JPH1060625A

JPH1060625A - 基板をマスキングするための装置

Info

Publication number: JPH1060625A
Application number: JP9093775A
Authority: JP
Inventors: Stefan Kempf; シュテファン、ケンプフ
Original assignee: Singulus Technologies AG
Current assignee: Singulus Technologies AG
Priority date: 1996-04-13
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-03-03
Also published as: DE59710012D1; EP0801143B1; EP0801143A1; DE19614600C1

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＤ等の基板を適切にマスキングしてスパッ
タリングを行うことができる装置を低コストで提供す
る。【解決手段】本発明は、スパッタリング陰極２を備え
た、基板２７をマスキングし若しくはカバーする装置に
関する。この装置は、基板２７をカバーする中央マスク
２６がその上に配置された中央マスク案内要素５６を有
している。前記中央マスク２６は、基板２７のカバーさ
れていない部分５７だけがコーティング工程の間にコー
ティングされるように外側マスク４と協動する。前記外
側マスク４および／または中央マスク２６は、互いに独
立して長手方向に延びる中心軸５８の方向に位置調整さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング陰
極用に設けられ、基板をマスキングないしカバーするた
めの装置に関する。この装置は中央マスク案内要素を有
し、この中央マスク案内要素には、コーティング工程の
間に基板のカバーされていない部分だけがコーティング
されるように、外側マスクと協動して基板をカバーする
中央マスクが配置されている。

【０００２】

【従来の技術】ディスク状の基板を真空チャンバすなわ
ち処理チャンバ内のプラズマによってカソードスパッタ
リングするための冒頭に述べた形式の装置は既に知られ
ている（ＤＥ４３１５０２３Ａ１，分類Ｃ２３Ｃ１４
／３５参照）。この装置は少くともひとつの開口を備え
ているが、この開口はスパッタリング陰極をその上に置
くことによって外側から閉じられる。そして、弾性を有
するシールリングがスパッタリング陰極とチャンバ壁と
の間に設けられている。この装置を用いてＣＤ（コンパ
クトディスク）の半径方向内側部分および外側部分をマ
スキングすることが可能であり、これによりＣＤの表面
の限定された部分だけがコーティングされる。ＣＤのコ
ーティングされた表面領域とコーティングされていない
表面領域すなわち真空蒸着されていない表面領域との間
の境界が明確となるように、本装置を用いることによっ
て、ＣＤの限定された表面領域をコーティングすること
が意図される。この目的のために、ＣＤは内側マスクお
よび外側マスクの外側端部および内側端部に押しつけら
れる。２つの異なる部品にＣＤを同時に押し付けること
は、高さの相違があるために複雑かつ難しいばかりでな
く、非常に厳しい製造公差を必要とする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、高さの相違を容易に補償できるようにＣＤの基
板が位置調整され、コーティングされた表面領域とコー
ティングされない若しくは真空蒸着された表面領域との
間の境界が明確になるように、ＣＤの表面領域を明瞭に
輪郭を際立たせてコーティングすることができる装置を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的は、内側マスク
および／または外側マスクを互いに独立して位置調整す
ることができる本発明の装置によって達成される。スパ
ッタリング陰極の内側マスクおよび外側マスクを基板に
関して独立させて位置調整することができるので、それ
らを基板の表面に対して等しい接触圧力で押しつけるこ
とができる。これにより、スパッタリング陰極によって
コーティングされない正確かつ輪郭を際立たせた表面が
形成される。２つのマスクの接触圧力が等しいことによ
り、コーティング材料が、マスクの下へ付着したり、マ
スクの下側と基板ないしＣＤの表面との間のスペース内
へ入り込むことを防止することができる。

【０００５】この方法によれば、広範囲の製造公差を補
償することが可能である。これにより、長さの異なるマ
スクであっても、マスクの最終位置、すなわちマスクが
基板の表面に当接するときには、２つのマスクは同一平
面上に位置させられる。

