JPH09291359A

JPH09291359A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH09291359A
Application number: JP10710196A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawamata; 健川俣; Nobuaki Mitamura; 宣明三田村; Hiroshi Ikeda; 浩池田; Nobuyoshi Toyohara; 延好豊原; Norikazu Urata; 憲和浦田; Toshiaki Oimizu; 利明生水
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】顆粒状の成膜材料をターゲットとして使用す
るスパッタリング装置において、成膜材料の減少と粒径
の変化による膜質の劣化を防止するとともに、生産性の
高いスパッタリング装置を提供すること。【解決手段】基板８と顆粒状の成膜材料７とを設置す
る成膜室２と、ゲートバルブ１０を介してこの成膜室２
と連結した別室１１と、これらを独立に真空排気する真
空ポンプＰと、成膜材料７を別室１１と成膜室２との間
で移動する搬送アーム１３とを設け、成膜材料７を成膜
室２の真空度を低下させずに交換可能に構成したので、
交換のつどに成膜室２をリークする必要がなく、常に同
じ量・粒径の材料をターゲットとして用いてスパッタリ
ングすることができるので、同じ特性・厚さの薄膜を生
産性良く得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成膜室内に保持し
た成膜材料をスパッタリングして基板上に薄膜を形成す
るスパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板の表面に薄膜を形成する方法
として、磁界を用いたマグネトロンスパッタ法やイオン
ビームを用いたイオンビームスパッタ法に代表されるス
パッタ法が検討されてきた。このスパッタ法を用いる
と、基板を加熱せずにこの表面に密着性の優れた薄膜を
形成できるためプラスチック等の耐熱性の低い材料を基
板とすることができる。また、成膜中の監視を行う必要
がないため装置の自動化が容易である。

【０００３】ところで、このスパッタ法では、基板の表
面に形成する薄膜の材料としてターゲットと呼ばれる成
膜材料が用いられるが、この成膜材料は、板状に形成さ
れているのが通常である。この板状の成膜材料は薄膜の
形成を繰り返すとその一部が局部的に消耗して基板にお
ける膜質の低下をきたすため新しい成膜材料と交換する
必要が生じる。この様な板状の成膜材料の交換手段とし
て、特開平５−３９５６７号公報には、使用して減少し
た成膜材料と交換用の成膜材料とを上下方向に回転移動
することで、成膜室の真空を破ることなく板状の成膜材
料を交換可能に構成した連続式スパッタリング装置が示
されている。

【０００４】一方、ターゲットとして板状の成膜材料を
入手することが困難な材質の場合、板状の成膜材料では
基板上に好ましい膜質を作ることができない場合、ある
いは板状の成膜材料では成膜速度が遅い場合などには、
板状の成膜材料に変えて、顆粒状の成膜材料を皿に入れ
てターゲットとして用いることが知られている（例え
ば、「スパッタ技術」（和佐清孝、早川茂共著：共立出
版社）の７７頁〜７８頁参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平５
−３９５６７号公報に記載の技術は、板状の成膜材料を
回動させて上下方向に移動して交換するものであるか
ら、皿に入れた顆粒状の成膜材料を交換する場合は、成
膜材料が皿から落下してしまうので適用は困難である。
また、顆粒状の成膜材料を用いて、スパッタ法で基板に
薄膜を形成すると、次のような問題も生じていた。

【０００６】すなわち、顆粒状の成膜材料は板状のもの
と比較して密度が低い。そのためスパッタリングによる
成膜材料の減少が著しい傾向にある。また、形状が顆粒
であるので単に成膜材料が減少するだけではなく、顆粒
の粒径が次第に小さくなる。このように、成膜材料が減
少したり顆粒の粒径が小さくなるとスパッタリングの状
態が変化して基板上に形成される薄膜の成膜速度や膜厚
分布が不均一になるなどの支障となる。そのため、同じ
膜質の薄膜を繰り返し得るためには、板状の成膜材料を
用いるよりも、ひんぱんに成膜材料を交換する必要が生
じる。

