WO2012081168A1 - スパッタリング装置 - Google Patents

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target
target holder
pulley
rotating shaft
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Inventor
和敏 西尾
石原　雅仁
Original Assignee
キヤノンアネルバ株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3417—Arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/342—Hollow targets

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering apparatus provided with a target holder for holding a cylindrical target.
  • Patent Document 1 discloses a sputtering apparatus including a plurality of rotating cylindrical targets provided to face a roller for transporting a substrate.
  • Patent Document 1 in order to rotate the plurality of target holders, a plurality of motors corresponding to the plurality of target holders are required. Therefore, the manufacturing cost of the apparatus increases with the increase of the target holder. Further, since a space for arranging a plurality of motors is required, the size of the apparatus is increased.
  • This invention is made in view of the said subject,
  • the objective is to implement
  • the sputtering apparatus of the present invention is provided in the processing chamber 2 and has a substrate transfer means 4 for transferring the substrate and a cylindrical target for carrying out sputtering film formation on the substrate.
  • a first target holder 5a having a first rotating shaft 21a, and a second target holder 5b holding a cylindrical target for performing sputtering film formation on the substrate and having a second rotating shaft 21b, ,
  • a rotating means 6 for rotating the first target holder and the second target holder about the first rotating shaft 21a and the second rotating shaft 21b, and the rotation of the rotating means for the rotation of the first target holder.
  • the first rotation transmitting means 14, 12, 24a for transmitting to the first rotating shaft, and the rotation of the rotating means is the second rotation of the second target holder.
  • Second rotation transmitting means 24a for transmitting a comprises a 13,24B, a.
  • the apparatus since a plurality of target holders can be rotated by a single motor, the apparatus can be miniaturized and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sputtering apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the schematic sectional drawing which shows the internal structure of a target holder.
  • FIG. 1 shows the configuration of a sputtering apparatus to which the present invention can be applied.
  • a plurality of chambers such as a load lock chamber, a buffer chamber, and an unload lock chamber are connected via a gate valve to form one film forming apparatus.
  • FIG. 1 shows only the sputtering apparatus 1 among them. .
  • the sputtering apparatus 1 is provided in the processing chamber 2 and the processing chamber 2, and is provided in the processing chamber 2 and the substrate transfer mechanism 4 that transfers the substrate 3 at a predetermined speed (a constant speed in this example).
  • a cylindrical target holder 5 for installing a target and a power supply unit 8 for supplying power to the target holder 5 are provided.
  • a roller of the substrate transport mechanism 4 is rotated by a drive motor (not shown) to transport the substrate 3.
  • the sputtering apparatus 1 includes a gas introduction unit 7 for introducing a process gas (for example, an inert gas such as argon or a reactive gas such as oxygen) into the processing chamber 2. Further, the sputtering apparatus 1 can depressurize the inside of the processing chamber 2 to a predetermined pressure by the exhaust unit 10 connected to the processing chamber 2.
  • the outer wall forming the processing chamber 2 is made of metal and is held at the ground potential.
  • the substrate transport mechanism 4 is composed of a plurality of horizontally arranged rollers, and transports a rectangular substrate placed on these rollers horizontally from the front side to the back side of the sheet of FIG.
  • a rectangular glass substrate is used, but the gist of the present invention is not limited to this, and may be, for example, a disk-shaped silicon substrate.
  • the target holder 5 is a cylindrical backing tube, and both ends of the target holder 5 are rotatably supported by housing-like cover blocks 9 a and 9 b and are arranged to face the substrate transport mechanism 4.
  • a cylindrical target is disposed around the target holder 5.
  • a power supply unit 8 that supplies power to the target holder 5 and sputters the target is electrically connected to one end side of the target holder 5.
  • the power supply unit 8 of this example is a DC power source, but is not limited thereto, and may be a high frequency power source.
  • the rotation mechanism is housed inside the cover block 9b so as not to generate particles in the processing chamber 2.
  • the rotation mechanism mainly includes a pulley 24 a fixed to the rotation shaft 21 of the target holder 5, a drive motor 6 for rotationally driving the target holder 5, and a drive pulley 14 fixed to the output shaft 23 of the drive motor 6.
  • the belt 12 etc. which connect the pulley 24a and the drive pulley 14 are provided.
  • the power supply unit 8, the drive motor 6 of the substrate transport mechanism 4, the gas introduction unit 7, and the exhaust unit 10 described above are electrically connected to and controlled by the control unit.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
  • a drive motor 6 for rotating the target holder 5 is provided outside the processing chamber 2.
  • a drive pulley 14 is fixed to the output shaft 23 of the drive motor 6.
  • first target holder 5a and the second target holder 5b are provided apart from each other.
  • a pulley 24a is fixedly provided on the rotating shaft of the first target holder 5a
  • a pulley 24b is fixedly provided on the rotating shaft of the second target holder 5b.
  • the drive pulley 14 fixed to the output shaft 23 of the drive motor 6 and the first pulley 24a fixed to the rotation shaft of the target holder 5a are connected via the first belt 12. Thereby, the rotational force of the drive motor 6 is transmitted to the first pulley 24a via the first belt 12, and the target holder 5a can be rotated about the rotation axis.
