JPS63238267A

JPS63238267A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPS63238267A
Application number: JP7091287A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Kiyota; 哲司清田
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-04
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH086178B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は薄膜形成装置に関し、特に、半導体等の製造工
程で使用されるスパッタリング装置に用いて最適な薄膜
形成装置に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

スパッタリングによって薄膜を形成する場合、ターゲッ
ト（陰極）表面の不純物を除去するためＫ、いわゆるプ
レスパツタを行なう。その時、スパッタされた不純物が
ターゲットと対向する基板（陽極）Ｋ堆積しないように
ターゲットと基板の間にシャッタを設けている。プレス
パツタ終了後、基板１罠成膜する時はシャッタを移動さ
せ、スパッタされたターゲツト材が基板に堆積するよう
にする。

第３人図及び第３Ｂ図はシャッタ構造の第１従来例を示
すものであるが、真空槽内にあって基板ホルダ（１）Ｋ
は基板（２）が取シ付けられ、これと対向してカンード
（３）にターゲット（４）が取シ付けられている。そし
て、これらターゲット（４）と基板（２）とのＩＭＪ　
Ｉｃ　Ｖバー形状の金属板（５）がシャッタとして配設
される。プレスパツタ時には、金属板（５）は第３Ｂ図
で実線で示す位置をとっておシ、ターゲット（４）と基
板（２）とを遮断している。基板（２）への成膜時には
、金属板（５）は回転中心Ｏのまわシに回動されて一点
鎖線で示す位置をとる。

第４Ａ［ｉ９、第４Ｂ図は第２従来例を示し、金属用板
（６１の一部に穴（６ａ）を開ける方法である。プレス
パツタ時は、穴（６ａ）が開いていない部分がターゲッ
ト（４）と基板（２）の間にくるようにし、第４Ｂ図に
示すように成膜時は、穴（６ｍ）がターゲット（４）と
基板（２）の間にくるように回動される。

シャッタは通常、成膜室などと同電位（通常グランドレ
ベル）になり・ておシスバッタ放電中はカソードに対す
るアノードとして作用する。第３人図、第３Ｂ図の構造
では、プレスパツタ時はアノードとしてのシャッタとカ
ソードが平行に対向するので放電はターゲットの正面に
集中し問題はないが、成膜中は移動したシャッタの方向
に放電が移行し、均一なスパッタがなされず、堆積した
膜厚にも分布ができる。また高周波放電の場合、カソー
ドからみたアノードが非対称なため放電が安定しない。

さらに、スパッタ粒子が基板ホルダやホルダの裏側など
にまわシ込んで付着する。第４Ａ図、第４Ｂ図の構造ば
これらの問題を解決する。

この構造ではカソードからみたアノードがほぼ対称にな
るので均一なスパッタと高周波放電の問題は改善される
。

しかし、回転を行うためにベアリングなどを使りておシ
、シャッタの面と成膜室などとの間は高周波になる程イ
ンピーダンスが大きくなシ、シャッタ面は電気的に完全
なグランドレベルにはならない。また、スパッタ粒子の
まわシ込みの問題を考えるとシャッタ（６）の穴（６ａ
）が基板（２）の大きさと同程度になるようにしなくて
はならないので、基板周辺部はシャッタ（６）のかげに
なシ、堆積速度が中心部より遅くなシ膜厚に分布が生じ
る。そこで、膜厚を均一にするために基板にも負電圧あ
るいは高周波を印加し、成膜と同時にスパッタを行なう
、バイアス・スパッタ効率がある。膜厚が均一になるの
は、イオンの入射角によってスパッタ効率が違うためで
あるがプラズマ中の電位分布が違えば、入射するイオン
の入射角も違ってくるので、条件を選んでやれば平担な
膜が得られる。平担になる電位分布を得るために、基板
のまわυにグランドシールドを設けるがグランドシール
ドの形状によりミ位分布が違ってくるので実際罠成膜し
て最適なグランドシールドの形状を決めなくてはならな
い。これは大変面倒なことである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記問題に鑑みてなされ、従来より均一な成膜
を行うととができ、またバイアス・スパッタを行うとき
には最適なグランドシールド状態を簡単に得ることがで
きる薄膜形成装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の目的は、真空槽内にターゲットと、これに対向し
て支持された基板と、該基板の外形よυわずかに大きい
開口を有し、前記ターゲットと前記基板との間に配設さ
れるシャッタとを備えた薄膜形成装置において、前記シ
ャッタはその面に対して垂直方向の軸のまわ夛に回動可
能であり、かつ該軸方向に直線移動可能であって、前記
基板を前記ターゲットから遮蔽するときには前記シャッ
タに前記開口が前記基板から偏位する位置にあるように
回動位置をとらせ、前記基板に前記ターゲットの構成材
料の薄膜を形成するときには、前記開口が前記基板と整
合する位置にあるように回動位置をとらせ、かつ前記軸
方向に移動させて、前記基板を前記シャッタの開口よυ
前記ターゲット側に位置させるようにし九ことを特徴と
する薄膜形成装置によって達成される。

