JPS5837953Y2 - スパッタ蒸着用基盤保持具 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、スパッタ蒸着すべき多数の基盤を円筒内壁の
周方向に設けた溝に密に並べて塔載し、多数の基盤のス
パッタ蒸着を一度に処理できるよう構成したスパッタ蒸
着用基盤保持具に関し、簡単な構造にして、基盤間の蒸
着膜厚の均一性を損うことなく蒸着膜厚の光学的測定を
することが可能となるようにすることを目的とする。

近年多数の基盤に同時にスパッタ蒸着する方法が種々検
討されている。

その一つとして多数の基盤をスパッタ蒸着用真空容器内
に単に配置する場合についてみると、スパッタ蒸着装置
に個有な等蒸着膜厚位置をあらかじめ実験により求め、
多数の基盤を立体的に保持する様々の工夫がなされてい
るが基盤形状による制約および基盤保持部材の構成によ
る制約等により一定のロス面積が生じてしまう欠点があ
る。

また基盤を固定位置に保持する場合、基盤間の均一な膜
厚を得るための等蒸着膜厚曲面の決定に膨大な予備実験
を要する点、さらにスパッタ蒸着の場合には特に蒸着条
件（ガス圧力、電圧、電流等）の変更に伴なって等膜厚
面が変化するためこれを容易に変更できない点が難点で
ある。

これに対して多数の基盤を蒸着源に対してそれぞれ相対
運動させ、各基盤の蒸着源に対する相対運動軌跡が互い
に等しくなるようにすることは上記の欠点を解決する有
力な一手段になっている。

このようなことから最近では多数の基盤を円筒内壁面上
に密に並べてこれを蒸着源たるターゲットの回りに回転
せしむる構成とし、かつ円筒長手方向の膜分布はマスキ
ングにより均一化を図るよう構成したスパッタ蒸着用基
盤保持具が多く用いられている。

ところでかかる保持具を用いて基盤にスパッタ蒸着する
場合、基盤上に付着した蒸着膜の厚みを蒸着中に如何に
して測定するかが問題となる。

ここで蒸着中に蒸着膜厚を測定する方法としての所謂蒸
着膜厚のインプロセス測定法について一般的なところを
説明する。

上記測定法の−っとして圧電性素子を用い、圧電体表面
に付着した蒸着膜の質量変化による共振周波数の変化を
測定することにより膜厚を測定する方法が広く用いられ
ているが、スパッタ蒸着においては放電による電磁的妨
害のため、プラズマ近傍での直接測定は不可能である。

一方通常の蒸着の膜厚測定に用いる場合は基盤位置にお
ける付着膜厚と膜厚モニタ素子の配置位置における付着
膜厚の相関を予め実験により校正の上、膜厚モニタリン
グを行なうことが普通である。

これに対し、蒸着膜が透明体の場合に限られるが、付着
膜に可干渉光（例えばレーザ光）を照射し、薄膜による
干渉の結果生じる反射光強度の時間的変化を測定する方
法は、基盤に付着した膜自体の厚みを直接に測定できる
点で上述のような校正に伴なう誤差のようなものが生じ
る余地がなく、かつ測長基準として光波長を用いている
ため信頼性も極めて高く、原理的に優れた膜厚測定法で
あるということができる。

本考案者は、このようなレーザ光による測定法を前述の
ような構成の蒸着用基盤保持具を用いての蒸着における
膜厚測定に導入すべく種々の検討をおこなった。

その一つを以下に説明すると、第１図に示す如く、チャ
ンバー１内の陰極２上に設置した蒸着源たるターゲット
３が見込む位置に基盤保持円筒４を配し、膜厚を測定す
べき基盤５を円筒４の内壁面上に保持せしめるとともに
基盤５と対向する円筒側壁の一部に、レーザ光線が通過
する穴６を設け、この穴６を通してチャンバー外に置い
たレーザ管７から発射されるレーザ光線７′を基盤５に
照射し、この反射光をテ゛イテクタ８で受け、反射光強
度の時間的変化を測定するようにした。

ところで、このように単にレーザ光線の通過穴を設けた
円筒形の基盤保持具の試用の結果について述べると、穴
の周辺部に配した基盤の付着膜厚はその他の部分に配し
た基板の付着膜厚に比べて必ず膜厚が厚くなる傾向のあ
ることがわかった。

これはスパッタ蒸着が通常の真空蒸着の場合と異なって
、蒸着源から飛び出した蒸着物質が基盤に到達するまで
にプラズマ中のイオンや導入ガス分子との衝突をくり返
し、その運動軌跡がジグザグであることに起因するもの
で、スパッタ蒸着におけるマスキングの形部へのスパッ
タ蒸着物質の回り込み現象と同種の現象である。