  • the first pulley 24 a and the second pulley 24 b are connected via the second belt 13. Thereby, the rotational force of the 1st pulley 24a is transmitted to the 2nd pulley 24b via the 2nd belt 13, and can rotate the target holder 5b centering on a rotating shaft.
  • the plurality of target holders 5a and 5b can be rotated by the single motor 6, and the apparatus can be downsized and the manufacturing cost can be reduced.
  • the first rotation transmission mechanism includes the drive pulley 14, the first belt 12, and the first pulley 24a.
  • the second rotation transmission mechanism includes a first pulley 24a, a second belt 13, and a second pulley 24b.
  • the configurations of the first rotation transmission mechanism and the second rotation transmission mechanism are not limited to these.
  • the rotational force of the drive motor 6 is changed by the plurality of gears to the first and second target holders 5a, You may comprise so that it can transmit to rotation of each rotating shaft of 5b.
  • a carry-in port 130 for carrying in the substrate 3 and a carry-out port 131 for carrying out the substrate 3 are provided on the side wall of the processing chamber 2.
  • the substrate 3 carried in from the carry-in port 130 is carried at a constant speed without stopping from the right direction to the left direction in FIG. Is done.
  • the target held by the target holder 5 is sputtered by supplying power from the power supply unit 8, and a film forming process is performed on the surface to be processed of the substrate 3.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the internal configuration of the target holder 5. Inside the target holder 5, a fixed shaft 26 that fixes the magnet 28 downward is provided. The magnets 28 are alternately arranged with magnets of different polarities, and form magnetic lines of force for confining plasma on the lower side of the target holder 5.
  • the magnet 28 is disposed below the target holder 5 in the rotary cathode. Therefore, the target holder 5 is rotated to sputter the entire surface of the cylindrical target.
  • a pipe for flowing cooling water for cooling the magnet 28 and the target holder 5 is provided inside the fixed shaft 26.
  • a transfer film formation method in which a plurality of substrates are carried in one after another at regular intervals can generally form a large number of substrates, and in addition to a relatively small target for a large substrate. There is an advantage that the film can be formed uniformly.
  • FIG. 4 is a view corresponding to the II cross-sectional view of FIG. 1 in the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • the sputtering apparatus 1 of the present embodiment has basically the same configuration as the sputtering apparatus 1 shown in FIG. 2, and the same reference numerals are given to the same structural members, and detailed description thereof is omitted. .
  • the sputtering apparatus in this embodiment includes two target holders 5a and 5b, as in the first embodiment.
  • the two target holders 5a and 5b in the present embodiment are provided in a plane perpendicular to the substrate transport direction.
  • the sputtering apparatus in the present embodiment includes a position exchange mechanism for exchanging the positions of the two target holders 5a and 5b.
  • the first and second target holders 5a and 5b are provided in a plane perpendicular to the substrate transport direction.
  • An idle pulley 25 is rotatably provided at a position equidistant from the first and second pulleys 24a and 24b.
  • a first pulley 24a is fixed to the first target holder 5a via a first rotating shaft 21a.
  • the 2nd pulley 24b is being fixed to the 2nd target holder 5b via the 2nd rotating shaft 21b.
  • a disk-shaped support plate 11 is rotatably disposed on the inner wall of the processing chamber 2 via a power transmission unit 34 and a seal member 33.
  • the support part includes the support plate 11 and the power transmission part 34.
  • As the seal member 33 an O-ring is generally used.
  • the support plate 11 is provided with insertion openings 40a and 40b for inserting the rotary shafts 21a and 21b described above.
  • a power transmission portion 31 and a seal member 32 are provided on one side of the support plate 11 in order to close the gap between the insertion openings 40a and 40b and the rotary shafts 21a and 21b.
  • FIG. 6 shows the structure of the idle pulley 25.
  • the idle pulley 25 includes a shaft 25a fixed to the disk-shaped support plate 11, a bearing 25b provided around the shaft 25a, and an outer peripheral ring 25c provided rotatably around the bearing 25b.
  • the idle pulley 25 is attached so as to rotate the first and second pulleys 24a and 24b via the belt 13, and the belt 13 serves as a tensioner.
  • the idle pulley 25 is not essential.
  • the diameter of the pulley 20 may be smaller than the diameter of the first and second pulleys 24a and 24b. .
  • the other pulleys 15, 18, and 19 have the same structure.
  • the position exchange mechanism includes an idle pulley 15 rotatably provided on the output shaft 23 of the drive motor 6, a drive shaft 17 of the support plate 11, a pulley 18 fixed to the drive shaft 17, an idle pulley 15 and a pulley 18. Are connected to each other, and a clutch 22 that connects or disconnects the idle pulley 15 and the output shaft 23 is provided.
  • the clutch 22 serves as a switching mechanism for switching whether the rotational force of the drive motor 6 is transmitted to the support plate 11 or not.
  • the third rotation transmission mechanism includes the idle pulley 15, the belt 16, the pulley 18, and the drive shaft 17.
