JPH1060639A - 積層薄膜製造装置及び積層薄膜製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、基板の移動速度を任意に制御
し得、短時間で成膜し得る積層薄膜製造装置及び積層薄
膜製造方法を提供することにある。 【解決手段】本発明は、基板２９が蒸着源２３，２６に
近づくまでは基板２９の回転速度を早めとし、基板２９
の最前部が蒸着源２３，２６にさしかかった場合、蒸着
源２３，２６の上部に設けられたシャッター２４，２７
を開けると共に基板２９の回転速度を蒸着源２３，２６
に適した速度に切り替え、基板２９の最後部が蒸着源２
３，２６を通過した場合、蒸着源２３の上部に設けられ
たシャッター２４，２７を閉じると共に基板２９の回転
速度を増速させる一連の工程を、所望の積層薄膜となる
まで各蒸着源２３，２６ごとに繰り返すことを特徴とす
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、基板上に２層以上
の積層膜を形成するための成膜装置であって、各蒸着源
材料が均一に消費され、かつ短時間での成膜を実現し得
る積層薄膜製造装置及び積層薄膜製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸着法、スパッター法などの各種成膜法
において、基板上に複数の物質層を連続して積層させる
方法としては、蒸着源群と対向する位置に複数の基板を
取り付けた基板ホルダーを配置し、基板ホルダーを回転
して基板を公転運動させることにより各基板を複数の蒸
着源上に順次通過させ、各基板上に複数物質層からなる
積層膜を形成させる回転駆動方式や、蒸着源群と対向す
る位置に複数の基板を取り付けた基板ホルダーを配置
し、基板ホルダーを往復運動して複数の基板を並進往復
運動させることにより各基板を複数の蒸着源上に順次通
過させ、各基板上に複数物質層からなる積層膜を形成さ
せる並進駆動方式が知られている。

【０００３】図７は、従来のスパッターを利用した回転
駆動方式による積層薄膜製造装置を模式的に示した図で
あり、１は真空室、２はガス導入系、３は排気系、４は
複数のスパッター蒸着源、５は各スパッター蒸着源に対
応しその概略上部に併設して設けられた複数のシャッタ
ー、６は各シャッター５の開閉を行うための駆動源、７
はスパッター蒸着源４に対向して配置されたスパッター
蒸着用の基板、８は基板７を搭載するための円形状の基
板ホルダー、９は基板ホルダー８に取り付けられた回転
駆動軸、１０は回転駆動軸９を駆動させるため真空室外
に設けられた回転駆動モーター、１１は回転駆動モータ
ー１０を制御するための制御部、１２は制御部１１から
の電気信号を回転駆動モーター１０に伝達するための信
号伝達経路、４００はスパッター蒸着源４から発生する
蒸着粒子である。

【０００４】このような従来のスパッターを利用した回
転駆動方式による積層薄膜製造装置において、基板ホル
ダー８に取り付けられた基板７は、回転駆動モーター１
０の回転に伴って一定の速度で公転運動しながら複数の
スパッター蒸着源４上を順次通過し、その面上に異なっ
た物質層からなる積層薄膜を形成する。

【０００５】図８は、従来のスパッターを利用した並進
駆動方式による積層薄膜製造装置を模式的に示した図で
あり、１は真空室、２はガス導入系、３は排気系、４は
複数のスパッター蒸着源、５は各スパッター蒸着源に対
応しその概略上部に併設して設けられた複数のシャッタ
ー、６は各シャッター５の開閉を行うための駆動源、７
はスパッター蒸着源４に対向して配置されたスパッター
蒸着用の基板、１３は基板７を搭載するための矩形状の
基板ホルダー、１４は並進駆動軸、１５は真空室１の外
部に設けられた並進駆動モーター、１６は並進駆動軸１
４の移動速度を制御するための制御部、１７は制御部１
６からの電気信号を並進駆動モーター１５に伝達するた
めの信号伝達経路、４００はスパッター蒸着源４から発
生する蒸着粒子である。

【０００６】このような従来のスパッターを利用した並
進駆動方式による積層薄膜製造装置において、基板ホル
ダー１３に取り付けられた基板７は、並進駆動モーター
１５により一定の速度で直進的に並進運動しながら複数
のスパッター蒸着源４上を順次通過し、その面上に異な
った物質層からなる積層薄膜を形成する。

【０００７】上記、いずれの従来方式においても、スパ
ッター蒸着源４上あるいはその近傍を通過しているとき
のみ、スパッター蒸着源４から飛来する蒸着粒子４００
が基板７に付着し成膜される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術において積層薄膜を形成する場合、以下の
ような問題点があった。 （１）図７に示す回転駆動方式の場合、基板が定常速度
で公転しだすと、基板が一つの蒸着源上を通過して次の
蒸着源上にいたるまでの間も基板は同じ速度で動いてい
る。そのため、蒸着源間では基板に蒸着粒子が堆積しな
いにもかかわらず、蒸着源からは蒸着粒子が常に飛び出
し続けることになり、蒸着源材料は消耗し続ける。

【０００９】（２）図８に示す並進駆動方式の場合、基
板は、方向転換する時以外、蒸着源間を同じ速度で動い
ているため、回転駆動方式と同様、蒸着源間では蒸着粒
子は基板に堆積することなく無駄となり、蒸着源材料は
消耗し続ける。

【００１０】（３）積層薄膜の成膜に要する時間は、両
方式共、基板が蒸着源上を通過する時間、すなわち蒸着
粒子が基板に堆積する時間と、基板が蒸着源間を移動す
る成膜と直接関係のない無駄な時間を加えたものとなる
ため、成膜が終了するまでに長い時間を要する。

