JPH0688227A

JPH0688227A - 成膜装置

Info

Publication number: JPH0688227A
Application number: JP23960492A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sasaki; 真佐々木; Eiji Horikoshi; 英二堀越; Motoaki Tani; 元昭谷; Shoichi Miyahara; 昭一宮原; Takashi Ito; 隆司伊藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】スパッタ法や真空蒸着法等による成膜を行う場
合などに使用される回転基板ホルダーを備えた成膜装置
に関し、基板支持機構の回転に伴う微小振動を抑制する
こと。【構成】チャンバ内に配置され、回転軸２に取付けられ
る基板ホルダ１と、前記基板ホルダ１に取付けられ、シ
リンダ３内に封入されたガスの膨張、収縮により伸縮す
るピストン４と、前記ピストン４の先端部分に取付けら
れ、前記チャンバ内の減圧により前記ピストン４が伸び
た状態で前記基板ホルダ１周囲のガイドレール７を押圧
するローラ６と、前記ピストン４の中寄りの領域に取付
けられ、被成膜基板１３を搭載する回転可能な小円盤１
４と、前記ローラ６の回転を前記小円盤１４に伝達する
伝達部材９，１０，１１とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成膜装置に関し、より
詳しくは、スパッタ法や真空蒸着法等による成膜を行う
場合などに使用される回転基板ホルダーを備えた成膜装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパッタリング装置における薄板
状基板の設置形態について、図３にその代表的な例を示
す。

【０００３】図３は、スパッタリング装置の真空チャン
バー内の様子を示す斜視図で、図中符号３１は、薄板状
基板３２を取付けるための大形の円盤状の基板ホルダー
である。基板ホルダー３１は、ターゲット３３と平行に
向かい合っており、ターゲット３３から叩き出された物
質が薄板状基板３２上に堆積して、ターゲット材料の薄
膜を形成する。

【０００４】図３(a) に示すように、基板ホルダー３１
の回転軸３４を中心とする円線上に複数の薄板状基板３
２を設置し、基板ホルダー３１の回転により薄板基板３
２を円軌道上を移動させる。

【０００５】そして、薄膜基板３２が順次、ターゲット
３３の上を通過するようにすれば、複数の薄板状基板３
２に対して同時に成膜加工を行うことができる。このよ
うに、基板ホルダー３１の回転にともなう薄板状基板３
２の回転運動を以下基板の公転と呼ぶ。

【０００６】さらに、図３(b) に示すように、基板ホル
ダー３１の回転軸３４の周囲に小円盤３５を取り付けて
回転させ、薄板状基板３２を独自に回転させるようにし
た装置がある。

【０００７】このように、公転とは別に薄板状基板３２
自体を回転させることを、以下基板の自転と呼ぶ。とこ
ろで、現在使用されているスパッタリング装置には、薄
板状基板３２の運動が公転のみのものと、薄板状基板３
２が自転しながら公転するという機構を持つものがある
が、公転のみのものは、自転も伴う装置に比べて、膜厚
分布の均一さの点において劣っており、膜厚の均一さが
非常に高い精度で要求される成膜加工においては、薄板
状基板３２を自転させた方が好ましい。

【０００８】そこで、薄板状基板の自転を可能にする装
置としては、例えば特開昭６４−２８３７１０号公報や
特開昭３−２３２９６４号公報において提案されてい
る。前者の装置は、図４(a) の側面図に示すように、円
盤状の基板ホルダー４１の中心に公転用の回転軸４２を
取付け、また、回転軸４２の周りの円線上に自転用の回
転軸４３を設け、この回転軸４３には歯車付の小円盤４
４を取付け、さらに、公転用の回転軸４２の延長上には
各小円盤４４の歯車と噛み合う歯車付円盤状の案内部材
４５を取付けたものである。

【０００９】そして、案内部材４５を支持棒４６により
固定し、小円盤４４に薄板状基板４７を取付け、公転用
の回転軸４２を回転させると、その回転に伴って小円盤
４４は案内部材４５の周りを自転するようになる。