  • the configuration of the third rotation transmission mechanism is not limited to these.
  • the third rotation transmission mechanism may be configured so that the rotational force of the drive motor 6 can be transmitted to the drive shaft 17 of the support plate 11 by a plurality of gears. Good.
  • the first rotation transmission mechanism and the second rotation transmission mechanism are located closer to the first and second target holders 5a and 5b than the third rotation transmission mechanism.
  • the drive pulley 14 (FIG. 5) is rotated by the rotation of the drive motor 6.
  • the idle pulley 19 and the pulley 20 fixed to the idle pulley 19 rotate together via the belt 12 connected to the drive pulley 14.
  • the idle pulleys 19 and 20 rotate idly with respect to the drive shaft 17.
  • the idle rotation of the idle pulleys 19 and 20 causes the pulleys 24 a, 24 b and 25 to rotate via the belt 13.
  • the two target holders 5a and 5b can be rotated around the respective rotation shafts 21a and 21b by the rotational force of the drive motor 6.
  • the idle pulleys 19 and 20 may be integrally configured as one idle pulley.
  • the target provided in the upper first target holder 5a is not exposed to plasma and is not sputtered.
  • the target holder 5a is always rotated by the drive motor 6 as described above.
  • the rotational force of the output shaft 23 of the drive motor 6 is transmitted through the belt 12 via the drive pulley 14 and further from the pulleys 19 and 20 via the belt 13 to the first and second targets.
  • the holders 5a and 5b are rotated.
  • the output shaft 23 of the drive motor 6 and the idle pulley 15 are disconnected by the clutch 22 and only the output shaft 23 is idle.
  • the positions of the two target holders 5 a and 5 b are exchanged, the output shaft 23 and the idle pulley 15 are fixed by the clutch 22.
  • the rotational force of the drive motor 6 is transmitted from the output shaft 23 via the idle pulley 15 to the belt 16 and rotates the pulley 18.
  • the pulley 18 is fixed to the drive shaft 17, and the rotation of the pulley 18 rotates the support plate 11 by 180 ° via the drive shaft 17. By the half rotation of the support plate 11, the positions of the two target holders 5a and 5b can be switched.
  • sputtering film formation is performed using the target attached to the second target holder 5b, and then when the target reaches the end of its life, the positions of the second target holder 5b and the first target holder 5a are Replaced. Thereby, the target can be changed without breaking the vacuum.
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to the II cross-sectional view shown in FIG. 1 in the third embodiment.
  • the sputtering apparatus 1 of the present embodiment has basically the same configuration as the sputtering apparatus 1 shown in FIGS. 4 and 5, and the same reference numerals are given to the same structural members, and detailed description thereof will be given. Is omitted.
  • the rotation mechanism of the present embodiment is basically the same as the rotation mechanism in the second embodiment shown in FIG.
  • the sputtering apparatus additionally includes a third target holder 5c.
  • the first to third rotation shafts of the first to third target holders 5a, 5b, and 5c are provided on an equilateral triangle at an equal distance from the drive shaft 17 of the disk-like support plate 11.
  • the disc-shaped support plate 11 is provided with three insertion openings for inserting the respective rotation shafts of the three target holders 5a, 5b, and 5c.
  • Pulleys 24a, 24b, and 24c are provided at one end of each of the rotation shafts of the three target holders 5a, 5b, and 5c.
  • the pulleys 24a, 24b, and 24c are provided with belts 13 that are connected to each other.
  • the drive pulley 14 is rotated by the rotation of the drive motor 6.
  • the idle pulley 19 and the pulley 20 fixed to the idle pulley 19 rotate together via the belt 12 connected to the drive pulley 14. Since the idle pulleys 19 and 20 are configured to rotate idly with respect to the drive shaft 17, the idle pulleys 19 and 20 rotate idly with respect to the drive shaft 17.
  • the idle rotation of the idle pulleys 19 and 20 causes the pulleys 24 a, 24 b, and 24 c to rotate via the belt 16. In this way, the three target holders 5a, 5b, and 5c can rotate around the respective rotation axes by the rotational force of the drive motor 6.
  • the fourth rotation transmission mechanism includes the drive pulley 14, the belt 12, the idle pulley 19, the idle pulley 20, the belt 13, and the third pulley 24c.
  • the configuration of the fourth rotation transmission mechanism is not limited to these.
  • the fourth rotation transmission mechanism is configured so that the rotational force of the rotation mechanism can be transmitted to the third rotation shaft of the third target holder 5c by a plurality of gears. May be.
  • the target provided in the lower third target holder 5c is sputtered only on the lower side of the target by the magnet directed downward as described above. However, since the third target holder 5c constantly rotates, the target is sputtered over the entire circumferential surface. When the target is rotated a predetermined number of times, erosion is formed on the entire circumference, and the target replacement life is reached.
  • the targets provided in the upper first and second target holders 5a and 5b are not exposed to plasma and are not sputtered. However, these target holders 5a and 5b are always rotated by the drive motor 6 as described above.
