JPH0676658B2 - スパツタリング装置 - Google Patents

スパツタリング装置

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JPH0676658B2
JPH0676658B2 JP59135516A JP13551684A JPH0676658B2 JP H0676658 B2 JPH0676658 B2 JP H0676658B2 JP 59135516 A JP59135516 A JP 59135516A JP 13551684 A JP13551684 A JP 13551684A JP H0676658 B2 JPH0676658 B2 JP H0676658B2
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shutter
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sputtering
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JP59135516A
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JPS6115966A (ja
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伸男 川上
映介 上田
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、種々の基板(金属、セラミック、ガラス、プ
ラスチック等)の表面に製膜するためのスパッタリング
装置に関するものである。
[従来の技術] スパッタリングによる製膜は、真空チャンバ内をまず真
空排気し次いでアルゴンガスのような導入ガスを封入し
た状態で、第6図に示すように、該真空チャンバa内に
近接して対向配置してあるターゲット(陰極)bと基板
(陽極)cとにスパッタ電源dで電圧を印加してグロー
放電させ、ターゲットbからガスイオンの衝突でスパッ
タされたスパッタ粒子(ターゲット原子)を基板cに付
着させ該基板cの表面に薄膜を生成せしめることにより
行なわれる。
しかして、従来のスパッタリング装置では、第6図のよ
うに、ターゲットbと基板cとを対向させて、基板cの
表面に全面的にスパッタ粒子を付着させ乍ら製膜して行
くようにしている。しかし、このようにして得られたも
のでは、基板cの表面に生成された薄膜の膜厚にバラツ
キを生じ、膜厚分布を均一化できないという欠点があ
る。また、スパッタリング時には、ターゲットbからAr
イオンでスパッタされたスパッタ粒子のみならず、プラ
ズマ中で生じた様々の荷電粒子や中性粒子等が基板cに
衝突し、これが基板cの温度を上昇(100〜150℃程度)
させることになるが、従来のように全面的にスパッタリ
ングさせると基板cが蓄熱して、例えば樹脂材料のよう
な耐熱温度の低いものの場合では、基板材料にとって致
命的な過熱状態を引き起こすことがある。更に、基板を
チャンバ等に挿入する段階では該チャンバ内は大気にさ
らされているため、その後にチャンバ内を真空排気して
もターゲットの表面に付着異物が残っている場合があ
る。そして、その付着異物が、スパッタリング開始と同
時にスパッタされてターゲット材とともに基板に達し、
膜中に混入して膜質を低下させるという問題もある。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、このような従来技術の欠点乃至問題点に着目
してなされたものであって、基板上に生成される薄膜の
膜厚分布の調整が容易に可能であると同時に、膜質も簡
単に向上させることができ、更にスパッタリング時にお
ける基板の加熱が最小限に抑えられるスパッタリング装
置を提供せんとするものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明のスパッタリング装置は、従来の問題点を克服し
所期の目的を達成するために、真空チャンバ内で、基板
の一部の領域にターゲットを対向配置するとともに、こ
のターゲットと基板との間であって基板に近接した位置
に基板全体を覆い前記ターゲットの位置および大きさに
対応した扇形の開口部を有するシャッタを前記基板と相
対回転可能に配設し、開口部を介してスパッタ成膜され
る基板上の領域が基板とシャッタの相対回転に伴って移