【００１１】（４）複数個の蒸着源からの物質層の厚み
を任意の一定値にコントロールするため、両方式とも、
各蒸着源のパワーを調整して蒸着粒子の堆積速度を調整
する方法や、成膜している物質の蒸着源上で基板を複数
回通過させる方法をとっていた。しかしながら、前者で
は、蒸着源が金属やその酸化物からなる場合、これらの
間の堆積速度に大きな差があるため、蒸着源に投入する
パワー調整のみで所望の層厚にすることは諸々の弊害を
生じていた。すなわち、堆積速度を大きくするために堆
積速度の小さな蒸着物質の蒸着源のパワーを大きくする
と、膜の結晶性が変化して膜が基板から剥離し易くなっ
たり、堆積粒子としてサイズの大きなものが混入し堆積
膜中に大きなパーティクルが含まれて平滑な膜が得られ
なくなる。また、後者では、１つの蒸着源上で基板を成
膜処理している間、他の蒸着源における成膜は待たねば
ならない。そのため、全体の成膜が終了するのに時間が
かかったり、他の蒸着源からの蒸着粒子が無駄に消耗さ
れる。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、回転駆動方式及び並進駆動方式において積層薄膜を
製造する場合、パワーコントロール無しに物質層の厚み
を任意の一定値にコントロールでき、各蒸着源材料が無
駄なく均一に消費され、かつ短時間で成膜し得る積層薄
膜製造装置及び積層薄膜製造方法を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、発明者らは、積層薄膜製造装置及び積層薄膜製造方
法について鋭意検討努力を重ねた結果、以下に示すよう
な手段を講じ、基板の移動速度を任意に制御し得る積層
薄膜製造装置及び積層薄膜製造方法を実現した。

【００１４】（１） 本発明の積層薄膜製造装置は、ガ
ス導入系及び排気系を有する真空室、この真空室内に設
けられた複数の蒸着源、この各蒸着源に対応しその概略
上部に併設して設けられた複数のシャッター、この各シ
ャッターの開閉を行うための複数のシャッター駆動源、
前記蒸着源に対向して配置された複数の基板、この各基
板を搭載するための基板ホルダー、この基板ホルダーに
取り付けられた回転駆動軸、この回転駆動軸を駆動させ
るため前記真空室外に設けられた回転駆動モーター、こ
の回転駆動モーターを制御するための制御部とから成る
回転駆動型の積層薄膜製造装置において、前記回転駆動
軸に取り付けられた検出部と、この検出部の回転位置を
検出するための光検出センサーと、この光検出センサー
からの信号を前記制御部に伝達するための伝達経路とを
設けたことを特徴とするものである。

【００１５】（２） また本発明の積層薄膜製造装置
は、ガス導入系及び排気系を有する真空室、この真空室
内に設けられた複数の蒸着源、この各蒸着源に対応しそ
の概略上部に併設して設けられた複数のシャッター、こ
の各シャッターの開閉を行うための複数のシャッター駆
動源、前記蒸着源に対向して配置された複数の基板、こ
の各基板を搭載するための基板ホルダー、この基板ホル
ダーに取り付けられた並進駆動軸、この並進駆動軸を駆
動させるため前記真空室外に設けられた並進駆動モータ
ー、この並進駆動モーターを制御するための制御部とか
ら成る並進駆動型の積層薄膜製造装置において、前記並
進駆動軸に取り付けられた検出部と、この検出部の移動
位置を検出するための光検出センサーと、この光検出セ
ンサーからの信号を前記制御部に伝達するための伝達経
路とを設けたことを特徴とするものである。

【００１６】（３） また本発明の積層薄膜製造方法
は、上記（１）記載の積層薄膜製造装置を用いた積層薄
膜製造方法において、基板が蒸着源に近づくまでは基板
の回転速度を早めとし、基板の最前部が蒸着源にさしか
かった場合、蒸着源の上部に設けられたシャッターを開
けると共に基板の回転速度を蒸着源に適した速度に切り
替え、基板の最後部が蒸着源を通過した場合、蒸着源の
上部に設けられたシャッターを閉じると共に基板の回転
速度を増速させる一連の工程を、所望の積層薄膜となる
まで各蒸着源ごとに繰り返すことを特徴とする。

【００１７】（４） また本発明の積層薄膜製造方法
は、上記（２）記載の積層薄膜製造装置を用いた積層薄
膜製造方法において、基板が蒸着源に近づくまでは基板
の並進速度を早めとし、基板の最前部が蒸着源にさしか
かった場合、蒸着源の上部に設けられたシャッターを開
けると共に基板の並進速度を蒸着源に適した速度に切り
替え、基板の最後部が蒸着源を通過した場合、蒸着源の
上部に設けられたシャッターを閉じると共に基板の並進
速度を増速させ、最後の蒸着源を基板の最後部が通過し
た場合、基板の並進移動方向を逆転させて基板が最初の
位置に戻るまで基板の移動速度を増速させ、最初の蒸着
源を基板の最後部が通過した場合、基板の並進移動方向
を正転させて基板の移動速度を増速させるという一連の
工程を、所望の積層薄膜となるまで繰り返すことを特徴
とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。図１は、スパッターを利用
した本発明による回転駆動型の積層薄膜製造装置の構成
説明図で、蒸着源が２つで基板が１枚の場合について示
してある。