【０００６】さらに有利には、基板にコーティングする
装置において、ガスの圧力を用いることにより中央マス
クが外側マスクから独立して位置調整可能とされる。装
置に行き渡っているガスの圧力を利用することによっ
て、中央マスクを基板の方向に位置調整することが可能
である。基板がマスク側に動かされる時にはいつも、中
央マスクを位置調整するために基板は不可避的に用いら
れる。

【０００７】中央マスクの独立した位置調整によって、
基板を最初にその表面の方向に動かし、または、中央マ
スクを外側マスクに対してわずかに突出する位置に動か
すことができる。これにより、中央マスクが基板の表面
に最初に当接することが保証される。そして、基板は、
中央マスクの方向に位置調整する間に引き続いて外側マ
スクに当接する。これにより、両マスクは正確に輪郭を
際立たせられたコーティングされない表面を創生する。

【０００８】本発明による他の実施例においては、差圧
力の作用により、中央マスクを外側マスクに対して独立
させて基板の方向に、および／または装置あるいはスパ
ッタリング陰極の長手方向に延びる中心軸の方向に位置
調整することができる。中央マスクを基板の表面に対し
て位置調整するために、高いコスト効果で差圧力を使用
することができる。これにより、位置調整部材をさらに
追加する必要はない。この方法により、中央マスクが常
に最初に基板の表面に当接することが保証される。基板
がさらに上方すなわち２つのマスクの方向に位置調整さ
れると、基板の外側縁部は外側マスクに当接し、両マス
クの基板表面に対する接触圧力は等しくなる。

【０００９】さらに本発明においては、装置内における
差圧力Ｆdif が、スパッタリング陰極の長手方向の中心
軸に対して同軸に配列されたホルダの位置調整可能部分
の外径によって決定されることが有利である。

【００１０】本発明の目的を達成する好ましい実施例に
おいては、前記差圧力直径Ｐd は、ダイヤフラム領域に
位置させられ、または大気圧が支配するチャンバに対し
て装置の真空チャンバを密封するダイヤフラムの直径に
よって決定される。そして、中央マスクは、円筒状の冷
却ハウジング上に配置された板状のマスク要素を有す
る。前記冷却ハウジングは、中央マスク案内要素上に配
置されるとともに、前記片持ばりアームにより前記差圧
力との関連により位置調整可能とされる。

【００１１】本発明において特に重要な点は、板状のマ
スク要素が片持ばりアームの位置調整経路に依存して若
しくは独立して、２つの位置調整可能なストッパ間で位
置調整可能となっていることにある。中央マスクを外側
マスク要素に対して独立して位置調整できることによ
り、中央マスク要素を位置調整する手段として差圧力を
用いることが可能となる。これにより、中央マスク要素
を位置調整するための要素および両マスク要素の均一な
接触圧力を保証するための要素を省略することができ
る。

【００１２】さらに有利には、板状のマスク要素は、円
筒状ハウジングないし冷却ハウジングに着脱自在に取り
付けられ、長手方向の中心軸に対して同軸に配置され、
冷却ハウジングに対して同軸かつ着脱自在に取り付けら
れる。

【００１３】このため、冷却ハウジングを中央マスク案
内要素に着脱自在に取り付け、かつその位置調整の動き
を少くともひとつのストッパによって制限することが有
利である。中央マスクの上昇経路が位置調整可能に設け
られたストッパによって制限されるので、ダイヤフラム
の破損を防止することができる。

【００１４】さらに、中央マスク案内要素を位置調整可
能な２つのストッパ間で位置調整可能とすることもでき
る。

【００１５】さらに有利には、前記ストッパが中央マス
ク案内要素上若しくは中央マスク案内要素を受ける片持
ばりアーム上に配置される。そして、ダイヤフラムと冷
却ハウジングおよび／または中央マスクとが、大気圧Ｐ
ａ下にあるチャンバを、真空圧力下にあるチャンバに対
してシールする。