【０００７】このため、自動化された連続式のスパッタ
リング装置などでは、成膜材料の交換のつどに成膜室を
リークし、成膜材料を交換し、再度成膜室を真空排気す
るという時間のかかる作業を行わなければならず、生産
性が著しく低下する。本発明は、かかる従来技術の問題
点に鑑みてなされたもので、顆粒状の成膜材料を用い、
同じ膜質の薄膜を繰り返し得ることができるとともに、
生産性の高いスパッタリング装置を提供することを課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のスパッタ
リング装置は、成膜室内に保持した成膜材料をスパッタ
リングして基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置
において、上記成膜室の真空度を維持しつつスパッタリ
ングする顆粒状の成膜材料を交換する交換手段を有する
ものである。

【０００９】また、本発明の第２のスパッタリング装置
は、成膜材料をスパッタリングして基板上に薄膜を形成
するスパッタリング装置において、真空排気できる成膜
室と、この成膜室と遮蔽手段を介して連接するとともに
上記成膜室とは独立に真空排気できる別室と、上記成膜
室と別室との間でスパッタリングする顆粒状の成膜材料
を移動する移動手段とを有するものである。

【００１０】さらに、本発明の第３のスパッタリング装
置は、成膜材料をスパッタリングして基板上に薄膜を形
成するスパッタリング装置において、真空排気できる成
膜室と、この成膜室の中に設けるとともにスパッタリン
グする顆粒状の成膜材料を交換する交換手段とを有する
ものである。上記本発明の第１のスパッタリング装置に
よれば、顆粒状の成膜材料を、成膜室の真空を破らずに
交換可能としたので、従来のように成膜材料の交換のつ
どに成膜室のリークと真空排気をする必要がなく、その
結果、大幅な生産性向上が実現できる。また、常にほぼ
同じ量及び同じ粒径の成膜材料を用いてスパッタリング
することができ、同じ膜質の薄膜を再現性良く得ること
ができる。

【００１１】また、上記第２のスパッタリング装置によ
れば、成膜室は真空排気しておき、成膜室との間をゲー
トバルブやドアバルブなどの遮蔽部材で仕切られた別室
に顆粒状の成膜材料を供給し、この別室を真空排気した
後上記遮蔽部材を開き、上記成膜材料を移動手段により
成膜室に移動する。一方、スパッタリングにより消耗し
た使用済みの成膜材料は移動手段により別室に戻す。そ
して、上記遮蔽部材を閉じ、上記別室をリークして大気
圧に戻して使用済みの成膜材料を廃棄する。この様にし
て、別室だけ真空排気とリークとを繰り返して成膜材料
を交換することが可能となる。

【００１２】さらに、上記第３のスパッタリング装置に
よれば、成膜室内に顆粒状の成膜材料の交換手段を設け
たので、成膜材料を交換するつどに真空排気とリークと
を繰り返す別室を設ける必要がない。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を、図
１および図２を用いて説明する。図１は基板に薄膜を形
成するスパッタリング装置の断面図、図２は顆粒状の成
膜材料の収納部材およびこの収納部材の搬送手段を示す
要部斜視図である。

【００１４】スパッタリング装置１は、図１に示すよう
に、成膜時にその内部を真空にする成膜室２を備えてい
る。また、この成膜室２の内部下方には複数のマグネッ
トからなる磁界発生部を固定した箱状のマグネトロンカ
ソード３がある。成膜室２の外にはマグネトロンカソー
ド３にスパッタリング電力を供給する直流電源４を配備
し、この電源４の負電極は上記マグネトロンカソード３
と電気的に接続され、正電極はアースされている。

【００１５】また、マグネトロンカソード３の上部に
は、銅製のバッキングプレート５が固定されている。こ
のバッキングプレート５は、不図示の冷却水供給源から
供給される冷却水を循環する空間を内部に有する。この
バッキングプレート５の上面は平らに形成され、その上
に顆粒状の成膜材料の収納部材である底部が平らで上方
に開口部を有し、さらに外周上部の側面にツバ部１４を
形成した石英製のシャーレ６が、上記バンキングプレー
ト５と密着しつつも固定されない状態で載置可能に構成
されている。このシャーレ６には、ターゲットとなる顆
粒状の成膜材料７が収容される。