【００１９】同図において、２０は真空室、２１はガス
導入系、２２は排気系、２３は第１の蒸着源、２４は第
１の蒸着源に対応しその概略上部に併設して設けられた
第１のシャッター、２５は第１のシャッター２４の開閉
を行うための第１のシャッター駆動源、２６は第２の蒸
着源、２７は第２の蒸着源に対応しその概略上部に併設
して設けられた第２のシャッター、２８は第２のシャッ
ター２７の開閉を行うための第２のシャッター駆動源、
２９は蒸着源群に対向して配置された基板、３０は基板
２９を搭載するための円形の基板ホルダー、３１は基板
ホルダー３０に取り付けられた回転駆動軸、３２は回転
駆動軸３１を駆動させるため真空室外に設けられた回転
駆動モーター、３３は回転駆動モーター３２を制御する
ための制御部、３４は回転駆動軸３１に取り付けられた
第１の検出部、３５は第１の検出部３４の回転位置を検
出するための第１の光検出センサー、３６は第１の光検
出センサー３５からの電気信号を制御部３３に伝達する
ための信号伝達経路、３７は回転駆動軸３１に取り付け
られた第２の検出部、３８は第２の検出部３７の回転位
置を検出するための第２の光検出センサー、３９は第２
の光検出センサー３８からの電気信号を制御部３３に伝
達するための信号伝達経路、４０は制御部３３からの電
気信号を回転駆動モーター３２に伝達するための信号伝
達経路、４１は制御部３３からの電気信号を第１のシャ
ッター駆動源２５に伝達するための信号伝達経路、４２
は制御部３３からの電気信号を第２のシャッター駆動源
２８に伝達するための信号伝達経路、２３０は第１の蒸
着源２３から発生する蒸着粒子、２６０は第２の蒸着源
２６から発生する蒸着粒子である。

【００２０】このような構成となっているため、基板２
９は第１の検出部３４及び第２の検出部３７と連動して
回転することになり、各検出部３４，３７の回転位置を
第１の光検出センサー３５及び第２の光検出センサー３
８で検出することにより基板２９の位置を判定すること
ができる。

【００２１】光検出センサー３５，３８からの信号は信
号伝達経路３６及び３９により制御部３３に伝達され、
制御部３３からの制御信号は、信号伝達経路４０により
回転駆動モーター３２へ、信号伝達経路４１及び４２に
より第１のシャッター駆動源２５及び第２のシャッター
駆動源２８へ各々伝達される。

【００２２】検出部の構成は、例えば第１の検出部３４
について示す、図２のように回転駆動軸３１に直接第１
〜第４の検出部４３から４６を取り付けることができ
る。ここで、４３は基板２９が第１の蒸着源２３の手前
のある一定距離に近づいたことを示す第１の検出部、４
４は基板２９の最前部が第１の蒸着源２３にさしかかっ
たことを示す第２の検出部、４５は基板２９の最後部が
第１の蒸着源２３から離れ始めることを示す第３の検出
部、４６は基板２９が第１の蒸着源２３から一定の距離
離れたことを示す第４の検出部である。

【００２３】基板が複数枚あるときは、各基板位置に対
応して回転駆動軸３１に検出部を取り付けておけばよ
い。また、検出部の構成は、図３のように回転駆動軸３
１に一本のロッド状検出部を取り付け、その先端に第１
〜第４の検出部４３〜４６を取り付けてもよい。

【００２４】このように構成された回転駆動型の積層薄
膜製造装置の動作を説明する。まず、光検出センサー３
５により第１の検出部４３が検出され、その検出信号が
信号伝達経路３６により制御部３３に伝達される。

【００２５】制御部３３では伝達された検出信号に基づ
いて回転駆動モーター３２に回転速度を減少させるため
の制御信号を信号伝達経路４０を用いて伝達する。回転
駆動モーター３２はその制御信号に基づいて回転速度を
減速し始める。

【００２６】次いで、光検出センサー３５により第２の
検出部４４が検出され、その検出信号が信号伝達経路３
６により制御部３３に伝達される。制御部３３では、伝
達された検出信号に基づいて、回転駆動モーター３２の
回転速度、すなわち基板２９の回転速度が第１の蒸着源
２３を構成する蒸着材料に見合う適切な速度となるよう
な制御信号を信号伝達経路４０を用いて回転駆動モータ
ー３２に伝達する。

【００２７】同時に、制御部３３は、第１のシャッター
２４を開かせるための制御信号を信号伝達経路４１を用
いて第１のシャッター駆動源２５に伝達する。回転駆動
モーター３２は、伝達された制御信号に基づいた回転速
度で回転し、第１のシャッター駆動源２５は、伝達され
た制御信号に基づいて第１のシャッター２４を開く。

【００２８】このようにして、基板２９上には、第１の
蒸着源２３を構成する蒸着材料の薄膜が形成される。次
いで、光検出センサー３５により第３の検出部４５が検
出され、その検出信号が信号伝達経路３６により制御部
３３に伝達される。

【００２９】制御部３３では伝達された検出信号に基づ
いて、回転駆動モーター３２に回転速度を増加させるた
めの制御信号を信号伝達経路４０を用いて伝達する。回
転駆動モーター３２は、その制御信号に基づいて回転速
度を増加し始める。

【００３０】次いで、第１の光検出センサー３５により
第４の検出部４６が検出され、その検出信号が信号伝達
経路３６により制御部３３に伝達される。制御部３３で
は、伝達された検出信号に基づいて回転駆動モーター３
２に回転速度を更に増加させるための制御信号を信号伝
達経路４０を用いて伝達する。