  • the rotational force of the output shaft 23 of the drive motor 6 is transmitted through the belt 12 through the drive pulley 14 and further from the pulley 19 and the pulley 20 through the belt 13 to the three target holders 5a. 5b and 5c are rotated. At this time, the output shaft 23 of the drive motor 6 and the idle pulley 15 are disconnected by the clutch 22 and only the output shaft 23 is idle. On the other hand, when the positions of the three target holders 5 a, 5 b, and 5 c are exchanged, the output shaft 23 and the idle pulley 15 are fixed by the clutch 22.
  • the rotational force of the drive motor 6 is transmitted from the output shaft 23 via the idle pulley 15 to the belt 16 and rotates the pulley 18.
  • the pulley 18 is fixed to the drive shaft 17, and the rotational force of the pulley 18 rotates the support plate 11 by 120 ° via the drive shaft 17. By rotating the support plate 11 by 120 °, the positions of the three target holders 5a, 5b, and 5c can be switched.
  • sputtering film formation is performed using the target attached to the third target holder 5c, and when this target reaches the end of its life, the target of the first target holder 5a is positioned below. Sputtering film formation is performed using the target of the first target holder 5a. After that, when this target reaches the end of its life, the second target holder 5b is positioned below.
  • the sputtering apparatus of this embodiment can change the target without breaking the vacuum.
  • the sputtering apparatus of the present invention can be configured by combining any feature described in each embodiment. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the case where the number of target holders was two or three was mentioned, it is not limited to this, Two or more may be sufficient.

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Abstract

　装置の小型化と製造コストの低減を達成する。スパッタリング装置は、処理チャンバ２内に設けられ、基板を搬送する基板搬送手段４と、基板にスパッタリング成膜を行うための円筒状のターゲットを保持し、かつ第１回転軸２１ａを有する第１ターゲットホルダ５ａと、基板にスパッタリング成膜を行うための円筒状のターゲットを保持し、かつ第２回転軸２１ｂを有する第２ターゲットホルダ５ｂと、前記第１ターゲットホルダと前記第２ターゲットホルダとを第１回転軸２１ａ及び第２回転軸２１ｂを中心に回転するための回転手段６と、前記回転手段の回転を、前記第１ターゲットホルダの前記第１回転軸に伝達する第１回転伝達手段１４、１２、２４ａと、前記回転手段の回転を、前記第２ターゲットホルダの前記第２回転軸に伝達する第２回転伝達手段２４ａ、１３、２４ｂと、を備える。

Description

スパッタリング装置
　本発明は、円筒状のターゲットを保持するためのターゲットホルダを備えたスパッタリング装置に関する。
　近年、大型基板を搬送しながら当該基板上にスパッタリング処理を施すため、いわゆるロータリカソードを備えたスパッタリング装置が用いられている。例えば、特許文献１には、基板を搬送するローラに対向して設けられた、複数の回転円筒ターゲットを備えたスパッタリング装置が開示されている。
特開平６－１５８３１２号公報
　しかしながら、上記特許文献１では、複数のターゲットホルダをそれぞれ回転するためには、複数のターゲットホルダに対応する複数のモータが必要となる。そのため、ターゲットホルダの増加に伴い、装置の製造コストが増大してしまう。また、複数のモータを配置するためのスペースを必要とするため、装置の大型化を招く。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、装置を小型化し、かつ製造コストを低減した、スパッタリング装置を実現することである。