【００１６】ここで、顆粒状の成膜材料７とは、従来用
いられていた板状の成膜材料とは異なり、互いに独立し
て移動しうる複数の顆粒の集合体を指し、その顆粒の形
状や大きさ、材質などは特に限定されるものではない。
さらに、成膜室２の下部側壁には、遮蔽部材としてのゲ
ートバルブ１０を介して、新しい顆粒状成膜材料７ａの
入ったシャーレ６ａをセットするとともに、使用済みの
成膜材料７ｂの入ったシャーレ６ｂを一時的に保管する
ための別室１１を備えている。この別室１１の上方に
は、この別室１１の中にシャーレ６を出し入れするため
の扉１２ある。このように成膜室２と別室１１との間に
ゲートバルブ１０を設けることによりそれらの間を必要
に応じて遮蔽し、真空ポンプＰと電磁バルブ５３を接続
した管路５４とを介して、成膜室２と別室１１とを各々
独立に真空排気しうる構造となっている。

【００１７】この別室１１の内部には、顆粒状の成膜材
料７を収納した石英製シャーレ６を成膜室２に出し入れ
するための移動手段である搬送アーム１３があり、この
搬送アーム１３の先端には図２に示すようにシャーレ６
のツバ部１４を下から支えるＵ字形状の載置部１５があ
る。この搬送アーム１３は、駆動手段１６により伸縮動
及び上下動可能に構成され、新しい成膜材料７ａの入っ
たシャーレ６ａを別室１１から成膜室２内に搬入すると
ともに、使用済みの成膜材料７ｂの入ったシャーレ６ｂ
を成膜室２から別室１１に搬出する機能を持つ。

【００１８】上記成膜室２の内部上方であってマグネト
ロンカソード３と対向する位置には、薄膜を形成する対
象となる基板８を脱着自在に支持する基板ホルダー９が
固定されている。また、成膜室２の上部側壁には、ゲー
トバルブ１７を介して、成膜前および成膜後の基板８を
一時的に保管するための予備室である取り出し室１８が
設けられている。この取り出し室１８の側壁であって上
記ゲートバルブ１７の設けられた面と反対の面には、こ
の取り出し室１８内に基板８を出し入れするための扉１
９が設けられている。このように成膜室２と取り出し室
１８との間にゲートバルブ１７を設けることによりそれ
らの間を必要に応じて遮蔽し、真空ポンプＰと電磁バル
ブ５３を接続した管路５４とを介して、取り出し室１８
を独立に真空排気しうる構造となっている。

【００１９】この取り出し室１８の内部には、基板８を
取り出し室１８と成膜室２の間で出し入れする移動手段
としての不図示の搬送アームがある。次に、このスパッ
タリング装置１を用いて基板８上に薄膜を形成する方法
について説明する。まず、ゲートバルブ１０および１７
を閉じて成膜室２内を真空ポンプＰによりスパッタリン
グが可能な真空度になるまで排気する。一方、別室１１
の扉１２を開き、新しい顆粒状の成膜材料７ａの入った
シャーレ６ａを搬送アーム１３の載置部１５にセットす
る。次に、扉１２を閉じて別室１１内を真空ポンプＰに
より排気する。

【００２０】別室１１内の真空度が成膜室２内と同程度
になったことを確認したら、ゲートバルブ１０を開け、
その載置部１５にシャーレ６ａを搭載した搬送アーム１
３を成膜室２内に挿入する。搬送アーム１３の先端がバ
ッキングプレート５の上部に達したら搬送アーム１３を
下降させてシャーレ６ａをバッキングプレート５に載せ
る。次に、搬送アーム１３を後退させて別室１１内に収
納し、ゲートバルブ１０を閉じる。これにより新しい成
膜材料７ａの成膜室２内への搬入作業を完了する。

【００２１】この成膜材料７の搬入作業と同時に、基板
８を基板ホルダー９に取り付けるための基板８の搬入作
業を行う。この動作は、まず取り出し室１８の扉１９を
開き、この取り出し室１８の不図示の搬送アームに新し
い基板８をセットする。次に、扉１９を閉じ、真空ポン
プＰを駆動して取り出し室１８内を排気する。取り出し
室１８内の真空度が成膜室２内の真空度とほぼ等しくな
ったら、ゲートバルブ１７を開いて、不図示の搬送アー
ムにより基板８を成膜室２内に搬入し、この搬入された
基板８を基板ホルダー９に取り付ける。その後、この搬
送アームを取り出し室１８内に戻してゲートバルブ１７
を閉じる。