【００３１】同時に、制御部３３は、第１のシャッター
２４を閉じさせるための制御信号を信号伝達経路４１を
用いて第１のシャッター駆動源２５に伝達する。回転駆
動モーター３２は、伝達された制御信号に基づいて回転
速度を更に増加し、第１のシャッター駆動源２５は、伝
達された制御信号に基づいて第１のシャッター２４を閉
じる。

【００３２】すなわち、基板２９に第１の蒸着源２３の
蒸着物質を積層している間は、蒸着源材料に見合った適
切な速度で回転するが、第１の蒸着源２３を過ぎると速
度が上昇してすばやく第２の蒸着源２６まで移動するこ
とができる。

【００３３】従って、このような一連の動作を第２の蒸
着源２６に対しても行い、更に全体の積層数が所望の値
になるまで繰り返し行うことにより、全体の積層時間を
大幅に短縮することができ、蒸着源材料を無駄にするこ
とがないという効果を発揮することができる。

【００３４】このような効果は蒸着源の数や積層数が増
すほど更に大きくなることは言うまでもない。図９
（ａ）、（ｂ）は本発明と従来の回転駆動型の積層薄膜
製造方法を示すフローチャートである。

【００３５】図９（ａ）は従来の回転駆動型の積層薄膜
製造方法を示し、基板が公転速度一定で各ターゲット上
を通過していき成膜されることを示す。すなわち、基板
を一定速度で回転させると、先ず基板がターゲット１
（第１のスパッター蒸着源）上を通過していき成膜さ
れ、次に基板がターゲット２（第２のスパッター蒸着
源）上を通過していき成膜される。基板が所定回数回転
すると、基板の回転を止め、各スパッター蒸着源の放電
を止める。このようにして、基板に異なった物質層から
なる積層薄膜を形成する。

【００３６】図９（ｂ）は本発明の回転駆動型の積層薄
膜製造方法を示し、基板上にターゲットからの粒子が堆
積する部分以外は高速で回転移動する事および各ターゲ
ット上でそれぞれ所望の回転速度にすることができるこ
とを示す。すなわち、基板を回転させ、基板を所定の速
度でターゲット１（第１のスパッター蒸着源）上を通過
させて成膜する。そして、基板がターゲット１（第１の
スパッター蒸着源）上を離れると回転速度を高速にし、
基板がターゲット２（第２のスパッター蒸着源）上に近
ずくと回転速度を減速し、基板が所定の速度でターゲッ
ト２（第２のスパッター蒸着源）上を通過するようにし
て成膜する。そして、基板がターゲット２（第２のスパ
ッター蒸着源）上を離れると回転速度を高速にし、基板
がターゲット１（第１のスパッター蒸着源）上に近ずく
と回転速度を減速する。基板が所定回数回転すると、基
板の回転を止め、各スパッター蒸着源の放電を止める。
このようにして、基板に異なった物質層からなる積層薄
膜を形成する。これにより本発明では上述したように、
成膜時間が短縮できること、また、蒸着源材料の無駄が
少ないこと、複数のターゲット上でそれぞれ異なる回転
スピードとすることができることから、それぞれのター
ゲットから作製される薄膜をそれぞれ最適な結晶性とす
る放電パワーに制御できるなどのメリットが生じてく
る。

【００３７】図４は、スパッターを利用した本発明によ
る並進駆動型の積層薄膜製造装置の構成説明図で、蒸着
源が２つで基板が１枚の場合について示してある。同図
において、５０は真空室、５１はガス導入系、５２は排
気系、５３は第１の蒸着源、５４は第１の蒸着源５３に
対応しその概略上部に設けられた第１のシャッター、５
５は第１のシャッターの開閉を行うための第１のシャッ
ター駆動源、５６は第２の蒸着源、５７は第２の蒸着源
５６に対応しその概略上部に設けられた第２のシャッタ
ー、５８は第２のシャッターの開閉を行うための第２の
シャッター駆動源、５９は蒸着源群に対向し配置された
基板、６０は基板５９を搭載するための基板ホルダー、
６１は基板ホルダー６０に取り付けられた並進駆動軸、
６２は並進駆動軸６１を駆動させるため真空室外に設け
られた並進駆動モーター、６３は並進駆動モーター６２
を制御するための制御部、６４は並進駆動軸６１に取り
付けられた第１の検出部、６５は第１の検出部６４を検
出するための第１の光検出センサー、６６は第１の光検
出センサー６５からの電気信号を制御部６３に伝達する
ための信号伝達経路、６７は並進駆動軸６１に取り付け
られた第２の検出部、６８は第２の検出部６７を検出す
るための第２の光検出センサー、６９は第２の光検出セ
ンサー６８からの電気信号を制御部６３に伝達するため
の信号伝達経路、７０は制御部６３からの電気信号を並
進駆動モーター６２に伝達するための信号伝達経路、７
１は制御部６３からの電気信号を第１のシャッター駆動
源５５に伝達するための信号伝達経路、７２は制御部６
３からの電気信号を第２のシャッター駆動源５８に伝達
するための信号伝達経路、５３０は第１の蒸着源５３か
ら発生する蒸着粒子、５６０は第２の蒸着源５６から発
生する蒸着粒子である。

【００３８】このような構成となっているため、基板５
９は第１の検出部６４及び第２の検出部６７と連動して
並進移動することになり、各検出部６４，６７の位置を
第１の光検出センサー６５及び第２の光検出センサー６
８で検出することにより基板５９の位置を判定すること
ができる。

【００３９】光検出センサー６５，６８からの信号は制
御部６３に伝達され、制御部６３からの制御信号は、信
号伝達経路７０により並進駆動モーター６２へ、信号伝
達経路７１及び７２により第１のシャッター駆動源５５
及び第２のシャッター駆動源５８へ伝達される。