【００１０】一方、後者の装置は、図４(b) の平面図に
示すように、遊星回転機構を利用したもので、公転用の
回転軸４８に取付けられる回転太陽歯車４９と、その周
囲に間隔をおいて配置される固定太陽歯車５０と、回転
太陽歯車４９と固定太陽歯車５０の間に配置されてそれ
ぞれの歯車と噛み合って回転太陽歯車４９の周りを公転
しながら自転を行う基板ホルダー５１を設ける構造とな
っている。

【００１１】なお、基板ホルダー５１上には、薄板状基
板５２を取り付ける。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの歯車
の噛み合わせによって薄板状基板４７，５２の自転を行
わせると、回転軸４２，４８の振動や歯車の回転により
微小振動が生じ、膜厚の均一性が不十分になるといった
きらいがある。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、回転に伴う微小振動を抑制することがで
きる基板支持機構を備えた成膜装置を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１に
例示するように、チャンバ内に配置され、回転軸２に取
付けられる基板ホルダ１と、前記基板ホルダ１に取付け
られ、シリンダ３内に封入されたガスの膨張、収縮によ
り伸縮するピストン４と、前記ピストン４の先端部分に
取付けられ、前記チャンバ内の減圧により前記ピストン
４が伸びた状態で前記基板ホルダ１周囲のガイドレール
７を押圧するローラ６と、前記ピストン４の中寄りの領
域に取付けられ、被成膜基板１３を搭載する回転可能な
小円盤１４と、前記ローラ６の回転を前記小円盤１４に
伝達する伝達部材９，１０，１１とを有することを特徴
とする成膜装置によって達成する。

【００１５】または、前記伝達部材９，１０，１１は、
基板の自転速度を調整する機構を有していることを特徴
とする成膜装置によって達成する。

【００１６】

【作用】本発明によれば、シリンダ３内に封入された
ガスの膨張、収縮により伸縮するピストン４を基板ホル
ダ１に取付け、ピストン４が伸びた状態で基板ホルダ１
周囲に固定されたガイドレール７を押圧するローラ６を
ピストン４の先端部分に取付けるとともに、そのローラ
６の回転動を伝達部材９，１０，１１を介して薄板状基
板搭載用の小円盤１４に伝達するようにしている。

【００１７】このため、基板ホルダ１を収納するチャン
バ内を減圧すると、シリンダ３内のガスが膨張してピス
トン４を伸ばしててローラ６をガイドレール７に押圧す
ることになるので、基板ホルダ１を回転させると、ロー
ラ６はガイドレール７上を移動回転し、その回転は伝達
部材９，１０，１１を介して小円盤１４を回転させるこ
とになる。

【００１８】この結果、小円盤１４上の被成膜基板１３
は、基板ホルダ１の回転による公転と、小円盤１４の回
転による自転の双方を伴って円軌道上を移動することに
なり、その上に飛来する物質の堆積により膜が形成され
る。

【００１９】この場合、基板ホルダ１の回転による微小
振動は、膨張、収縮するシリンダ３内のガスと、ローラ
６の弾性とによって吸収されることになり、被成膜基板
１３の微小振動は抑えられる。

【００２０】

【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の一実施例装置を示す側
断面図及び平面図である。

【００２１】図１において符号１は、スパッタリング装
置の図示しないチャンバ内に配置される円盤状の基板ホ
ルダで、この基板ホルダ１は、その中心に公転用の回転
軸２が取付けらている。

【００２２】そして、その基板ホルダ１の一面のうち、
回転軸２の近傍の周囲には、図１に示すようなシリンダ
３が複数取り付けられ、その内部には、基板ホルダ１の
法線方向に移動可能なピストン４がはめ込まれている。

【００２３】また、シリンダ３内のピストン４の端部に
はシリンダ３の内周壁を摺動するフランジ５が形成され
ており、シリンダ３とフランジ５で閉じこめられた空間
にはガスが封入され、そのガスの量は、大気圧下で回転
軸２寄りの一部の空間を占め、低気圧下ではシリンダ３
の内部で膨張してピストン４を外側に押し出し、後述す
るゴムローラ６をガイドレール７に接触させるように構
成されている。