【００２２】以上の成膜準備が完了したら、直流電源４
からスパッタリング電力をマグネトロンカソード３に所
定時間供給し、一枚の基板に対する成膜作業を行う。こ
の成膜作業と平行して、次に成膜する基板８を準備する
ために、取り出し室１８を一旦不図示のリーク弁を介し
てリークして大気圧に戻し、次いで扉１９の開閉により
新たな基板８を入れ、再度取り出し室１８内の真空排気
を行う。前述した一枚の基板に対する成膜作業を終了す
ると、ゲートバルブ１７を開けて成膜済みの基板８を基
板ホルダー９から取り外して取り出し室１８に戻すとと
もに、新たな基板８を基板ホルダー９に取り付け（図１
中、矢印ａで示す）、ゲートバルブ１７を閉じ、二枚目
以降の基板８に対する成膜作業を繰り返す。

【００２３】数十枚の基板８の成膜作業を繰り返して行
うと成膜材料７が減少し、それとともに顆粒の粒径も徐
々に小さくなる。その結果、均質な薄膜を形成すること
が不可能となる。そこで成膜材料の交換が必要となる。
そのために、上述の成膜作業を繰り返している間に、別
室１１には新しい成膜材料７ａを収納したシャーレ６ａ
を導入しておく。この動作は、別室１１を一旦不図示の
リーク弁を介してリークして大気圧に戻し、扉１２を開
けてシャーレ６ａを入れる。このシャーレ６ａは既に成
膜室２内に搬入されたシャーレ６を後に搬出できるよう
に、この時点では搬送アーム１３には載置せず、別室１
１の床面に置く。次いで扉１２を閉じて真空ポンプＰを
駆動して別室１１を真空排気して行う。

【００２４】成膜材料の交換作業は、一旦成膜作業を中
止して行う。先ず、使用済みの成膜材料７の入ったシャ
ーレ６を成膜室２から搬出する。そのために、ゲートバ
ルブ１０を開け搬送アーム１３を成膜室２内に挿入し、
シャーレ６の手前でこのシャーレ６のツバ部１４よりも
少し低い位置まで下げる。そして、搬送アーム１３の載
置部１５がツバ部１４の下に位置するまで搬送アーム１
３を前進させた後に上昇させて、その載置部１５でツバ
部１４を引っかけてシャーレ６を持ち上げ、搬送アーム
１３を後退させてシャーレ６を別室１１に戻す（図１
中、矢印ｂで示す）。別室１１に戻されたシャーレ６ｂ
は、搬送アーム１３の上下動および前後動により一旦床
面に移す。

【００２５】次に、新しい成膜材料７ａの入ったシャー
レ６ａを成膜室２に搬入する。そのために、搬送アーム
１３の上下動および前後動により別室１１の床面に置か
れていたシャーレ６ａを引っかけて成膜室２まで搬送し
（図１中、矢印ｃで示す）、この先端がバッキングプレ
ート５の上に達したら搬送アーム１３を下降させてシャ
ーレ６ａをバッキングプレート５に載せ、搬送アーム１
３を後退させて別室１１内に収納してゲートバルブ９を
閉じる。

【００２６】以上の動作により成膜材料の交換作業を完
了する。本発明の第１の実施の形態によれば、ターゲッ
トの交換のつどに成膜室２を大気圧まで戻す必要がない
ので、短時間で成膜材料を交換できる。その結果、成膜
時間の中断を最小限に押さえることができるので、生産
性の高いスパッタリング装置となる。（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態を図３
を用いて説明する。図３は基板に薄膜を形成するスパッ
タリング装置の断面図である。ここでは第１の実施の形
態と同一機能の部材には同一の番号を付し、その説明を
省略する。

【００２７】成膜室２の下部側面には、搬入室２０が設
けられている。この搬入室２０は、新しい顆粒状の成膜
材料７ａを入れたシャーレ６ａを成膜室２内のバッキン
グプレート５の上に載置するための搬送アーム１３ａと
その駆動手段１６ａとを有している。また、搬入室２０
の上部には扉２１が設けられ、シャーレ６ａを導入でき
るとともに、真空ポンプＰと電磁バルブ５３を接続した
管路５４を介して接続されている。一方、成膜室２の下
部側面であって上記搬入室２０と対向する側面には搬出
室２２が設けられている。この搬出室２２も、使用済み
の成膜材料７ｂを入ったシャーレ６ｂをバッキングプレ
ート５の上から搬出室２２に搬出するための搬送アーム
１３ｂとその駆動手段１６ｂとを有している。また、上
部に扉２３が設けられ、シャーレ６ｂを取り出すことが
できる。さらに、電磁バルブ５３を接続した管路５４を
介して真空ポンプＰが接続されている。