【００４０】検出部の構成は、例えば第１の検出部６４
について示すと、図５のように並進駆動軸６１に直接第
１〜第４の検出部７３〜７６を取り付けることができ
る。ここで、７３は基板５９が第１の蒸着源５３の手前
のある一定距離に近づいたことを示す第１の検出部、７
４は基板５９の最前部が第１の蒸着源５３にさしかかっ
たことを示す第２の検出部、７５は基板５９の最後部が
第１の蒸着源５３から離れ始めたことを示す第３の検出
部、７６は基板５９が第１の蒸着源５３から一定の距離
離れたことを示す第４の検出部である。

【００４１】基板が複数枚あるときには、各基板位置に
対応して並進駆動軸６１に検出部を取り付けておけばよ
い。又、検出部の構成は、図６のように、並進駆動軸６
１に一本のロッド状検出部を取り付け、その先端に第１
〜第４の検出部７３〜７６を取り付けてもよい。

【００４２】このように構成された並進駆動型の積層薄
膜製造装置の動作を説明する。まず、第１の光検出セン
サー６５により第１の検出部７３が検出され、その検出
信号が信号伝達経路６６により制御部６３に伝達され
る。

【００４３】制御部６３では伝達された検出信号に基づ
いて並進駆動モーター６２に移動速度を減速させるため
の制御信号を信号伝達経路７０を用いて伝達する。並進
駆動モーター６２はその制御信号に基づいて移動速度を
減速し始める。

【００４４】次いで、第１の光検出センサー６５により
第２の検出部７４が検出され、その検出信号が信号伝達
経路６６により制御部６３に伝達される。制御部６３で
は、伝達された検出信号に基づいて、並進駆動軸６１の
移動速度、すなわち基板５９の移動速度が第１の蒸着源
５３を構成する蒸着材料に見合う適切な速度となるよう
な制御信号を信号伝達経路７０を用いて並進駆動モータ
ー６２に伝達する。

【００４５】同時に、制御部６３は、第１のシャッター
５４を開かせるための制御信号を信号伝達経路７１を用
いて第１のシャッター駆動源５５に伝達する。並進駆動
モーター６２は、伝達された制御信号に基づいた速度で
基板５９を移動し、第１のシャッター駆動源５５は、伝
達された制御信号に基づいて第１のシャッター５４を開
く。

【００４６】このようにして、基板５９上には第１の蒸
着源５３を構成する蒸着材料の薄膜が形成される。次い
で、第１の光検出センサー６５により第３の検出部７５
が検出され、その検出信号が信号伝達経路６６により制
御部６３に伝達される。

【００４７】制御部６３では伝達された検出信号に基づ
いて、並進駆動モーター６２に基板５９の移動速度を増
速させるための制御信号を信号伝達経路７０を用いて伝
達する。

【００４８】並進駆動モーター６２は、伝達された制御
信号に基づいて基板５９の移動速度を増速し始める。次
いで、第１の光検出センサー６５により第４の検出部７
６が検出され、その検出信号が信号伝達経路６６により
制御部６３に伝達される。

【００４９】制御部６３では、伝達された検出信号に基
づいて並進駆動モーター６１に移動速度を更に増速させ
るための制御信号を信号伝達経路７０を用いて伝達す
る。同時に、制御部６３は、第１のシャッター５４を閉
じさせるための制御信号を信号伝達経路７１を用いて第
１のシャッター駆動源５５に伝達する。

【００５０】並進駆動モーター６２は、伝達された制御
信号に基づいて基板５９の移動速度を更に増加し、第１
のシャッター駆動源５５は、伝達された制御信号に基づ
いて第１のシャッター５４を閉じる。

【００５１】すなわち、基板５９に第１の蒸着源５３の
蒸着物質を積層している間は、蒸着源材料に見合った適
切な速度で基板５９が移動するが、第１の蒸着源５３を
過ぎると基板５９の速度が上昇してすばやく第２の蒸着
源５６まで移動することができる。

【００５２】このような動作を第２の蒸着源５６に対し
ても行い、第１の蒸着源５３を構成する蒸着材料の薄膜
を形成させた基板５９上に第２の蒸着源５６を構成する
蒸着材料の薄膜が形成される。

【００５３】第２の光検出センサー６８により第４の検
出部７６が検出され、その検出信号が信号伝達経路６９
により制御部６３に伝達される。制御部６３では、伝達
された検出信号に基づいて並進駆動モーター６２に、並
進移動方向を逆転させ、速度を増加させるための制御信
号を信号伝達経路７０を用いて伝達する。

【００５４】並進駆動モーター６２は、伝達された制御
信号に基づいて並進移動方向を逆転させ、速度を増加さ
せる。基板５９が最初の位置に戻るまで、光検出センサ
ー６５，６８からの電気信号は制御部６３においてカッ
トされる。

【００５５】この後、基板５９が第１の蒸着源５３を通
過し、第１の光検出センサー６５により第１の検出部７
３が検出され、その検出信号が信号伝達経路６６により
制御部６３に伝達される。

【００５６】制御部６３では、伝達された検出信号に基
づいて並進駆動モーター６２に、並進移動方向を正転さ
せ、速度を増加させるための制御信号を信号伝達経路７
０を用いて伝達する。

【００５７】このような一連の動作を全体の積層数が所
望の値になるまで繰り返し行うことにより、全体の積層
時間を大幅に短縮することができ、蒸着源材料を無駄に
することがないという効果を発揮することができる。

【００５８】このような効果は蒸着源の数や積層数が増
すほど更に大きくなることは言うまでもない。 ［実施例１］図１に示す回転駆動型の積層薄膜製造装置
により多層膜の製造を行った。