【００２４】上記したゴムローラ６は、基板ホルダ１の
一面に平行となる状態でピストン４の外端部に回動自在
に支えられるもので、このゴムローラ６は、ピストン４
がシリンダ３内で中心軸２から遠ざけられた状態で、基
板ホールダ１の周囲にあるガイドレール７の内周面を押
圧するように構成されている。なお、ガイドレール７は
チャンバの内壁に固定されたドーナッツ型の部材、また
はチャンバの内壁自体であってもよい。

【００２５】また、ゴムローラ６の回動軸８のうちのピ
ストン４に対して反対側には、第一の滑車９が固定さ
れ、この第一の滑車９に掛けられるベルト１０は、ピス
トン４の中央寄り部分に軸支された第二の滑車１１に渡
されている。

【００２６】さらに、第二の滑車１１の回動軸１２の延
長上には、その回動軸１２の上が取付け位置となる半導
体基板等の被成膜基板１３を載置する小円盤１４が固定
されており、小円盤１４は第二の滑車１１とともに回転
するように構成されている。

【００２７】１５は、公転用の回転軸２の先端に取付け
られ、シリンダ３、ピストン４、滑車９，１１等を覆う
円盤状の遮蔽板で、基板ホルダ１と同じ大きさを有し、
この遮蔽板１５には、ゴムローラ６が基板ホルダ１の外
側に押し出された状態で、少なくとも被成膜基板１３を
露出させる長円形の窓１６が形成されている。

【００２８】なお、図中符号１７は、２つの滑車９，１
１の間の領域の基板ホルダ１に取付けられ、ピストン４
を案内する孔を設けた支柱、１８は、小円盤１２の周縁
に沿って取付けられて遮蔽板１５に接触する導電ブラシ
を示している。

【００２９】次に、上記した装置の作用について説明す
る。上述した実施例において、大気圧下で、公転用の回
転軸２に固定された基板ホルダ１の上の小円盤１２に被
成膜基板１３を取付け、これらをチャンバ（不図示）に
入れる。また、ゴムローラ６がガイドレール７を押圧し
ている状態での被成膜基板１３の公転軌道の一部に対向
する位置には、図示しないターゲットを配置する。

【００３０】この状態では、チャンバ内は大気圧であ
り、ゴムローラ６は図２(a) に示すような状態にあり、
ガイドレール７に非接触な状態となっている。そして、
チャンバを気密した後にその内部を排気して減圧する
と、シリンダ３内に封入されたガスは、チャンバ内の圧
力が小さくなるにつれて膨張し、ピストン４を押し出す
ようになる。そして、成膜のための圧力になった状態で
は、図２(b) に示すように、ゴムローラ６がガイドレー
ル７を押し付けることになる。この後に、小円盤１４上
の被成膜基板１３を公転させるために、回転軸２を駆動
して基板ホルダ１を回転させると、ガイドレール７の上
をゴムローラ６が基板ホルダ１と反対方向に回転し、ま
た、ゴムローラ６と同軸に固定された第一の滑車９も回
転する。

【００３１】そして、第一の滑車９の回転はベルト１０
を介して第二の滑車１１に伝達されるので、第二の滑車
１１も回転し、その軸に固定された小円盤１４も同時に
回転し、そこに取付けられた被成膜基板１３が自転する
ことになる。

【００３２】この場合、基板ホルダ１を介して公転用の
回転軸２から伝わる微小振動は、ピストン４により膨
張、収縮するシリンダ３内のガスやゴムローラ６の弾性
によって吸収され、しかも、歯車が噛み合って回転する
場合のような微小振動が生じないので、歯車のみの従来
装置に比べて膜厚の均一性が向上する。

【００３３】このように、公転と自転を伴って被成膜基
板１３を移動させた状態で、図示しないターゲットから
飛び出した物質は、遮蔽板１５の窓１６を通って降り注
ぎ、被成膜基板１３の上に堆積し、これにより膜が形成
される。