すなわち穴に一度到達した蒸着物質は、その場所に付着
すべき基盤がないために回り込み現象を起こして穴周辺
に配置した基盤に付着するのである。

本考案はこのような現象解析の結果に基づいてなされた
ものであり、以下にその一実施例について図面を用い説
明する。

第２図に示すように、陰極９の上に設置したターゲラ）
１０に近接して接地電位のシールド環１１があり、ター
ゲットのまわりに基盤が回転可能なよう、チャンバの下
フランジ１２上にレール１３付きの下基台１４が取り付
けられ、その上に同じくレール１３′付き主基台１５が
合わされてスラストベアリング構造とされ、主基台１５
は、これに取りつけたかさ歯車（大歯車）１６に噛み合
わされたかさ歯車（小歯車）１７による回転駆動される
。

主基台１５上には内壁面に蒸着すべき直方体状の基盤１
８を保持する溝２７が形成された円筒形ホルダ１９が塔
載されており、基盤１８は両端をネジ２０でホルダ１９
に固定された板バネ２１で保持されている。

この板バネ２１はホルダ１９の内周方向に沿って多数配
置されており、２安定性バネとなっており基盤の装着を
容易にしている。

基盤の長手方向（すなわちホルダ１９の軸と平行な方向
）の膜厚分布の均一化を図るため、下基台１４に取りつ
けたマスト２２に、マスク２３を取りつけており、基盤
１８がターゲットの回りを回転中に一定時間のマスキン
グを行なう。

なお、図にはマスク形状は示していないが、ターゲット
と基盤の相対位置およびガス圧力、印加電圧等によりマ
スクのない場合の基盤の膜厚分布が異なるため、条件出
し実験の上、均一な膜厚分布が得られるマスク形状を定
める。

円筒ホルダ１９の側壁の一部にはレーザ光通過用の穴２
４を設けており、穴２４の円筒内壁面側にはガラス２５
が押え具２６により取り付けられている。

以上のような構成において、チャンバーのビューポート
（図示せず）を通過し、レーザ光通過用の穴２４を通り
、ガラス２５を透過したレーザ光線は、穴２４に対向す
るようにホルダ１９の内壁面上に装着された基盤面にほ
ぼ垂直に入射し、この反射光は再び穴２４を通って上記
ビューポートより射出する。

この反射光は基盤に蒸着により付着した透明膜による干
渉光であり、膜厚に応じた光強度を示し、これを光強度
テ゛イテクタにより検出することにより膜厚を知ること
ができる。

さて前述のようにホルダにレーザ光透過用の穴を設け、
この穴をホルダの内壁面側において覆うようにガラスを
設けて穴の周辺に装着された基盤への蒸着物質付着確率
をその他の部分に装着された基盤へのそれと同じになる
ようにしたことにより、装着された基盤の全てについて
蒸着膜厚を均一化することができた。

すなわち穴をガラスの如き透明体で覆わない場合には穴
に隣接する基盤の膜厚が他の部分に配置された基盤のそ
れに比し３％も大であったのに対し、透明体を設けた場
合には、穴に隣接する基盤とその他の部分に配した基盤
との間に蒸着膜厚の有意差は認められなかつた。

なお前記実施例においては、多数の基盤の蒸着面が構成
する円筒面と同一面上に表面が位置するようレーザ通過
穴を透明ガラスで覆う構成とした。

一方、この透明ガラス表面が厳密に基盤蒸着面と同一面
になくとも蒸着膜厚均一化の効果は認められた。

したがって本考案は円筒基盤保持具のレーザ通過穴をガ
ラすで埋める構成にしても有効である。

以上のように、本考案によれば装着した多数の基盤間に
おける蒸着膜厚の均一性を損うことなく蒸着膜厚の光学
的測定をすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸着中の膜厚の測定方法を説明するための図、
第２図ａは本考案の一実施例を示す断面図、第２図すは
同実施例における要部の断面図である。 ５．１８・・・・・・基盤、６，２４・・・・・・レー
ザ光通過用の穴、１９・・・・・・ホルダ、２１・・・
・・・板バネ、２４・・・・・・ガラス。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）円筒状の支持体の内壁面上に複数のスパッタ蒸着
   用基盤を装着することが可能な如くに構成されたスパッ
   タ蒸着用基盤保持具において、上記支持体の側壁の一部
   に観測用の貫通孔を設けるとともに上記貫通孔を透明体
   で塞いだことを特徴とするスパッタ蒸着用基盤保持具。
2. （２）支持体の内壁面側に透明体を設けたことを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載のスパッタ蒸着
   用基盤保持具。