【００５９】第１のスパッタ−蒸着源２３にＷ（タング
ステン）を、第２のスパッタ−蒸着源２６にＣ（カーボ
ン）を設置し、基板２９としてのＳｉウエハを基板ホル
ダー３０に設置後、スパッター用真空室２０内を２×１
０^-7Ｔｏｒｒ台に排気した。次いで、ガス導入系２１か
らＡｒガスを導入して所定のＡｒガス圧にした。

【００６０】次に、スパッター材料が装着してあるスパ
ッタ−蒸着源２３，２６に成膜に適したパワーを供給
し、スパッターを開始した。第１のスパッター蒸着源２
３のＷには３００Ｗのパワーを、第２のスパッター蒸着
源２６のＣには６００Ｗを供給した。

【００６１】また、基板２９の回転は、蒸着源２３，２
６間において２０ｒｐｍの速度となるように設定した。
光検出センサー３８により第１の検出部４３の位置を検
出して基板２９の回転速度を２０ｒｐｍから低下させ
た。

【００６２】次いで、第２の検出部４４の位置を検出
し、基板２９の回転速度を最初のスパッター蒸着源２６
であるＣに適した速度、即ち、０．１ｒｐｍとした。こ
の速度を第３の検出部４５の位置を検出するまで保つこ
とにより、本放電パワーでの基板２９へのＣの堆積厚を
１８オングストロ−ムとすることができた。

【００６３】第３の検出部４５の位置を検出した後、基
板２９の回転速度は高速になりだし、第４の検出部４６
の位置を検出することにより基板２９の回転速度を２０
ｒｐｍとした。

【００６４】同様の操作をもう一方の蒸着源であるＷ蒸
着源２３上でも繰り返した。この場合、Ｗ蒸着源２３上
でも基板２９の回転速度は０．５ｒｐｍとした。このと
き本放電パワーでの基板２９へのＷの堆積厚は１４オン
グストロ−ムとなった。このような条件で、基板２９を
一回転させるとＷ一層の厚みが１４オングストロ−ムで
Ｃ一層の厚みが１８オングストロ−ムの２層の積層膜を
基板２９上に形成することができる。本実施例で使用し
た装置では、Ｃターゲット上を基板が０．１ｒｐｍの速
度で回転している角度が６０度であり、回転速度が２０
ｒｐｍから０．１ｒｐｍに減速する角度が２０度、逆に
０．１ｒｐｍから２０ｒｐｍに加速する角度も２０度で
あった。

【００６５】このため、本装置ではＷ一層の厚みが１４
オングストロ−ムでＣ一層の厚みが１８オングストロ−
ムの２層の積層膜を１００回積層したＷ／Ｃ多層膜の形
成には約２００分の時間を要した。

【００６６】［比較例１］一方、図７に示す従来の回転
速度が一定の回転駆動型の積層薄膜製造装置により多層
膜の製造をも行った。

【００６７】第１のスパッター蒸着源４にＷ（タングス
テン）を、第２のスパッター蒸着源４にＣ（カーボン）
を設置し、基板７としてのＳｉウエハを基板ホルダー８
に設置後、スパッター用真空室１内を２×１０^-7Ｔｏｒ
ｒ台に排気した。続いて真空室１内のガス導入系２よ
り、Ａｒガスを５×１０^-3Ｔｏｒｒ導入し、この状態で
Ｗのスパッター蒸着源４に放電パワーを３００Ｗかけ、
基板７を１ｒｐｍの速度で公転させてＷのスパッター蒸
着源４上を通過させたところ実施例と同じく堆積レート
が２８オングストロ−ム／回であった。また、Ｃのスパ
ッタ蒸着源４に放電パワーを６００Ｗかけ、基板７を１
ｒｐｍの速度で公転させてＣのスパッター蒸着源４上を
通過させたところ堆積レートが１．８オングストロ−ム
／回であった。つまり、これらは２ｒｐｍで回転させる
とＷ１層の厚みが１４オングストロ−ム／回、Ｃ１層の
厚みが０．９オングストロ−ム／回と同等であった。こ
の条件で、Ｗのスパッター蒸着源４上を基板７が１回通
過すると、この蒸着源４上のシャッター５が閉じると共
にＣのスパッター蒸着源４上のシャッター５が開き、Ｃ
のスパッター蒸着源４上を基板７が４０回通過すると、
このＣ蒸着源４上のシャッター５が閉じ、Ｗのスパッタ
ー蒸着源４上のシャッター５が開くことを連続的に行わ
せた。この設定でＷ１層の厚みが１４オングストロ−ム
でＣ１層の厚みが３６オングストロ−ムの繰り返し多層
膜が形成されたが、このとき、スパッタ成膜に要した時
間は約２０５０分を要した。

【００６８】即ち、回転速度を変化させる本実施例では
ＣとＷの１００回繰り返し積層膜を作製するに要した時
間は約２００分であり、回転速度一定の比較例１で要し
た時間は約２０５０分、つまり、本実施例の方法では従
来法の約１／１０となり、成膜時間を大幅に短縮させ、
かつ、蒸着用材料の消耗を低減させることができた。

【００６９】［実施例２］図４に示す並進駆動型の積層
薄膜製造装置により多層膜の製造を行った。第１のスパ
ッター蒸着源５３にＭｏを、第２のスパッター蒸着源５
６にＳｉＣを設置し、Ｓｉウエハを基板５９として基板
ホルダー６０に設置後、真空室５０内を２×１０^-7Ｔｏ
ｒｒ台に排気した。