【００３４】また、被成膜基板１３以外の領域に飛来し
た蒸着物質は、遮蔽板１５の上に堆積するので、基板ホ
ルダ１の上のシリンダ３、ピストン４、ゴムローラー６
等の部材の汚染が防止される。

【００３５】また、基板ホルダ１の上のシリンダ３、ピ
ストン４等の部材は遮蔽板１５によって覆われているの
で、これらの部材がチャンバ内の電場を乱してスパッタ
の際の放電に影響を与えることが防止される。

【００３６】また、小円盤１４に取付けられた導電ブラ
ッシ１８は、遮蔽板１５に接触しているので、小円盤１
４と遮蔽板１５は同電位となり、被成膜基板１３の周辺
の電界の乱れは防止される。

【００３７】以上のような方法によって被成膜基板１３
上に膜を形成した後に、チャンバ内を大気圧に戻すと、
ゴムローラ６は再びガイドレール７から離れていく。な
お、真空チャンバー内を減圧し、ピストン４が限界まで
移動したときに、被成膜基板１３の取付け位置、即ち、
小円盤１４の中心の回動軸１２がターゲットの直上を通
過するように調整することが望ましい。

【００３８】また、小円盤１４の回転数は、第一の滑車
９と第二の滑車１１の直径やその比によって調整できる
ので、直径の異なる滑車を設けて、ベルトを移動して滑
車を掛ける変えるような機構を形成すれば、回転数の調
整が可能になる。

【００３９】ところで、上記した回転機構は、スパッタ
リングによる成膜装置に限るものではなく、真空蒸着等
のようにチャンバを減圧状態にする成膜装置の全てに適
用できるものである。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シリ
ンダ内に封入されたガスの膨張、収縮により伸縮するピ
ストンを基板ホルダに取付け、ピストンが伸びた状態で
基板ホルダ周囲に固定されたガイドレールを押圧するロ
ーラをピストンの先端部分に取付けるとともに、そのロ
ーラの回転動を伝達部材を介して薄板状基板搭載用の小
円盤に伝達するようにしている。

【００４１】このため、基板ホルダを収納するチャンバ
内を減圧すると、シリンダ内のガスが膨張してピストン
を伸ばしててローラをガイドレールに押圧するので、基
板ホルダを回転させると、ローラはガイドレール上を移
動回転し、その回転は伝達部材を介して小円盤を回転さ
せることができる。

【００４２】これにより、被成膜基板は、基板ホルダの
回転による公転と、小円盤の回転による自転を伴うこと
になるが、基板ホルダの回転による微小振動は、膨張、
収縮するシリンダ内のガスと、ローラの弾性とによって
吸収されることになり、被成膜基板の微小振動を抑える
ことができ、膜厚をより均一化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図及び平面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の動作説明図である。

【図３】従来の装置の一例を示す斜視図及び平面図であ
る。

【図４】従来装置の薄板状基板の回転機構の一例を示す
断面図及び平面図である。

【符号の説明】

１基板ホルダ２回転軸３シリンダ４ピストン５フランジ６ゴムローラ７ガイドレール８、１２回動軸９第一の滑車１０ベルト１３被成膜基板１４小円盤１５遮蔽板１６窓１７支柱１８導電ブラシ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮原昭一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者伊藤隆司神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンバ内に配置され、回転軸（２）に取
付けられる基板ホルダ（１）と、前記基板ホルダ（１）に取付けられ、シリンダ（３）内
に封入されたガスの膨張、収縮により伸縮するピストン
（４）と、前記ピストン（４）の先端部分に取付けられ、前記チャ
ンバ内の減圧により前記ピストン（４）が伸びた状態で
前記基板ホルダ（１）周囲のガイドレール（７）を押圧
するローラ（６）と、前記ピストン（４）の中寄りの領域に取付けられ、被成
膜基板（１３）を搭載する回転可能な小円盤（１４）
と、前記ローラ（６）の回転を前記小円盤（１４）に伝達す
る伝達部材（９，１０，１１）とを有することを特徴と
する成膜装置。
【請求項２】前記伝達部材（９，１０，１１）は、基板
の自転速度を調整する機構を有していることを特徴とす
る請求項１記載の成膜装置。