動するように構成するとともに、前記開口部を全閉・全
開にする可動シャッタを設けたことを特徴としている。
[作用] 本発明のスパッタリング装置では、ターゲットから飛び
出したスパッタ粒子は、ターゲットと基板との間に介入
してあるシャッタで遮蔽させ、その開口部に対応する部
分でのみ基板上に到達し付着されることになる。そし
て、シャッタと基板とは相対回転されるから、基板上で
製膜される部分がその円周方向で連続的に移り変わるこ
とになるのである。特に、本発明は、大きな基板を覆う
シャッタを設け、そのシャッタに扇形の開口部を設けて
成膜領域を制限しているため、膜圧分布の調整が容易で
あり、基板に対する加熱も最小限に抑えられる効果が奏
される。また、ターゲットをシャッタ開口部の位置およ
び大きさに対応して基板の一部の領域にのみ対向するも
のにしているため、ターゲットが小さくて済む効果も奏
される。さらに、可動シャッタにより開口部を全閉にし
てターゲットをプレスパッタリングできるため、ターゲ
ットに付着している異物を予め除去して質の高いスパッ
タリングを開始することができるし、可動シャッタを全
閉と全開の間の適宜の位置に保持すれば、開口部の面積
の調整にも利用できるものとなる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図と第2図は一実施例を示し、所要の排気系および
ガス導入系を省略して図示する真空チャンバ1内で、タ
ーゲット2と基板3とを各々ホルダ2a、3aに支持させて
対向配置している。前記ターゲット2は、基板3に対し
略その片側域のみで対面する偏心位置に配置してあると
ともに、後述するシャッタ開口部の大きさに合わせてそ
の面積を小さくしている。一方、基板3は図示省略した
モータ等の駆動手段を備えてその中心Oまわりに回転可
能に配置している。そして、このターゲット2と基板3
とはグロー放電に必要なスパッタ電源4に結線してあ
る。
前記ターゲット2と基板3との間に(基板3側に近接し
て)プレスパッタ用シャッタを兼ねてシャッタ5を配設
している。このシャッタ5は、ターゲット2と基板3と
が対向する部位で、予めスパッタ粒子の付着分布傾向に
応じてその形状、大きさを調整してある開口部(図例で
扇状スリット様)Aを有する。そして、このシャッタ5
とターゲット2との間に(シャッタ5側に近接して)該
シャッタ5全閉用の可動シャッタ6を配設している。こ
の可動シャッタ6は、第2図に示す如く、旋回アーム7
に支持されて前記開口部Aを開閉自在なものとしてい
る。
このようなスパッタリング装置による基板2の製膜工程
を説明すると、まず、可動シャッタ6でシャッタ5を全
閉状態(第2図実線状態)とし、この状態でターゲット
2をプレスパッタリングし、その表面の付着異物等を除
去してターゲット材を清浄化する(なお、必要ならば基
板3についてもその表面をプレスパッタリングして清浄
化しておくことができる) 次に可動シャッタ6を退避させ(第2図仮想線状態)、
シャッタ5の開口部A全開状態で基板3の回転下に前記
スパッタ電源4でターゲット2と基板3とに電圧を印加
しグロー放電する。すると、ターゲット2からのスパッ
タ粒子はシャッタ5で遮蔽されその扇形の開口部Aの部
分でのみ基板3面に到達する。しかるに、基板3はシャ
ッタ5即ち開口部Aに対しその中心Oまわり回転してい
るから、基板3はその付着位置を円周方向に変え乍ら部
分的かつ周期的にスパッタ粒子を堆積することになる。
したがって、予めシャッタ5の開口部Aの形状等を基板
3の回転速度などの条件を加味して適宜のものに調整さ
えしておけば、基板3には均一の膜厚分布を有する薄膜
を生成したものが簡単確実に得られる。そして又、この
ようにして製膜するようにすれば、基板3には開口部A
に臨んでスパッタ粒子が付着される時を除き、プラズマ
中からスパッタ粒子、その他の荷電粒子、中性粒子等の
余分な粒子の到達がシャッタ5により遮断され、その故
基板3の加熱昇温を最小限に抑えることができる。
なお、この実施例の装置のものにおいては、別にシャッ
タ5の開口部Aを開閉する可動シャッタ6を備えている
ので、シャッタ5をターゲット2のプレスパッタ用シャ
ッタとして兼用できる利点をもっている。また、基板3
面のスパッタリング面積をシャッタ5で絞るようにして
も、その開口部Aの大きさに対応してターゲット2の面
積を小さくしているからターゲット材の無駄も少なくて
済む。
次に、他の実施例乃至変形実施例について説明する。
前記実施例では、開口部Aを有するシャッタ5に対し基