　上記課題を解決し、目的を達成するため、本発明のスパッタリング装置は、処理チャンバ２内に設けられ、基板を搬送する基板搬送手段４と、基板にスパッタリング成膜を行うための円筒状のターゲットを保持し、かつ第１回転軸２１ａを有する第１ターゲットホルダ５ａと、基板にスパッタリング成膜を行うための円筒状のターゲットを保持し、かつ第２回転軸２１ｂを有する第２ターゲットホルダ５ｂと、前記第１ターゲットホルダと前記第２ターゲットホルダとを第１回転軸２１ａ及び第２回転軸２１ｂを中心に回転するための回転手段６と、前記回転手段の回転を、前記第１ターゲットホルダの前記第１回転軸に伝達する第１回転伝達手段１４、１２、２４ａと、前記回転手段の回転を、前記第２ターゲットホルダの前記第２回転軸に伝達する第２回転伝達手段２４ａ、１３、２４ｂと、を備える。
　本発明によれば、単一のモータで複数のターゲットホルダを回転することができるので、装置を小型化し、製造コストを低減できる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明を適用した実施形態のスパッタリング装置の概略断面図。 第１実施形態のターゲットホルダ付近の断面図。 ターゲットホルダの内部構成を示す概略断面図。 第２実施形態のターゲットホルダの回転機構の側断面図。 第２実施形態のターゲットホルダ付近の断面図。 アイドルプーリの構造を示す図。 変形例を示す図。 第３の実施形態のターゲットホルダの回転機構の側断面図。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。以下に説明する部材、配置等は本発明を具体化した一例であって、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。
　［第１実施形態］
　図１は、本発明を適用可能なスパッタリング装置の構成を示している。通常、ロードロック室やバッファー室、アンロードロック室など複数のチャンバがゲートバルブを介して連結されて、一つの成膜装置を形成するが、図１ではそのうちのスパッタリング装置１のみを示している。
　スパッタリング装置１は、処理チャンバ２と、処理チャンバ２内に設けられ、所定の速度（本例では一定速度）で基板３を搬送する基板搬送機構４と、処理チャンバ２内に設けられ、円筒状ターゲットを設置するための円筒状のターゲットホルダ５と、ターゲットホルダ５に電力を供給するための電力供給部８と、を備える。基板搬送機構４のローラが駆動モータ（未図示）によって回転され、基板３を搬送する。また、スパッタリング装置１は、処理チャンバ２内に、プロセスガス（例えば、アルゴンなどの不活性ガス、酸素などの反応性ガス）を導入するためのガス導入部７を備えている。また、スパッタリング装置１は、処理チャンバ２に接続された排気部１０により、処理チャンバ２の内部を所定の圧力に減圧することができる。処理チャンバ２を形成する外壁は、金属で作られ、接地電位に保持されている。
　基板搬送機構４は、水平に配置された複数のローラにより構成され、これらローラ上に載置された矩形の基板を、図１の紙面の手前側から奥側に向かって水平に搬送する。本例では、矩形のガラス基板を用いたが、本発明の趣旨は、これに限定されず、例えば、円盤状のシリコン基板などであってもよい。
　ターゲットホルダ５は、円筒状のバッキングチューブであり、その両端を筐体状のカバーブロック９ａ、９ｂで回転可能に軸支されて、基板搬送機構４に対向して配置されている。ターゲットホルダ５の周囲には、円筒状のターゲットが配置される。また、ターゲットホルダ５の一端側には、ターゲットホルダ５に電力を供給し、ターゲットをスパッタリングさせる電力供給部８が電気的に接続されている。なお、本例の電力供給部８は、ＤＣ電源であるが、これに限らず、高周波電源であってもよい。
　ターゲットホルダ５の他端側には、本発明の特徴部分である、ターゲットホルダ５を回転させる回転機構が設けられている。回転機構は、処理チャンバ２内に、パーティクルを発生させないために、カバーブロック９ｂの内部に収納されている。回転機構は、主に、ターゲットホルダ５の回転軸２１に固定されたプーリ２４ａと、ターゲットホルダ５を回転駆動するための駆動モータ６、駆動モータ６の出力軸２３に固定された駆動プーリ１４と、プーリ２４ａと駆動プーリ１４とを連結するベルト１２等を備える。
　なお、上述した電力供給部８、基板搬送機構４の駆動モータ６、ガス導入部７、及び排気部１０は、制御部に電気的に接続されており、制御されている。
　図２を参照して、本発明の特徴部分である、ターゲットホルダの回転機構について詳細に説明する。図２は、図１のＩ－Ｉ断面図である。図２に示すように、処理チャンバ２の外部には、ターゲットホルダ５を回転するための駆動モータ６が設けられている。駆動モータ６の出力軸２３には駆動プーリ１４が固定されている。
　基板搬送機構４によって搬送される搬送方向に平行な面内には、第１ターゲットホルダ５ａと第２ターゲットホルダ５ｂが離間して設けられている。第１ターゲットホルダ５ａの回転軸には、プーリ２４ａが固定して設けられ、第２ターゲットホルダ５ｂの回転軸には、プーリ２４ｂが固定して設けられている。
　駆動モータ６の出力軸２３に固定された駆動プーリ１４と、ターゲットホルダ５ａの回転軸に固定された第１プーリ２４ａは、第１ベルト１２を介して、連結されている。これにより、駆動モータ６の回転力は、第１ベルト１２を介して、第１プーリ２４ａに伝達され、ターゲットホルダ５ａを回転軸を中心として回転することができる。同様に、第１プーリ２４ａと第２プーリ２４ｂは、第２ベルト１３を介して、連結されている。これにより、第１プーリ２４ａの回転力は、第２ベルト１３を介して、第２プーリ２４ｂに伝達され、ターゲットホルダ５ｂを回転軸を中心として回転することができる。
　以上のように、本実施形態によれば、単一のモータ６で複数のターゲットホルダ５ａ、５ｂを回転することができ、装置の小型化と製造コストの低減を達成できる。
