JPH07157873A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターゲットと被処理物との位置を高精度に計
測し、これら両者を高精度に位置合せし、これにより、
高精度の成膜膜厚制御を実現できるスパッタリング装置
を提供することにある。 【構成】 ターゲットを支持する側と上記被処理物を支
持する側との間を光を通過させる光路（２３〜２８）
と、この光路の一側から光を発する発光手段（２１）
と、この光路を通過した光を光路の他側で検知する検知
手段（２２）と、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、ターゲットと被処理物
との位置を高精度に計測し、これら両者を高精度に位置
合せし、これにより、高精度の成膜膜厚制御を実現でき
るスパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング装置、例えば、マグネト
ロンスパッタリング装置では、プラズマ放電中にアルゴ
ンガスイオン等が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被処理物上に堆積する現
象を利用して成膜している。より具体的には、所定の高
電圧が印加されると、放電されてアルゴンガス等がイオ
ン化し、磁石による磁界がターゲットの上方に形成され
て、プラズマが発生する。このプラズマは、磁界の影響
により、ターゲットの上方でレーストラック状又は環状
等に形成され、磁界が回転されることにより拡散されて
可能な限り均一にされる。これにより、プラズマ中のイ
オンがターゲットに衝突して、ターゲットからスパッタ
される粒子が放出されて、被処理物に堆積される。

【０００３】このような被処理物に形成される被膜の膜
厚は、ターゲットの放出位置と、被処理物の堆積位置と
の関係によって決まっている。すなわち、この放出位置
と、堆積位置とは、水平方向に互いに位置合せされてい
る必要がある。

【０００４】従来の大型のスパッタリング装置では、タ
ーゲットと被処理物との間の上下方向の間隔は、数百ミ
リメートルである場合が殆どであるため、放出位置と堆
積位置との位置合せの精度は、数ミリメートル程度であ
り、１％以下の精度が確保されており、これらの位置合
せの精度が問題となることは殆ど無かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
スパッタリング装置の小型化が要求されてきていると共
に、コンパクトディスク、ミニディスク等のように被処
理物が小型になってきている。このような場合、ターゲ
ットの原子の放出位置と被処理物の堆積位置との上下方
向の位置合せの精度は、大型の場合に比べて一桁小さく
なり、数百マイクロメートルの精度が必要になってきて
いる。

【０００６】このような場合、スケール等の通常の計測
手段によって、ターゲットと被処理物との位置を計測す
ることが考えられる。しかし、ターゲット、被処理物等
は、真空容器の内部に３次元的に配置されているため、
スケール等の手段によって、上記の数百マイクロメート
ルの精度でターゲットと被処理物との位置を計測するこ
とは困難である。

【０００７】本発明の目的は、上述したような事情に鑑
みてなされたものであって、ターゲットと被処理物との
位置を高精度に計測し、これら両者を高精度に位置合せ
し、これにより、高精度の成膜膜厚制御を実現できるス
パッタリング装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係るスパッタリング装置は、所
定のガスが導入された真空容器内において、放電中にイ
オンをターゲットに衝突させ、このターゲットからスパ
ッタされた粒子を対向配置された被処理物に堆積させて
成膜するスパッタリング装置において、上記ターゲット
を支持する側と上記被処理物を支持する側との間を光を
通過させる光路と、この光路の一側から光を発する発光
手段と、この光路を通過した光を光路の他側で検知する
検知手段と、を備することを特徴としている。

【０００９】また、請求項２に係るスパッタリング装置
は、検知手段により検知した信号に基づいて、ターゲッ
ト又は被処理物を移動して、ターゲットと被処理物とを
位置合せする制御手段をさらに具備することを特徴とし
ている。

【００１０】

【作用】このように、本発明では、ターゲットを支持す
る側と上記被処理物を支持する側との間を光を通過させ
る光路が設けられ、発光手段から発せられた光がこの光
路を通過して、光路の他側の検知手段により検知されて
いる。このように光を用いる手段によりターゲットと被
処理物との位置ずれを検知しているため、数百マイクロ
メートルの精度で計測できる。そのため、ターゲットと
被処理物との位置を高精度に計測でき、これら両者を高
精度に位置合せでき、ひいては、高精度の成膜膜厚制御
を実現できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るスパッタリン
グ装置を図面を参照しつつ説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例に係るマグネト
ロンスパッタリング装置の断面図である。この図１に示
すように、スパッタリング装置には、内部を略真空状態
に維持する真空容器１が設けられている。この真空容器
１の底部の中央部には、外部から供給される冷却水を内
部を流通させて冷却を行う冷却板２が設けられている。
この冷却板２の上面には、カソード電極としてのバッキ
ングプレート３が配置されており、このバッキングプレ
ート３の上面に、種々の金属からなるターゲット４が固
定されている。このターゲット４との間に所定の間隙が
形成され冷却板２の外方に配置されたアノード電極５が
真空容器１に固定されている。なお、アノード電極５と
バッキングプレート３との間には、絶縁材５ａが介装さ
れている。

【００１３】さらに、冷却板２の内方には、回転機構６
に支持された磁石３１が配置されている。この回転機構
６の下方に延びる枢軸７が、モータ８の駆動軸８ａに連
結されている。また、回転機構６には、検出片９が設け
られ、この検出片９が検出装置１０によって検出され、
回転機構６の回転数が検出される。なお、図示しない
が、回転機構６には、減速等のためのギヤ等が設けられ
ていてもよい。