【００１６】ダイヤフラムは、その中央部分に円筒状要
素を有する。そして、この円筒状要素の両端部には、締
付具内にそれぞれ着脱自在に収容されるフランジがそれ
ぞれ取り付けられている。これにより、中央マスクは、
装置の位置調整不能な部分に取り付けられた締付具に対
して位置調整可能となっている。そして、両マスクは、
初期状態においては基板の表面に対して距離をおいて配
置されるが、基板が中央マスク側に動かされる場合に中
央マスクが最初に基板表面に当接するように、中央マス
クは外側マスクの表面に対して突出する。

【００１７】さらなる利点は、外側マスクおよび／また
は中央マスクの下側部分が着脱自在に取り付けられてい
ること、かつ外側マスクおよび／または中央マスクの下
側部分がほぼ等しい接触圧力で基板の表面に当接するこ
とにある。

【００１８】さらに有利には、マスク案内要素と、片持
ばりアームあるいは中央マスクガイドアームを案内し若
しくは位置調整する要素とが、連続的に大気圧Ｐａ下に
あるチャンバ内に設けられる。

【００１９】本発明の更なる利点および詳細は、請求の
範囲および明細書において説明されるとともに図面に示
される。全ての特有の特徴およびそれらのすべての組合
せが本発明にとって不可欠であることは注意されるべき
である。

【００２０】

【発明の実施の形態】基板ないしＣＤ（コンパクトディ
スク）をコーティングするための装置は、図１中に符号
１で表されており、その一部がスパッタリング陰極２と
なっている。

【００２１】図１に示すように、スパッタリング陰極２
は、所定位置に固定されているチャンバ壁７０上に配置
されている。真空シール３を収容する環状溝７１が前記
チャンバ壁７０に形成されている。チャンバ壁７０は円
形の開口７２を有し、その内側に外側マスク４および中
央マスク２６が入り込むようになっている。

【００２２】スパッタリング陰極２は、ディスク状の強
磁性ヨーク５および冷却板７を有している。ヨーク５と
冷却板７との間には、ディスク状（円盤状）の絶縁体６
が挿入されている。ヨーク５および冷却板７は磁極片８
２により取り囲まれており、この磁極片８２は、ボルト
７３によりヨーク５に着脱自在に取り付けられている。

【００２３】図１に示すように、霧化される（スパッタ
となる）ターゲット８は、冷却板７の下に配置されると
ともに磁極片８２の環状チャンバ内に挿入され、かつネ
ジ要素すなわち雌ねじ２０によって冷却板７に間接的に
固着されている。

【００２４】冷却板７の背面上にはリング磁石９，９’
のための環状溝が設けられている。ヨーク５、絶縁体６
および冷却板７は、ネジ１０によって一体となってい
る。ネジ１０は絶縁体１２によってヨーク５から絶縁さ
れるとともに、図示されないケーブルによって図示され
ないスパッタリング電流供給装置に接続されている。

【００２５】リング磁石１３は、関連する磁極片１４と
ともにヨーク５の前面の半径方向外側領域に位置してい
る。

【００２６】さらに図１に示すように、スパッタリング
陰極２の内部領域には、ヨーク５の背後からターゲット
８の前面にまで延びる軸線方向穴７４が設けられてい
る。この軸線方向穴７４内には、中央マスク２６（セン
タ陽極）とこれに隣接する冷却ハウジング６１とが配置
されている。この冷却ハウジング６１は、中空に形成さ
れるとともにその中心孔内にコネクタ７６’が設けられ
た冷却管路を有している。冷却水は、前記コネクタ７
６’を介して前記軸線方向穴７４内に設けられた前記冷
却水管路７６に流入し、穴７５および出口開口７８を介
して外部に排出される。軸線方向穴７４内に延在する
冷却ハウジング６１は、その上端部がネジ７７によって
片持ばりアーム６３に取り付けられ、軸線５８の方向に
位置調整が可能となっている。