また、シャッタと真空槽との間を導線で短絡させ、シャ
ッタ面を完全なグランドレベルにした。

〔作　用〕

プレスパツタ時には、シャッタはその開口が基板から偏
位する位置にあるように回動させられる。

基板への薄膜の形成時には、開口が基板と整合する位置
にあるように回動させられたのち、軸方向に移動して基
板が開口より突出してターゲット側に位置させられる。

これにより基板の周辺部がシャッタのかげになシ膜厚分
布ができる問題点は解消し、基板には一様な厚さの薄膜
が形成されると共にシャフタ裏側へのスパッタ粒子のま
わシ込みは最小限に抑えられ、またバイアス・スパッタ
を行う場合には、単にシャッタを外部から軸方向に移動
させるだけで、最適なグランドシールド状態を得ること
ができる。

従来のように真空をやぶってグランドシールドを作り直
す必要はない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例によるスパッタリング装置につい
て説明する。

真空槽αＱは隔壁Ｃ３８）ｉｃよりて成膜室αηと準備
室（２）とに画成され、隔壁關の開口にはゲートパルプ
（２）が設けられ、この開閉によυ、両室Ｑ〃（６）は
連通、非連通とされる。各室圓（ロ）の底壁部の開口に
もゲートパルプ（ロ）（ト）が設けられ、この開閉によ
り、それぞれ排気系（６）αηと各室συ（４）とは連
通、非連通とされる。排気系（７）αηは公知のように
各種のパルプや真空ポンプを備えている。

成膜室αηの一方の側壁には放電ガス導入口（ト）が形
成されておシ、成膜室ση内にはホルダ回転体Ｑυが駆
動軸ｔ２２４により回転可能釦配設されている。駆動軸
■は気密に軸受＠により支承され、モータθによ多回転
駆動される。ホルダ回転体ｃ１１１には基板ホルダのが
固定されておシ、これに基板■が取シ付けられている。

側壁部には、また基板■と対向するようにカソード鰭が
固定され、これにターゲットのが取シ付けられている。

カソード（２）には導線■を介して負の電圧が印加され
ている。カソード顛と、アノードとしての基板ホルダ四
との間に第２図に明示される金属製の円板状シャッタｑ
が配設され、軸ｃＩＢによってその軸心のまわ）に回動
可能（矢印すで示す如く）であり、更にその軸心に漬っ
て直線移動可能（矢印鳳で示す如く）となっている。シ
ャッタ■には丸い開口（３０ｍ）が形成され、この径は
ホルダ、回転体（２１１の基板ホルダ取付部（ＺＸａ）
の径よりわずかに大きい。また、シャッタ夏は導線口を
介して真空槽αＱに接地されている。

準備室（６）の−側壁部には吸気口α９が形成され、こ
れにはリークパルプ■が接続されている。また、準備室
（２）内には基板受渡機構冊が配設されるが、これへの
未処理基板の取付手段や処理済基板の受取構造などにつ
いては図示省略する。

本発明の実施例は以上のように構成含れるが、次にこの
作用について説明する。

排気系（ト）（ロ）を作動させる。ゲートバルブα尋を
開き、ゲートパルプ（至）は閉じて成膜室αη内は真空
にされる。次いで、ゲートパルプ（ト）は閉じ、リーク
パルプ翰を開いて、準備室（２）内を大気圧にして、未
処理の基板を基板受渡機構（４０に取付ける。

次いで、リークパルプ（１）を閉じ、ゲートパルプ（ト
）を開いて準備室（２）内を真空にした後、ゲートパル
プ（２）を開く。基板ホルダ回転体Ｑυをモータ（ハ）
の駆動により、図示の実線の位置よｐ　１８０度回転さ
せる。基板ホルダ回転体翻は点線で示す位置をとる。こ
の状態で基板受渡機構（４ｔ）から未処理基板のが基板
ホルダ四に受は渡され、これに取シ付けられる。