【００１４】さらに、真空容器１の上面には、被処理物
支持機構１１が図示しない移動機構により移動自在に設
けられている。この被処理物支持機構１１の下側には、
回転機構１２が設けられており、これら回転機構１２に
被処理物（例えば、コンパクトディスク）１３が支持さ
れており、回転機構１２によってスパッタリング中に回
転されるように構成されている。なお、特に、符号を付
さないが、真空容器１内の漏れを防止するため、適宜箇
所には、シール部材が設けられている。

【００１５】このように構成されているため、バッキン
グプレート３に所定の高電圧が印加されると、放電され
てアルゴンガス等がイオン化し、磁石３１による磁界が
ターゲット４の上方に形成されてプラズマが発生する。
このプラズマは、磁界の影響により、ターゲット４の上
方でレーストラック状又は環状等に形成されているが、
回転機構６により磁石３１が回転されてその磁界が回転
されることにより拡散されて可能な限り均一にされる。
これにより、プラズマ中のイオンがターゲット４に衝突
し、ターゲット４からスパッタされる粒子が放出され
て、被処理物１３に堆積される。

【００１６】さて、本実施例では、モータ８の下側に、
レーザー発生装置２１（発光手段）が設けられていると
共に、被処理物移動機構１１の上側に、レーザー受光素
子２２（検知手段）が設けられている。このレーザー発
生装置２１から発せられたレーザー光をレーザー受光素
子２２まで導く光路が設けられている。この光路とし
て、モータ８の駆動軸８ａに貫通孔２３が形成され、回
転機構６の枢軸７に貫通孔２４が形成され、また、冷却
板２に貫通孔２５が形成され、バッキングプレート３に
貫通孔２６が形成され、ターゲット４に貫通孔２７が形
成され、さらに、被処理物支持機構１１に貫通孔２８が
形成されている。さらに、冷却板２の貫通孔２５には、
レーザー光を透過させる石英板２９が設けられ、さら
に、被処理物支持機構１１の貫通孔２８には、同様に、
レーザー光を透過させる石英板３０が設けられている。
これら石英板２９，３０により、貫通孔２５，２８を通
して真空容器１内のガスが漏れないようにされている。

【００１７】このように構成されているため、レーザー
発生装置２１から発せられたレーザー光は、モータ８の
駆動軸８ａの貫通孔２３、回転機構６の枢軸７の貫通孔
２４、冷却板２の貫通孔２５、石英板２９、バッキング
プレート３の貫通孔２６、ターゲット４の貫通孔２７、
真空容器１の内部、被処理物支持機構１１の貫通孔２
８、及び石英板３０を介して、レーザー受光素子２２に
より検知される。

【００１８】検知されたレーザー光は、光強度の信号に
変換される。この信号は、図示しない制御手段により処
理され、その結果、この信号に基づいて、図示しない移
動機構によって被処理物支持機構１１が移動されて、被
処理物１３がターゲット４に対して位置合せされる。例
えば、図２に示すように、光強度が最大の位置におい
て、被処理物１３がターゲット４に位置合せされている
と設定されている。具体的に図２に示す場合をこれに即
して説明すると、被処理物支持機構１１が真空容器１の
上方に至るまでには、レーザー受光素子２２により受光
されたレーザー光の強度は最大である。次に、被処理物
支持機構１１が除々に移動してくると、レーザー光は被
処理物支持機構１１により遮断されるため、受光された
レーザー光の強度は零となる。次いで、被処理物支持機
構１１が移動されると、レーザー光は、被処理物支持機
構１１の貫通孔２８を介してレーザー受光素子２２によ
り受光され、光強度は最大となり、この位置で被処理物
支持機構１１が停止され、これにより、被処理物１３が
ターゲット４に位置合せされる。

【００１９】このように光を用いる手段によりターゲッ
ト４と被処理物１３との位置ずれを検知しているため、
数百マイクロメートルの精度で計測できる。そのため、
ターゲット４と被処理物１３との位置を高精度に計測で
き、これら両者を高精度に位置合せでき、ひいては、高
精度の成膜膜厚制御を実現できる。

【００２０】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ことは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、ターゲ
ットを支持する側と上記被処理物を支持する側との間を
光を通過させる光路が設けられ、発光手段から発せられ
た光がこの光路を通過して、光路の他側の検知手段によ
り検知されている。このように光を用いる手段によりタ
ーゲットと被処理物との位置ずれを検知しているため、
数百マイクロメートルの精度で計測できる。そのため、
ターゲットと被処理物との位置を高精度に計測でき、こ
れら両者を高精度に位置合せでき、ひいては、高精度の
成膜膜厚制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るマグネトロンスパッタ
リング装置の断面図。

【図２】被処理物支持機構の移動距離と受光された光強
度との関係を示すグラフ。

【符号の説明】 １ 真空容器 ４ ターゲット １３ 被処理物 ２１ レーザー発生装置（発光手段） ２２ レーザー受光素子（検知手段） ２３，２４，２５，２６，２７，２８ 貫通孔（光路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野田 利 康 神奈川県座間市相模が丘６丁目25番22号 株式会社芝浦製作所相模工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のガスが導入された真空容器内におい
   て、放電中にイオンをターゲットに衝突させ、このター
   ゲットからスパッタされた粒子を対向配置された被処理
   物に堆積させて成膜するスパッタリング装置において、 上記ターゲットを支持する側と上記被処理物を支持する
   側との間を光を通過させる光路と、 この光路の一側から光を発する発光手段と、 この光路を通過した光を光路の他側で検知する検知手段
   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】検知手段により検知した信号に基づいて、
   ターゲット又は被処理物を移動して、ターゲットと被処
   理物とを位置合せする制御手段をさらに具備することを
   特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。