【００７０】続いてＡｒガスを５×１０^-3Ｔｏｒｒ導入
した。この状態でＭｏのスパッター蒸着源５３に放電パ
ワーを３００Ｗかけたときに基板５９を６００ｍｍ／分
で通過させたときの堆積レートが１４．６オングストロ
−ム／回であった。

【００７１】また、ＳｉＣのスパッター蒸着源５６に放
電パワーを６００Ｗかけたときに基板５９を６００ｍｍ
／分で通過させたときの堆積レートが３．８オングスト
ロ−ム／回であった。

【００７２】また、蒸着源５３，５６間の距離は３０ｃ
ｍで、基板５９が第２の蒸着源５６を通過し、反転して
第２の蒸着源５６に戻ってくるには１分を要した。基板
５９が第１の蒸着源５３を通過し、反転して第１の蒸着
源５３に戻ってくる場合も同じであった。

【００７３】Ｍｏのスパッター蒸着源５３上を基板５９
が通過する際は６００ｍｍ／分の速度にし、この蒸着源
５３からＳｉＣのスパッター蒸着源５６へは３００ｍｍ
／分で移動し、ＳｉＣの蒸着源５６上では１２０ｍｍ／
分で通過させた。

【００７４】基板５９が第２の蒸着源５６を通過し、反
転して第２の蒸着源５６に戻ってくる時間、および、基
板５９が第１の蒸着源５３を通過し、反転して第１の蒸
着源５３に戻ってくる時間は１分とした。

【００７５】［比較例２］図８に示す従来の並進駆動型
の積層薄膜製造装置により多層膜の製造を行った。

【００７６】第１のスパッター蒸着源４にＭｏを、第２
のスパッター蒸着源４にＳｉＣを設置し、Ｓｉウエハを
基板７として基板ホルダー１３に設置後、真空室１内を
２×１０^-7Ｔｏｒｒ台に排気した。

【００７７】続いてＡｒガスを５×１０^-3Ｔｏｒｒ導入
した。この状態でＭｏのスパッター蒸着源４に放電パワ
ーを３００Ｗかけ、基板７を６００ｍｍ／分で通過させ
たところ堆積レートが１４．６オングストロ−ム／回で
あった。

【００７８】また、ＳｉＣのスパッター蒸着源４に放電
パワーを６００Ｗかけ、基板７を６００ｍｍ／分で通過
させたところ堆積レートが３．８オングストロ−ム／回
であった。

【００７９】また、蒸着源４，４間の距離は３０ｃｍ
で、基板７が第２の蒸着源４を通過し、反転して第２の
蒸着源４に戻ってくるには実施例２と同じく１分とし
た。基板７が第１の蒸着源４を通過し、反転して第１の
蒸着源４に戻ってくる場合も同じであった。

【００８０】Ｍｏのスパッタ蒸着源４上を基板７が１回
往復することで蒸着源４上を２回通過すると、この蒸着
源４上のシャッター５が閉じ、ＳｉＣのスパッタ蒸着源
４上のシャッター５が開き、ＳｉＣのスパッター蒸着源
４上を基板７が５回往復動すると、このＳｉＣ蒸着源４
上のシャッター５が閉じ、Ｍｏのスパッタ蒸着源４上の
シャッター５が開くことを繰り返し、かつこの繰り返し
を３０回行うことを制御部１６で設定した後、Ｍｏのス
パッター蒸着源４に放電パワーを３００Ｗかけ、ＳｉＣ
のスパッター蒸着源４に放電パワーを６００Ｗかけて成
膜を実施した。このとき積層膜形成に要したスパッター
時間は約５４０分であった。

【００８１】即ち、移動速度を変化させる本実施例では
従来の並進駆動型の成膜方法を使用した場合に比べ多層
膜形成に要した時間は約１／８となり、成膜時間を大幅
に短縮させ、かつ、蒸着用材料の消耗を低減させること
ができた。

【００８２】次に、本発明の作用効果を２種類の蒸着源
を備えた回転駆動型の積層薄膜製造装置について考え
る。これらの蒸着源からの粒子堆積レートが１：１０と
いう条件の場合、基板上に良好な膜質を有する積層膜が
得られるものとする。このような場合、２層の繰り返し
積層構造を有する膜中の２種類の層の層厚の比を１：１
にするには、堆積レートが遅い粒子を成膜するとき、こ
の粒子の蒸着源上のシャッターのみ開口し、この蒸着源
上を１０回基板を通過させることになる。

【００８３】次いで、この蒸着源上のシャッターを閉じ
た後、堆積レートが早い粒子の蒸着源上のシャッターを
開け、この蒸着源上で基板を１回通過させることにより
層厚比が１：１の積層膜を得ることができる。

【００８４】しかしながら、この場合には、当然のこと
ながら、基板が一度蒸着源上を通過すると、この速度の
ままもう１周してくるまでの間の時間分だけ基板上に粒
子が堆積しないのにもかかわらず成膜に時間がかかるこ
とになる。

【００８５】しかも蒸着源では粒子が無駄に消費されて
いく。並進駆動型においても同様の問題が生じている。
しかしながら、基板が蒸着源を通過し終わったことを位
置検出センサーで検出し、この信号を基板移動のための
制御部に送り、制御部から基板を移動させるための駆動
部へ高速移動の信号を送り、この信号に基づいて駆動部
は基板を制御部から指示された高速度で基板を移動さ
せ、次の蒸着源近傍になったことを基板位置センサーが
検出すると再びこの信号を基板移動のための制御部に送
り、制御部から基板速度を低下させるための信号を駆動
部へ送り、この信号に基づいて駆動部は基板を制御部か
ら指示された速度で基板の速度を低下させ、基板を所定
の速度にしたのち、蒸着源上を通過させて必要な層厚を
成膜するということを繰り返すことで、従来方法で成膜
に要していた時間を短縮することができ、かつ、蒸着源
の材料の消耗を防ぐことが可能になる。