【００２７】大気圧下にあるチャンバ５５は、真空チャ
ンバ５４に対して密封されている。このため、特に、円
筒状の冷却ハウジング６１およびダイヤフラム５９が用
いられている。図２に示すように、ダイヤフラム５９
は、円筒状要素すなわちセンタピース６４と、その端部
にそれぞれ固着されたフランジ６５、６６とから構成さ
れている。フランジ６５，６６は、センタピース６４に
対して直交して延び、締付具６７，６８によって固定さ
れようになっている。上側の締付具６７は、片持ばりア
ーム６３の前面に当接している。また、下側フランジ６
６は、ネジ８７によってヨークに取り付けられたホルダ
８４に当接している。このために、下側の締付具６８は
ボルト７９によってホルダ８４に取り付けられている。
また、上側締付具６７は、ボルト８０によって片持ばり
アーム６３に取り付けられている。これにより、上側の
チャンバ５５は真空チャンバ５４に対して密封される。
さらに、密封要素８１，８１’が、スパッタリング陰極
２に設けられた環状溝内に配置されている。

【００２８】前記片持ばりアーム６３は、固定された回
転円柱部材１５によりヨーク５上に間接的に配置され、
矢印８５の方向に上下動できるようになっている。片持
ばりアーム６３と、この片持ばりアーム６３に間接的に
取り付けられた中央マスク２６との位置調整経路は、上
側ストッパ６２と下側ストッパ１２との間で位置調整可
能とされている。上側ストッパ６２は、前記回転円柱部
材１５に螺着されたストッパプレートを有している。下
側ストッパ１２は、前記片持ばりアーム６３を貫通して
延びて前記ホルダ８４の上端に当接する、カウンタナッ
トを有した締付ねじから形成されている。中央マスク２
６とそれに関連する冷却ハウジング６１および片持ばり
アーム６３の位置調整経路は、２つのストッパ６２，１
２によって制限され、前記ダイヤフラム５９の長手方向
の伸張範囲内に収められるので、ダイヤフラム５９の破
損を防止することができる。

【００２９】大気圧Ｐａが上側チャンバを支配し、かつ
大気圧Ｐａより低い圧力が真空チャンバを支配すると、
差圧力Ｆdif （６４参照）が生じる。この差圧力Ｆdif
は、図面によれば冷却ハウジング６１の外径に由来する
環状表面１７によって決定される。したがって、差圧力
Ｆdif は、基板２７の表面に向かう方向の中央マスク２
６の位置調整を生じさせる。中央マスク２６の前記位置
調整経路は、初期位置においては一対のマスクが基板２
７の表面６９に対してある距離をおいて配置されるが、
基板２７が中心軸５８の方向に動かされたときには中央
マスク２６が基板２７の表面６９上に最初に当接するべ
く、中央マスク２６が外側マスク４の表面あるいは前面
に対して突出するように選択されている。工程において
は、基板２７は位置調整圧力ないし差圧力Ｆdif に対抗
して行動し、ＣＤないし基板２７の端部領域が外側マス
ク４の前面１８に当接するまで中央マスク２６を上方に
変位させる。基板２７が上昇する間、両方のマスクによ
るほぼ等しい接触圧力、および外側マスク４および中央
マスク２６の有利な配置によって、コーティングされな
い輪郭を際立たせられたカバー領域が基板２７の表面上
に生成される。

【００３０】図面には示されないが、同様な方法で外側
マスクを位置調整可能とすることもできる。

【００３１】このため、典型的な実施例においては、中
央マスク２６は板状のマスク要素６０を有している。そ
して、このマスク要素６０は、その一部が片持ばりアー
ム６３とされる中央マスク案内要素５６上に配置されて
いる、円筒状の冷却ハウジング６１上に着脱自在に配置
される。