板3を回転するようにしているが、これはシャッタ5を
基板3と同心の中心Oのまわりに回転しても同効であ
る。例えば、第3図に示すように、シャッタ5の外周縁
に歯車8を設け、これと噛合う外接歯車9をその中心
O′まわりに回転駆動するなどすればよい。但し、この
ようにすると、ターゲット2は基板3と全面的に対向す
る大きさのものにしなければならない。
また、前記実施例ではシャッタ5に設ける開口部Aを一
様のものとして設ける場合を説明したが、開口部Aの形
状等はスパッタリングの目的、条件に応じて変更する必
要を生じる場合があるから、その形状等を調整可能にし
て設けることができる。このためには、例えば、第4図
に示すように、シャッタ5の開口部両側縁に図示矢印の
ように円周方向に移動調整自在にして一対の可動シャッ
タ10、10を設け、この会合式の可動シャッタ10、10の開
閉角で開口部Aのスリット巾を調整するようにしてもよ
い。可動シャッタ10、10は、片方だけのものでもよい
し、膜厚分布等の関係から任意の形状のものでもよい。
また、例えば第5図に示すように、各開口部Aを有する
シャッタ5aおよび可動シャッタ5bを重ね合せた構造のも
のとし、それらにやはり図示矢印のような相対回転可能
な機構を付与して、開口部Aのスリット巾を調整するよ
うにしてもよい。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明のスパッタリング装置では、
ターゲットと基板との間であって基板に近接した位置に
基板全体を覆い扇形の開口部を有するシャッタを配設
し、基板と相対回転されるシャッタの開口部を通して基
板上のスパッタ成膜される領域を移動させ、部分的且つ
周期的にスパッタ粒子を付着させるようにしたものであ
るから、基板上に生成される薄膜の膜厚分布を容易に調
整でき、好ましい均一な膜厚分布の下に製膜することが
可能となる。また同時に、基板に対するスパッタ粒子の
付着が局部的に限定され、しかも基板に対する余分な荷
電粒子等の衝突もシャッタで遮蔽されることになるか
ら、従来の装置による場合に比較して基板の温度上昇を
遥かに低く抑えることが可能である。すなわち、本発明
は、大きな基板を覆うシャッタを設け、そのシャッタに
扇形の開口部を設けて成膜領域を制限しているため、基
板に対する加熱が最小限に抑えられる効果が奏される。
また、ターゲットをシャッタ開口部の位置および大きさ
に対応して基板の一部の領域にのみ対向するものにして
いるため、ターゲットが小さくて済む効果も奏される。
その上、前記開口部は可動シャッタによって全閉・全開
にされるから、プレスパッタリングを実施してターゲッ
トの純度を高め膜質を更に向上させる効果が得られ、そ
の他に、可動シャッタを全閉と全開の間の適宜位置に保
持することによって開口部の面積を調節する等の利用に
供することもできるものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示すスパッタリング装置
の概略断面図であり、第2図は第1図のX−X線矢視図
である。第3図は、他の実施例を示すスパッタリング装
置の一部概略断面図である。第4図と第5図は、要部変
形例を示すシャッタの概略的平面図である。第6図は、
従来のスパッタリング装置を示す概略断面図である。 1……真空チャンバ 2……ターゲット 3……基板 4……スパッタ電源 5、5a、5b……シャッタ 6……可動シャッタ 10、10……可動シャッタ A……開口部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空チャンバ内で、基板の一部の領域にタ
    ーゲットを対向配置するとともに、このターゲットと基
    板との間であって基板に近接した位置に基板全体を覆い
    前記ターゲットの位置および大きさに対応した扇形の開
    口部を有するシャッタを前記基板と相対回転可能に配設
    し、開口部を介してスパッタ成膜される基板上の領域が
    基板とシャッタの相対回転に伴って移動するように構成
    するとともに、前記開口部を全閉・全開にする可動シャ
    ッタを設けたことを特徴とするスパッタリング装置。
JP59135516A 1984-06-30 1984-06-30 スパツタリング装置 Expired - Lifetime JPH0676658B2 (ja)

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