　なお、本例では、第１回転伝達機構は、駆動プーリ１４、第１ベルト１２、及び第１プーリ２４ａを含む。また、第２回転伝達機構は、第１プーリ２４ａ、第２ベルト１３及び第２プーリ２４ｂを含む。しかし、第１回転伝達機構及び第２回転伝達機構の構成は、これらに限定されるものではなく、例えば、複数のギアにより、駆動モータ６の回転力を、第１及び第２ターゲットホルダ５ａ、５ｂの各回転軸の回転へと伝達できるように構成してもよい。
　処理チャンバ２の側壁には、基板３を搬入するための搬入口１３０と、搬出するための搬出口１３１が設けられている。搬入口１３０から搬入された基板３は、基板搬送機構４によって、水平に保持されながら図２の右方向から左方向に向かって、停止することなく、一定速度で搬送され、搬出口１３１から搬出される。この基板搬送中に、電力供給部８から電力を供給することによりターゲットホルダ５に保持されたターゲットをスパッタリングさせて、基板３の被処理面に成膜処理を施す。
　図３は、ターゲットホルダ５の内部構成を示す概略断面図である。ターゲットホルダ５の内部には、マグネット２８を下方に向けて固定する固定軸２６が設けられている。マグネット２８は、異極性の磁石が交互に配置され、ターゲットホルダ５の下方側に、プラズマを閉じ込めるための磁力線を形成する。
　つまり、本例では、ロータリカソードは、マグネット２８がターゲットホルダ５の下部に配置されている。そのため、円筒状のターゲットの全面をスパッタリングするため、ターゲットホルダ５を回転している。また、図３には示されていないが、固定軸２６の内部には、マグネット２８及びターゲットホルダ５を冷却する冷却水を流すための配管が設けられている。
　複数の基板が一定の間隔を空けて次々に搬入される搬送成膜方式では、一般的に、大量の基板を効率よく成膜できることの他に、比較的小型のターゲットで大型の基板に対して均一に成膜できるという利点がある。
　［第２実施形態］
　次に、図４、図５を参照して、第２実施形態に係るターゲットホルダの回転機構について説明する。図４は、第２実施形態における図１のＩ－Ｉ断面図に相当する図である。図５は、図４のＩＩ－ＩＩ断面図である。
　本実施形態のスパッタリング装置１は、図２に示したスパッタリング装置１と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
　本実施形態におけるスパッタリング装置は、第１実施形態と同様に、２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂを備えている。但し、本実施形態における２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂは、第１実施形態と異なり、基板の搬送方向に対して鉛直方向の面内に設けられている。また、本実施形態におけるスパッタリング装置は、第１実施形態と異なり、この２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂの位置を、互いに交換する位置交換機構を備えている。
　図４に示すように、第１及び第２ターゲットホルダ５ａ、５ｂは、基板の搬送方向に対して鉛直方向の面内に設けられている。第１及び第２プーリ２４ａ、２４ｂから等距離にある位置には、アイドルプーリ２５が回転自在に設けられている。
　図５に示すように、第１ターゲットホルダ５ａには、第１回転軸２１ａを介して、第１プーリ２４ａが固定されている。同様に、第２ターゲットホルダ５ｂには、第２回転軸２１ｂを介して、第２プーリ２４ｂが固定されている。処理チャンバ２の内壁には、動力伝達部３４及びシール部材３３を介して、円盤状の支持板１１が回転自在に配置されている。なお、本例において、支持部は、支持板１１と動力伝達部３４とを含む。シール部材３３としては、一般にＯリングが用いられる。支持板１１には、前述した回転軸２１ａ、２１ｂを挿通するための挿通口４０ａ、４０ｂが設けられている。挿通口４０ａ、４０ｂと回転軸２１ａ、２１ｂとの隙間を塞ぐために、支持板１１の片面側には動力伝達部３１とシール部材３２が設けられている。
　図６にアイドルプーリ２５の構造を示す。アイドルプーリ２５は、円盤状の支持板１１に固定されたシャフト２５ａと、シャフト２５ａの周りに設けられたベアリング２５ｂと、ベアリング２５ｂの周囲に回転自在に設けられた外周リング２５ｃを備えている。アイドルプーリ２５は、第１及び第２プーリ２４ａ、２４ｂをベルト１３を介して回転するように取り付けられており、ベルト１３をテンショナの役割を果たしている。なお、アイドルプーリ２５は、必須ではなく、例えば、図７に示すように、第１及び第２プーリ２４ａ、２４ｂの径の大きさより、プーリ２０の径の大きさを小さくするようにしてもよい。また、他のプーリ１５、１８、１９も同様の構造である。
　次に、２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂの位置を互いに交換する位置交換機構の構造について説明する。
　位置交換機構は、駆動モータ６の出力軸２３に回転自在に設けられたアイドルプーリ１５と、支持板１１の駆動軸１７と、駆動軸１７に固定されたプーリ１８と、アイドルプーリ１５とプーリ１８とを互いに連結するベルト１６、アイドルプーリ１５と出力軸２３とを結合又は切り離しするクラッチ２２と、を備えている。このクラッチ２２は、駆動モータ６の回転力を支持板１１へ伝達するか、又は非伝達とするかを切り替えるための切替機構となる。
　なお、本例では、第３回転伝達機構は、アイドルプーリ１５、ベルト１６、プーリ１８、及び駆動軸１７を含む。しかし、第３回転伝達機構の構成は、これらに限定されるものではなく、例えば、複数のギアにより、駆動モータ６の回転力を支持板１１の駆動軸１７へ伝達できるように構成してもよい。また、回転精度の観点から、第１回転伝達機構及び第２回転伝達機構は、第３回転伝達機構より、第１及び第２ターゲットホルダ５ａ、５ｂの側に位置している。
