、この消耗したターゲッ
トが駆動機構によってカソード電極から離反され、真空
容器外へ搬出される。次に、新しいターゲットが、真空
容器内に搬入されて、駆動機構により支持され移動され
てカソード電極に接触されながら保持される。このよう
な簡易な作業によりターゲットの交換作業が終了する。
この交換作業中、真空容器内を大気に開放する必要がな
いことから、真空容器内の真空を復旧するために長時間
にわたる真空排気作業を行う必要がない。したがって、
交換作業によって成膜生産が中断されることが少なくな
り、成膜生産の稼働効率を高くすることができる。ま
た、真空容器内が大気中の水分等による汚染にさらされ
ることなく、スパッタリング成膜を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のスパッタリング装置の
概略構成断面図。

【図２】本発明の第１の実施例のスパッタリング装置の
概略構成断面図であって、作用を説明するための図。

【図３】本発明の第２の実施例のスパッタリング装置の
概略構成断面図。

【図４】本発明の第２の実施例のスパッタリング装置の
概略構成断面図であって、作用を説明するための図。

【図５】従来のスパッタリング装置の概略構成断面図。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ バッキングプレート（カソード電極） ６ ターゲット ２０ 駆動機構 ２２ 絶縁物 ２３ ガス流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内に所定のガスを導入し、被処理
   物成膜用のターゲットが固着されたカソード電極を冷却
   しながら、このカソード電極に電圧を印加して放電を発
   生させ、真空容器内に載置された被処理物に皮膜を形成
   するスパッタリング装置において、 真空容器内に搬入された新規のターゲットを絶縁物を介
   して支持し、被処理物に皮膜を形成する際、このターゲ
   ットを移動してカソード電極に接触させながら保持し、
   このターゲットの消耗後にこれを交換する際には、この
   消耗されたターゲットをカソード電極から離反するよう
   に移動する駆動機構と、 カソード電極のターゲットに対向する面からこれらの間
   に所定のガスを噴出するようにカソード電極内に形成さ
   れたガス流路とを具備することを特徴とするスパッタリ
   ング装置。
2. 【請求項２】上記駆動機構は、減圧状態下でターゲット
   を着脱する着脱機構を有していることを特徴とする請求
   項１に記載のスパッタリング装置。
3. 【請求項３】ターゲットを真空容器内の駆動機構に搬入
   して載置する一方、駆動機構に載置されたターゲットを
   真空容器外に搬出する搬送装置をさらに備えていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスパッタリ
   ング装置。