【００８６】尚、上記実施形態例ではあらかじめ成膜速
度を求めておき、基板の蒸着源通過回数との積で膜厚を
求める例を示したが、膜厚測定に膜厚モニターを用いて
も良いことはいうまでもないことである。

【００８７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、１層
の厚みがいくら厚くなっても放電パワー等の蒸着に要す
るパワーを大幅に変化させなくてよいため、対象とする
薄膜物質に適したパワーがかけられるため、高品質な積
層膜が得られるという効果がある。更に、成膜に要する
時間を大幅に短縮することができる、また、このため、
ターゲット材料を無駄に消耗することが少なくなるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例を示す構成説明図であ
る。

【図２】図１の検出部の一例を示す構成説明図である。

【図３】図１の検出部の他の例を示す構成説明図であ
る。

【図４】本発明の他の実施形態例を示す構成説明図であ
る。

【図５】図４の検出部の一例を示す構成説明図である。

【図６】図４の検出部の他の例を示す構成説明図であ
る。

【図７】従来の積層薄膜製造装置の一例を示す構成説明
図である。

【図８】従来の積層薄膜製造装置の他の例を示す構成説
明図である。

【図９】（ａ）は従来の積層薄膜製造方法の一例を示す
フローチャートであり、（ｂ）は本発明の積層薄膜製造
方法の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２０，５０…真空室、２１，５１…ガス導入系、２２，
５２…排気系、２３，２６，５３，５６…蒸着源、２
４，２７，５４，５７…シャッター、２５，２８，５
５，５８…シャッター駆動源、２９，５９…基板、３
０，６０…基板ホルダー、３１…回転駆動軸、３２…回
転駆動モーター、３３，６３…制御部、３４，３７，６
４，６７…検出部、３５，３８，６５，６８…光検出セ
ンサー、６１…並進駆動軸、６２…並進駆動モーター。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス導入系及び排気系を有する真空室、
   この真空室内に設けられた複数の蒸着源、この各蒸着源
   に対応しその概略上部に併設して設けられた複数のシャ
   ッター、この各シャッターの開閉を行うための複数のシ
   ャッター駆動源、前記蒸着源に対向して配置された複数
   の基板、この各基板を搭載するための基板ホルダー、こ
   の基板ホルダーに取り付けられた回転駆動軸、この回転
   駆動軸を駆動させるため前記真空室外に設けられた回転
   駆動モーター、この回転駆動モーターを制御するための
   制御部とから成る回転駆動型の積層薄膜製造装置におい
   て、 前記回転駆動軸に取り付けられた検出部と、この検出部
   の回転位置を検出するための光検出センサーと、この光
   検出センサーからの信号を前記制御部に伝達するための
   伝達経路とを設けたことを特徴とする積層薄膜製造装
   置。
2. 【請求項２】 ガス導入系及び排気系を有する真空室、
   この真空室内に設けられた複数の蒸着源、この各蒸着源
   に対応しその概略上部に併設して設けられた複数のシャ
   ッター、この各シャッターの開閉を行うための複数のシ
   ャッター駆動源、前記蒸着源に対向して配置された複数
   の基板、この各基板を搭載するための基板ホルダー、こ
   の基板ホルダーに取り付けられた並進駆動軸、この並進
   駆動軸を駆動させるため前記真空室外に設けられた並進
   駆動モーター、この並進駆動モーターを制御するための
   制御部とから成る並進駆動型の積層薄膜製造装置におい
   て、 前記並進駆動軸に取り付けられた検出部と、この検出部
   の移動位置を検出するための光検出センサーと、この光
   検出センサーからの信号を前記制御部に伝達するための
   伝達経路とを設けたことを特徴とする積層薄膜製造装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の積層薄膜製造装置を用い
   た積層薄膜製造方法において、 基板が蒸着源に近づくまでは基板の回転速度を早めと
   し、基板の最前部が蒸着源にさしかかった場合、蒸着源
   の上部に設けられたシャッターを開けると共に基板の回
   転速度を蒸着源に適した速度に切り替え、基板の最後部
   が蒸着源を通過した場合、蒸着源の上部に設けられたシ
   ャッターを閉じると共に基板の回転速度を増速させる一
   連の工程を、所望の積層薄膜となるまで各蒸着源ごとに
   繰り返すことを特徴とする積層薄膜製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の積層薄膜製造装置を用い
   た積層薄膜製造方法において、 基板が蒸着源に近づくまでは基板の並進速度を早めと
   し、基板の最前部が蒸着源にさしかかった場合、蒸着源
   の上部に設けられたシャッターを開けると共に基板の並
   進速度を蒸着源に適した速度に切り替え、基板の最後部
   が蒸着源を通過した場合、蒸着源の上部に設けられたシ
   ャッターを閉じると共に基板の並進速度を増速させ、最
   後の蒸着源を基板の最後部が通過した場合、基板の並進
   移動方向を逆転させて基板が最初の位置に戻るまで基板
   の移動速度を増速させ、最初の蒸着源を基板の最後部が
   通過した場合、基板の並進移動方向を正転させて基板の
   移動速度を増速させるという一連の工程を、所望の積層
   薄膜となるまで繰り返すことを特徴とする積層薄膜製造
   方法。