　次に、単一の駆動モータ６により、２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂがそれぞれの回転軸２１ａ、２１ｂに対して回転する動作を説明する。
　まず駆動モータ６の回転により、駆動プーリ１４（図５）が回転する。駆動プーリ１４が回転すると、駆動プーリ１４と連結されたベルト１２を介して、アイドルプーリ１９と、アイドルプーリ１９に固定されたプーリ２０がともに回転する。図６で述べたように、アイドルプーリ１９及び２０は駆動軸１７に対して空回転する。このアイドルプーリ１９及び２０の空回転は、ベルト１３を介して、プーリ２４ａ、２４ｂ、２５を回転させる。このようにして、駆動モータ６の回転力により、２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂをそれぞれの回転軸２１ａ、２１ｂを中心に回転することができる。なお、アイドルプーリ１９及び２０は、一つのアイドルプーリとして一体に構成してもよい。
　図４に示すように、下方の第２ターゲットホルダ５ｂに備え付けられたターゲットは、前述したように、下方に向けられたマグネットにより、ターゲットの下側のみがスパッタリングされる。但し、第２ターゲットホルダ５ｂは絶えず回転するので、ターゲットは、全周面にわたってスパッタリングされる。このスパッタ粒子により、基板搬送機構４によって搬送される基板上に、均質な膜が形成される。こうしてターゲットは所定数回転すると、このターゲットは全周にわたってエロージョンが形成され、ターゲットの交換寿命に達する。
　一方、上方の第１ターゲットホルダ５ａに備え付けられたターゲットは、プラズマに晒されておらず、スパッタリングされない。但し、このターゲットホルダ５ａも前述したとおり、駆動モータ６により、常時回転している。
　次に、駆動モータ６により、２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂの位置を互いに交換する動作について説明する。この交換動作により、処理チャンバ２内で、使用済みのターゲットを、使用されていないターゲットと、大気に晒すことなく交換することができる。
　通常成膜時、前述したとおり、駆動モータ６の出力軸２３の回転力は、駆動プーリ１４を介して、ベルト１２を伝わり、さらにプーリ１９及び２０からベルト１３を介して第１及び第２ターゲットホルダ５ａ、５ｂを回転させる。このとき、駆動モータ６の出力軸２３とアイドルプーリ１５とは、クラッチ２２により切り離された状態で、出力軸２３のみが空回りしている。一方、２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂの位置を交換させる場合は、クラッチ２２により、出力軸２３とアイドルプーリ１５とが固定される。これにより、駆動モータ６の回転力が出力軸２３からアイドルプーリ１５を介し、ベルト１６を伝わり、プーリ１８を回転させる。プーリ１８は駆動軸１７に固定されており、プーリ１８の回転は駆動軸１７を介し、支持板１１を１８０°回転させる。この支持板１１の半回転により、２つのターゲットホルダ５ａ、５ｂの位置を入れ替えることができる。
　以上により、第２ターゲットホルダ５ｂに取り付けられたターゲットを用いて、スパッタリング成膜を実施し、その後、このターゲットが寿命に達したとき、第２ターゲットホルダ５ｂと、第１ターゲットホルダ５ａの位置が入れ替えられる。これにより真空を破ることなくターゲットの変更が行うことができる。
　［第３実施形態］
　図８を参照して、第３実施形態に係るターゲットホルダの回転機構について説明する。図８は、第３実施形態における図１に示すＩ－Ｉ断面図に相当する図である。
　本実施形態のスパッタリング装置１は、図４及び図５に示したスパッタリング装置１と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。また、本実施形態の回転機構は、図５で示した第２実施形態における回転機構と、基本的に同一であるので、省略する。
　本実施形態におけるスパッタリング装置は、第２実施形態と異なり、第３ターゲットホルダ５ｃを追加的に備えている。第１乃至第３ターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃの第１乃至第３回転軸は、円盤状の支持板１１の駆動軸１７から等距離で、かつ正三角形上に設けられている。円盤状の支持板１１には、３つのターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃの各回転軸を挿通するための３つの挿通口が設けられている。３つのターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃの各回転軸の一端部には、プーリ２４ａ、２４ｂ、２４ｃを備えている。このプーリ２４ａ、２４ｂ、２４ｃには、互いに連結するためのベルト１３が設けられている。
　次に、単一の駆動モータ６により、３つのターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃがそれぞれの回転軸に対して回転する動作について、図８と図５を用いて説明する。
　まず駆動モータ６の回転により、駆動プーリ１４が回転する。駆動プーリ１４が回転すると、駆動プーリ１４と連結されたベルト１２を介して、アイドルプーリ１９と、アイドルプーリ１９に固定されたプーリ２０がともに回転する。アイドルプーリ１９及び２０は駆動軸１７に対して空回転する構造となっているので、アイドルプーリ１９及び２０は駆動軸１７に対して、空回転する。これらアイドルプーリ１９及び２０の空回転は、ベルト１６を介して、プーリ２４ａ、２４ｂ、２４ｃを回転させる。このようにして、駆動モータ６の回転力により、３つのターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃは、それぞれの回転軸を中心として回転することができる。