【００２８】搬入室２０と搬出室２２とは、シャーレ６
を少なくとも一つ収納できる大きさである。また、搬入
室２０および搬出室２２と成膜室２との間には、それぞ
れゲートバルブ２４、２５を設けることにより、搬入室
２０および搬出室２２を成膜室２とは真空ポンプＰによ
り独立に真空排気しうる構造となっている。その他の構
成は、第１の実施の形態と同様である。

【００２９】次に、このスパッタリング装置１に特徴的
な動作について説明する。複数の基板８に薄膜を形成す
る間に、搬入室２０には新しい成膜材料７ａを入れたシ
ャーレ６ａを予めセットしておく。また、搬入室２０お
よび搬出室２２は、成膜室２と同じ真空度になるように
真空ポンプＰにより減圧しておく。成膜材料を交換する
には、搬出室２２と成膜室２との間に設けられたゲート
バルブ２５を開き、搬送アーム１３ｂによりバッキング
プレート５の上のシャーレ６を搬出する（図２中、矢印
ｄで示す）。次に、搬入室２０と成膜室２との間に設け
られたゲートバルブ２４を開き、新しい成膜材料７ａの
入ったシャーレ６ａを搬送アーム１３ａによりバッキン
グプレート５上に載せ換える（図２中、矢印ｅで示
す）。その後、ゲートバルブ２４、２５を閉じて成膜材
料の交換作業が完了する。その他の動作は第１の実施の
形態と同様である。

【００３０】本発明の第２の実施の形態によっても、第
１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、新しい顆粒状の成膜材料７ａの入ったシャーレ６
ａを供給する搬入室２０と、使用済みの成膜材料７ｂの
入ったシャーレ６ｂを搬出する搬出室２２とを別に設け
たことにより、スパッタリング装置１を自動化する場合
に、成膜材料７の搬入または搬出の機構が簡単になる。
さらに、新しい成膜材料７ａの入ったシャーレ６ａを供
給する搬送アーム１３ａと、使用済みの成膜材料７ｂの
入ったシャーレ６ｂを排出する搬送アーム１３ｂとを別
々に設けたことにより、これらのアームの動きが単純に
なり、これを動かすための制御方式も容易となる。（第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態を図４
を用いて説明する。図４は基板に薄膜を形成するスパッ
タリング装置の断面図である。

【００３１】本スパッタリング装置３０は、基板３１を
出し入れする取り出し室３２と成膜室３３の二つの独立
した空間を有し、この取り出し室３２と成膜室３３とは
ゲートバルブ３４を介してお互いに連結しており、電磁
バルブ５３を接続した管路５４を介して真空ポンプＰに
より、取り出し室３２と成膜室３３とを独立に真空排気
できる構造になっている。

【００３２】この成膜室３３の下には、複数のマグネッ
ト３５からなる磁界発生部を固定した箱状のマグネトロ
ンカソード３６を固定している。その下方にはマグネト
ロンカソード３６にスパッタリング電力を供給する高周
波電源３７があり、この高周波電源３７の一方の電極は
マグネトロンカソード３６と電気的に接続され、他方の
電極はアースされている。

【００３３】また、成膜室３３の内部下面であってマグ
ネトロンカソード３６の上部には、端部の回転軸３８を
中心として回動自在に構成した銅製の可動板３９がマグ
ネトロンカソード３６と密着して設けられている。この
回転軸３８は、モータ４０と不図示の連結部を介して連
結している。一方、可動板３９の上方には、顆粒状の成
膜材料４１を収納する収納部材としての石英製の皿４２
が固定されている。

【００３４】さらに、成膜室３３の内部下方であって回
転軸３８の側方下部には、使用済みの成膜材料４１を一
時的に保管するための収納カップ４３が設けられてい
る。この収納カップ４３は、連続的な成膜作業が終了
し、その中にある程度の使用済みの成膜材料４１が蓄積
された場合には、成膜室３３に設けられた不図示の開口
部より取り出され、この成膜材料４１は廃棄される。