【００３２】図面から明らかなように、前記板状マスク
要素６０あるいは下側部分２６’は、円筒状ハウジング
あるいは冷却ハウジング６１に対して着脱自在に取り付
けられており、例えばアルミニウムで被覆されてしまっ
た場合等にはいつでも取り替えることができるようにさ
れている。

【００３３】有利には、前記板状マスク要素６０は、長
手方向の中心軸５８および冷却ハウジング６１に対して
同軸に配置される。

【００３４】冷却ハウジング６１は、中央マスク案内要
素５６に対して着脱自在に取り付けることもできる。

【００３５】同様に、外側マスク４をチャンバ壁７０に
対して着脱自在に取り付けることができる。

【００３６】さらに、片持ばりアーム６３、中央マスク
案内要素５６、冷却ハウジング６１、締付具６７，６８
を有したダイヤフラム５９、ホルダ８４、２つの回転コ
ラム１５を、ネジ８３によってヨーク５に対して着脱自
在に取り付け可能な、予め組み立てられた構造とするこ
とが有利である。このため、ネジ８７を緩め、かつ中央
マスクと外側マスクとを同軸とした後に、ヨーク５に対
して水平方向に位置調整可能とすることもできる。これ
によって、ダイヤフラム５９が構造上の構成部品と一体
とされるので、ダイヤフラム５９の中心軸５８の構成部
品の中心軸に対する関係を常に一定に保つことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】個々に位置調整可能な中央マスクを有したスパ
ッタリング陰極の断面図。