　なお、本例では、第４回転伝達機構は、駆動プーリ１４、ベルト１２、アイドルプーリ１９、アイドルプーリ２０、ベルト１３、第３プーリ２４ｃよりなる。しかし、第４回転伝達機構の構成は、これらに限定されるものではなく、例えば、複数のギアにより、回転機構の回転力を第３ターゲットホルダ５ｃの第３回転軸へ伝達できるように構成してもよい。
　図８に示すように、下方の第３ターゲットホルダ５ｃに備え付けられたターゲットは、前述したように、下方に向けられたマグネットにより、ターゲットの下側のみがスパッタリングされる。但し、第３ターゲットホルダ５ｃは絶えず回転するので、ターゲットは、全周面にわたってスパッタリングされる。こうして所定数回転すると、このターゲットは全周にエロージョンが形成され、ターゲットの交換寿命に達する。
　一方、上方の第１及び第２ターゲットホルダ５ａ、５ｂに備え付けられたターゲットは、プラズマに晒されておらず、スパッタリングされない。但し、これらのターゲットホルダ５ａ、５ｂも前述したとおり、駆動モータ６により、常時回転している。
　次に、駆動モータ６により、３つのターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃの位置を交換する動作について説明する。この交換動作により、処理チャンバ２内で、使用済みのターゲットを、使用されていないターゲットと、大気に晒すことなく交換することができる。
　通常成膜時、前述したとおり、駆動モータ６の出力軸２３の回転力は、駆動プーリ１４を介して、ベルト１２を伝わり、さらにプーリ１９及びプーリ２０からベルト１３を介して３つのターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃを回転させている。このとき、駆動モータ６の出力軸２３とアイドルプーリ１５とは、クラッチ２２により切り離された状態で、出力軸２３のみが空回りしている。一方、３つのターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃの位置を交換させる場合は、クラッチ２２により、出力軸２３とアイドルプーリ１５とが固定される。これにより、駆動モータ６の回転力が出力軸２３からアイドルプーリ１５を介し、ベルト１６を伝わり、プーリ１８を回転させる。プーリ１８は駆動軸１７に固定されており、プーリ１８の回転力は駆動軸１７を介し、支持板１１を１２０°回転させる。この支持板１１の１２０°回転により、３つのターゲットホルダ５ａ、５ｂ、５ｃの位置を入れ替えることができる。
　以上により、第３ターゲットホルダ５ｃに取り付けられたターゲットを用いて、スパッタリング成膜を実施し、その後、このターゲットが寿命に達したとき、第１ターゲットホルダ５ａのターゲットが下方に位置される。この第１ターゲットホルダ５ａのターゲットを用いて、スパッタリング成膜を実施し、その後、このターゲットが寿命に達したとき、第２ターゲットホルダ５ｂが下方に位置される。このように本実施形態のスパッタリング装置は、真空を破ることなくターゲットの変更が行うことができる。
　なお、本発明のスパッタリング装置は、各実施形態で述べられたいかなる特徴をも組み合わせることによって構成することができる。また、上述の実施形態では、ターゲットホルダが２個、又は３個の場合を挙げたが、これに限定されるものではなく、２個以上であってもよい。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
　本願は、２０１０年１２月１５日提出の日本国特許出願特願２０１０－２７９２４３を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (5)

  1. 　処理チャンバと、
    　前記処理チャンバ内に設けられ、基板を搬送する基板搬送手段と、
    　基板にスパッタリング成膜を行うための円筒状のターゲットを保持し、かつ第１回転軸を有する第１ターゲットホルダと、
    　基板にスパッタリング成膜を行うための円筒状のターゲットを保持し、かつ第２回転軸を有する第２ターゲットホルダと、
    　前記第１ターゲットホルダと前記第２ターゲットホルダとを前記第１回転軸及び第２回転軸を中心に回転駆動するための回転手段と、
    　前記回転手段の回転を、前記第１ターゲットホルダの前記第１回転軸に伝達する第１回転伝達手段と、
    　前記回転手段の回転を、前記第２ターゲットホルダの前記第２回転軸に伝達する第２回転伝達手段と、を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
  2. 　前記第１回転軸及び前記第２回転軸を回転可能に支持する支持手段と、
    　前記回転手段の回転を前記支持手段へ伝達するための第３回転伝達手段と、
    　前記回転手段の回転を前記第３回転伝達手段への伝達又は非伝達を切り替えるための切替手段と、を更に備え、
    　前記切替手段により、前記回転手段の回転を、前記第３回転伝達手段へ伝達することで、前記支持手段を回転し、前記第１ターゲットホルダと前記第２ターゲットホルダの位置の交換が可能に構成されている請求項１に記載のスパッタリング装置。
  3. 　前記第１回転軸と前記支持手段との間、及び前記第２回転軸と前記支持手段との間には、シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
  4. 　前記第１回転伝達手段及び前記第２回転伝達手段は、前記第３回転伝達手段より、前記第１ターゲットホルダ及び第２ターゲットホルダの側に位置することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
  5. 　基板にスパッタリング成膜を行うための円筒状のターゲットを保持し、かつ第３回転軸を有する第３ターゲットホルダと、
    　前記回転手段の回転を、前記第３ターゲットホルダの前記第３回転軸に伝達する第４回転伝達手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
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