【００３５】この収納カップ４３の上方には、適量の顆
粒状の成膜材料４１を皿４２に供給するための材料供給
手段４４がある。この材料供給手段４４は、上記顆粒状
の成膜材料４１を収納する材料保有庫４５と、成膜材料
４１を皿４２に供給するためこの皿４２の方向に設けた
ノズル４６と、このノズル４６と材料保有庫４５とをつ
なぐ螺旋状に上方に延ばした管路からなる螺旋部４７
と、材料保有庫４５と螺旋部４７に振動を与え、この振
動によって成膜材料４１を少量ずつ螺旋部４７を介して
ノズル４６へ供給する不図示の振動発生部とを有してい
る。

【００３６】この材料供給手段４４は、紙面に対して垂
直な方向に延在するガイドレール４８の上に載置され、
不図示の電気的な移動手段により上記皿４２に対して接
近および離反する方向（図４において、紙面に対して垂
直方向）に移動可能に構成されている。そして、成膜材
料４１を皿４２に供給する時には皿４２に近接した位置
に移動し、それ以外の時にはスパッタリングの妨げにな
らないように皿４２から離れた位置に移動する。

【００３７】一方、成膜室３３の内部上方であって皿４
２と対向する位置には、薄膜を形成する対象となる基板
３１を脱着自在に支持する基板ホルダー４９が固定され
ている。この基板ホルダー４９の側方であって、成膜室
３３の上部側壁には、ゲートバルブ３４を介して、基板
３１を成膜室３３に出し入れするための取り出し室３２
が設けられている。この取り出し室３２には、その側壁
であって上記ゲートバルブ３４の設けられた面と反対の
面に、この取り出し室３２内に基板３１を出し入れする
ための扉５１が設けられている。このような構成によ
り、取り出し室３２と成膜室３３の間で基板３１を出し
入れ可能となっている。

【００３８】さらに、成膜室３３の側壁には、この成膜
室３３の中にプロセスガスを導入するためのガス導入口
５２が設けられている。次に、このスパッタリング装置
３０を用いて複数の基板３１に連続的に薄膜を形成する
方法について説明する。成膜室３３は真空ポンプＰによ
り真空排気しておく。取り出し室３２にセットした基板
３１は、第一の実施の形態に係るスパッタリング装置と
同様の手順で、成膜室３３の中の基板ホルダー４９にセ
ットする（図４中、矢印ｆで示す）。ガス導入口５２か
らプロセスガスを所定の圧力になるまで導入し、高周波
電源３７からマグネトロンカソード３６に高周波電力を
供給し成膜材料４１の上部にプラズマを発生させてスパ
ッタリングを行うことによって、基板３１上に薄膜を形
成させる。例えば、皿４２にＭｇＦ₂顆粒を入れてお
き、Ｏ₂ガスを０．１〜２Ｐａ程度導入し、６〜９Ｗ／
Cm₂程度の高周波電力を投入することで、基板３１上に
光吸収の無いＭｇＦ₂膜を形成することができる。

【００３９】この成膜作業と平行して、次に成膜する基
板３１を準備するために、取り出し室３２を一旦不図示
のリーク弁を介してリークして大気圧に戻し、次いで扉
５１の開閉により新たな基板３１を入れ、再度取り出し
室１３２内の真空排気を行う。前述した一枚の基板に対
する成膜作業を終了すると、ゲートバルブ３４を開けて
成膜済みの基板３１を基板ホルダー４９から取り外して
取り出し室３２に戻すとともに、新たな基板３１を基板
ホルダー４９に取り付け（図４中、矢印ｆで示す）、ゲ
ートバルブ３４を閉じ、二枚目以降の基板３１に対する
成膜作業を繰り返す。

【００４０】以上の操作を繰り返し行うことで、次々に
基板３１上に膜を形成することができるが、このまま成
膜作業を続けると、皿４２内の顆粒状成膜材料４１が減
少したり顆粒の粒径が小さくなることにより膜質が劣化
する。そこで、一定の成膜時間、たとえば１０分ごと
に、成膜材料４１の交換作業を行う。この交換作業は、
はじめにモータ４０を駆動させて可動板３９を回転軸３
８のまわりに回転させて反転し（図４中、矢印ｇで示
す）、使用済みの成膜材料４１を皿４２から収納カップ
４３に排出する。次に、材料供給手段４４をガイドレー
ル４８に沿って前方に移動させ、材料供給手段４４から
均一な粒径の顆粒状材料４１を皿４２に適量供給する。
その後、材料供給手段４４を奥に移動し、交換作業を完
了する。