【図２】中央マスク用のダイヤフラムを示す斜視図。

【符号の説明】

１基板把持装置（ディスクレシーバー）２スパッタリング陰極３真空シール４外側マスク（陽極）５ヨーク６絶縁体７冷却板８ターゲット９リング磁石９’ リング磁石１０ネジ１２下側ストッパ１３リング磁石１４磁極片１５回転コラム１７環状表面１８前面１９前面２０雌ねじ２６中央マスク（センタ陽極）２６’ 中央マスク２６の下側部分２７基板（ＣＤ）５４真空チャンバ５５大気（大気圧Ｐａ下のチャンバ）５６中央マスク案内要素５７基板のカバーされていない部分５８スパッタリング陰極の長手方向の中心軸５９ダイヤフラム６０マスク要素６１冷却ハウジング６２ストッパ６５片持ばりアーム６４シリンダ状の部品ないしセンタピース６５フランジ６６フランジ６７締付具６９基板２７の表面７０チャンバ壁７１環状溝７２円形の開口７３ボルト７４軸線方向の穴７５穴７６冷却水管路７６’ コネクタ７７ボルト７８出口開口７９ボルト８０ボルト８１密封要素８１’ 密封要素８２磁極片８３ネジ８４ホルダ８５矢印８６絶縁体８７ネジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタリング陰極（２）のために基板
（２７）をマスキングするための装置であって、基板
（２７）を覆う中央マスク（２６）がその上に配置され
た中央マスク案内要素（５６）を有し、基板（２７）の
覆われていない部分（５７）だけがコーティング工程の
間にコーティングされるように前記中央マスク（２６）
と外側マスク（４）とが協動する装置において、前記外側マスク（４）および／または中央マスク（２
６）が、互いに独立して位置調整可能となっていること
を特徴とする装置。
【請求項２】基板（２７）をコーティングする装置内に
おけるガス圧力に依存して、中央マスク（２６）が外側
マスク（４）から独立して位置調整可能となっているこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記中央マスク（２６）が、装置内におけ
る差圧力に依存して、基板の方向および／または装置
（１）若しくはスパッタリング陰極（２）の長手方向の
中心軸（５８）の方向に、前記外側マスク（４）から独
立して位置調整可能となっていることを特徴とする請求
項１または２に記載の装置。
【請求項４】スパッタリング陰極（２）の長手方向の中
心軸（５８）に対して同軸に配置されたホルダの位置調
整可能な要素の外側直径によって、装置内における前記
差圧力Ｆdif が決定されることを特徴とする請求項１に
記載の装置。
【請求項５】前記差圧力直径Ｐd が、ダイヤフラム（５
９）の領域内に位置するか、または前記差圧力直径Ｐd が、大気圧が支配するチャン
バに対して装置の真空チャンバ（５４）を密封するダイ
ヤフラムの直径によって決定されることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】前記中央マスク（２６）は板状マスク要素
（６０）を有し、この板状マスク要素（６０）は、中央マスク案内要素
（５６）上または片持ばりアーム上に配置されるととも
に前記差圧力により共に位置調整可能な円筒状冷却ハウ
ジング（６１）上に配置されていることを特徴とする請
求項１に記載の装置。
【請求項７】前記板状マスク要素（６０）が、２つの位
置調整可能なストッパの間で片持ばりアームの位置調整
経路に依存して若しくは独立して位置調整可能となって
いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
の装置。
【請求項８】前記板状マスク要素（６０）が、前記円筒
状ハウジングないし前記冷却ハウジング（６１）に対し
て着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求
項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】長手方向の中心軸（５８）に対して同軸に
配置された前記板状マスク要素（６０）が、前記冷却ハ
ウジング（６１）上に着脱自在かつ同軸に取り付けられ
ていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記
載の装置。
【請求項１０】前記冷却ハウジング（６１）が、前記中
央マスク案内要素（５６）に着脱自在に取り付けられる
とともに、少くとも１つのストッパ（６２）によって、
その位置調整範囲が制限されていることを特徴とする請
求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】前記中央マスク案内要素（５６）が、２
つのストッパ（６２，６３）の間で位置調整可能となっ
ていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに
記載の装置。
【請求項１２】前記ストッパ（６２，６３）が位置調整
可能となっていることを特徴とする請求項１乃至１１の
いずれかに記載の装置。
【請求項１３】前記ストッパ（６２，６３）が、前記中
央マスク案内要素（５６）上、または前記中央マスク案
内要素（５６）を受ける前記片持ばりアーム（６３）
上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２
のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】前記ダイヤフラム（５９）と、前記冷却
ハウジング（６１）および／または中央マスク（２６）
とが、大気圧Ｐａ下のチャンバ（５５）を真空圧力下の
チャンバないし真空チャンバ（５４）に対して密封する
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の
装置。
【請求項１５】前記ダイヤフラム（５９）は、フランジ
（６５，６６）がその端部にそれぞれ取り付けられた円
筒状要素ないしセンタピース（６４）を有し、前記フランジ（６５，６６）は締付具（６７，６８）内
にそれぞれ着脱自在に受け入れられており、これにより
前記中央マスク（２６）が前記締付具または前記装置の
位置調整不能な部分ないし前記外側マスク（４）に関し
て位置調整可能となっていることを特徴とする請求項１
乃至１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】初期位置においては、前記複数のマスク
は基板（２７）の表面に対してある距離をおいて配置さ
れ、前記基板が中央マスク（２６）側に動かされるときに
は、前記中央マスクが最初に基板（２７）の表面に当接
するように、前記中央マスク（２６）が外側マスク
（４）の表面に対して突出することを特徴とする請求項
１乃至１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】前記外側マスク（４）および／または前
記中央マスク（２６）の下側部分（２６´）が着脱自在
に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至１
６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】前記外側マスク（４）および／または前
記中央マスク（２６）の下側部分（２６´）が、ほぼ同
じ接触圧力で前記基板（２３）に当接することを特徴と
する請求項１乃至１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】中央マスク案内要素（５６）、片持ばり
アーム（６３）または中央マスク案内要素（５６）を案
内ないし位置調整する要素が、連続的に大気圧Ｐａ下に
あるチャンバ内に設けられていることを特徴とする請求
項１乃至１８のいずれかに記載の装置。