ゲートパルプ（至）を閉じ、基板ホルダ回転体Ｑυをモ
ータのの駆動により再び実線で示す位置に回動させる。

シャッタ■はその開口（３０ｍ）が基板＠から偏位した
回動位置（実線で示す）にある。すなわち、ターゲット
のと基板■とは相互に遮断された状態にある。この状態
でプレスパツタが行われ、ターゲＦ）■の表面から不純
物が取シ除かれる。

次いで、シャッタ■・が回動され、その開口（３０ｍ）
が基板■と整合する位置をとる。この後、軸ｃｌＩＩの
細心方向に沿って第１図において右方へと移動される。

シャッタｑの開口（３０ｍ）は基板ボルダｂ及び基板ホ
ルダ取付部（２１ｇ＋）を通過して点線゛で示す位置で
停止する。この状態でターゲツト材が基板＠にスパッタ
され、均一な成膜が行われる。上述の第２の従来例のよ
うに、かげとなる部分が生じて、膜分布が不均一になる
ということはなく、その他、第１の従来例にはない第２
従来例の効果をも七のま＼奏することができる。

成膜が終了するとシャッタωを元の位置に戻し、基板■
を準備室（２）側に向けるべく基板ホルダ回転体Ｑυは
回転しく点線で示す位置）、ゲートパルプ（至）が開か
れ、基板受渡機構（８）に受は渡される。ゲートバルブ
（至）が閉じられ、ゲートバルブ（至）も閉じられる。

リークパルプ（７）を開いて、準備室（２）内は大気圧
とされ、処理済の基板■は外部へと取出される。以下、
上述の同様な作用が繰シ返される。

以上はバイアス・スパッタを行わない場合であったが、
これを行う場合には、点線で示すシャッタ■の軸方向の
位置を変えることにより基板■の周辺部付近での電位分
布が変わってくる。すなわち、シャッタ■がグランドシ
ールドの役目もすることになる。電位分布が変わればイ
オンの分布や基板に入射するイオンの入射角が変わるの
で基板■の周辺部でのスバクタ率が変わり、平担な膜が
得られる条件を、従来のようにグランドシールドを作り
変えることなく、つまシ真空をやぶることなしに得るこ
とができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発
明はこれに限定されることなく本発明の技術的発想に基
づいて種々の変形が可能である。

例えば、以上の実施例ではシャッタ艷は円形であったが
、これに限ることなく他の形状であってもよい。また開
口（３Ｏａ）も円形に限ることはない。

また、シャッタ■の回転駆動機構及び直線駆動機構は図
示しなかったが、これは′！１ＩＩＩＪ］でありても手
動であってもよい。

更に本発明は、エツチング、（、ＶＤなど一般にプラズ
マを利用する装置に適用可能である。

なお、以上の実施例では基板ホルダ■と基板ホルダ取付
部（２１りとに別の名称を用いたが、これらを共通に基
板ホルダと称してもよい。なおまた、図示の実施例では
シャッタ■を点線で示す如く、基板■よりかなシ右方へ
偏位した位置へと移動させたが、勿論、基板＠と整列す
る位置へと移動させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の薄膜形成装置によれば、バイ
アスを印加しない通常の成膜では、従来より均一な膜厚
が得られる。また、バイアス・スパッタを行う場合には
、単にシャッタを外部から軸方向に移動させるだけで、
最適なグランドシールド状態を得ることができる。従来
のように真空をやぶつてグランドシールドを作シ直す必
要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるスパッタリング装置の側
断面図、第２図は第１図における１１線方向断面図、第
３人図は第１従来例の要部の側面図、第３Ｂ図は第３Ａ
図におけるシャッタの正面図、第４Ａ図は第２従来例の
要部の側面図及び第４Ｂ図は第４Ａ図におけるシャッタ
の正面図である。なお図において、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空槽内にターゲットと、これに対向して支持さ
れた基板と、該基板の外形よりわずかに大きい開口を有
し、前記ターゲットと前記基板との間に配設されるシャ
ッタとを備えた薄膜形成装置において、前記シャッタは
その面に対して垂直方向の軸のまわりに回動可能であり
、かつ該軸方向に直線移動可能であって、前記基板を前
記ターゲットから遮蔽するときには前記シャッタに前記
開口が前記基板から偏位する位置にあるように回動位置
をとらせ、前記基板に前記ターゲットの構成材料の薄膜
を形成するときには、前記開口が前記基板と整合する位
置にあるように回動位置をとらせ、かつ前記軸方向に移
動させて、前記基板を前記シャッタの開口より前記ター
ゲット側に位置させるようにしたことを特徴とする薄膜
形成装置。
（２）前記シャッタを接地させた前記第１項に記載の薄
膜形成装置。