【００４１】本発明の第３の実施の形態によれば、常に
ほぼ同じ量で同程度の粒径の成膜材料４１をターゲット
として用いてスパッタリングすることができ、その結
果、同じ膜質の薄膜を生産性良く得ることができる。ま
た、成膜室３３の中だけで成膜材料４１の交換を行える
ので、成膜室３３内の真空度を保持しやすい。なお、本
実施の形態では、新しい顆粒状成膜材料４１を皿４２に
供給する手段として振動による供給手段を用いたがこれ
に限定するものではなく、シャッタの開閉制御により自
重で供給するものでも良い。（その他の実施の形態）以上の実施の形態の説明では、
マグネトロンスパッタ法について説明したが、本発明は
それに限定されず他のスパッタ法、例えばイオンビーム
スパッタ法、３極スパッタ法又は反応性スパッタ法にも
適用が可能であることは勿論である。

【００４２】またターゲット材料としては、石英（Ｓｉ
Ｏ₂）、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ₂）、インジウム・スズ酸化物（Ｉ. Ｔ. Ｏ.
）等の酸化物、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）等の
フッ化物、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等の窒化物、アル
ミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）等の金属、また
はテフロン、ポリイミドなどの有機ポリマーを用いるこ
とができる。

【００４３】また、基板としては、シリコン単結晶等の
半導体材料、ガラスやプラスチックで構成されたレン
ズ、プリズム、フィルター等の光学部品、液晶表示基
板、光ディスク等の記録媒体など、特に限定されない。
さらに、成膜材料の交換手段も上記実施の形態に説明し
た構成に限定されるものではない。

【００４４】尚、以上の発明の実施の形態の説明から、
次のような発明も把握できる。（１）成膜材料をスパッタリングして基板上に薄膜を形
成するスパッタリング装置において、真空排気できる成
膜室と、この成膜室と遮蔽手段を介して連接するととも
に上記成膜室とは独立に真空排気できる別室と、上記成
膜室と別室との間で収納部材に入れた顆粒状の成膜材料
を水平方向に移動する移動手段とを有することを特徴と
するスパッタリング装置。（２）成膜材料をスパッタリングして基板上に薄膜を形
成するスパッタリング装置において、真空排気できる成
膜室と、使用済みの顆粒状の成膜材料を収納する収納カ
ップと、この収納カップに上記使用済みの成膜材料を廃
棄する可動板と、新たな顆粒状の成膜材料を供給する材
料供給手段とを有し、上記収納カップ、可動板および材
料供給手段を上記成膜室の中に配置したことを特徴とす
るスパッタリング装置。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明のスパッタリング装
置によれば、顆粒状の成膜材料からなるターゲットを定
期的に交換し、常に同じ量・粒径の材料をターゲットと
して用いてスパッタリングすることができるので、同じ
特性・厚さの薄膜を生産性良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態におけるスパッタリング装置の
断面図である。

【図２】第１の実施形態における顆粒状成膜材料の収納
部材およびこの収納部材の搬送手段を示す要部斜視図で
ある。

【図３】第２の実施形態におけるスパッタリング装置の
断面図である。

【図４】第３の実施形態におけるスパッタリング装置の
断面図である。

【符号の説明】

１、３０スパッタリング装置２、３３成膜室７、７ａ、７ｂ、４１成膜材料８、３１基板１０、１７、２４、２５、３４ゲートバルブ１１別室１３、１３ａ、１３ｂ搬送アーム１８、３２取り出し室２０搬入室２２搬出室４４材料供給手段Ｐ真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊原延好東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者浦田憲和東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者生水利明東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜室内に保持した成膜材料をスパッタ
リングして基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置
において、上記成膜室の真空度を維持しつつスパッタリ
ングする顆粒状の成膜材料を交換する交換手段を有する
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】成膜材料をスパッタリングして基板上に
薄膜を形成するスパッタリング装置において、真空排気
できる成膜室と、この成膜室と遮蔽手段を介して連接す
るとともに上記成膜室とは独立に真空排気できる別室
と、上記成膜室と別室との間でスパッタリングする顆粒
状の成膜材料を移動する移動手段と、を有することを特
徴とするスパッタリング装置。
【請求項３】成膜材料をスパッタリングして基板上に
薄膜を形成するスパッタリング装置において、真空排気
できる成膜室と、この成膜室の中に設けるとともにスパ
ッタリングする顆粒状の成膜材料を交換する交換手段
と、を有することを特徴とするスパッタリング装置。