WO2013001714A1 - 成膜装置 - Google Patents

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WO2013001714A1
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shutter
shutter member
separation wall
shutter plate
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雄二 梶原
保志 安松
和也 小長
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キヤノンアネルバ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus, for example, reducing contamination in a multi-source sputtering film forming apparatus that includes a plurality of target electrodes made of different materials in a single chamber and that uses a rotary shutter device to form a multilayer film by sputtering.
  • a film forming apparatus for example, reducing contamination in a multi-source sputtering film forming apparatus that includes a plurality of target electrodes made of different materials in a single chamber and that uses a rotary shutter device to form a multilayer film by sputtering.
  • a film forming apparatus for example, reducing contamination in a multi-source sputtering film forming apparatus that includes a plurality of target electrodes made of different materials in a single chamber and that uses a rotary shutter device to form a multilayer film by sputtering.
  • the required multilayer film is continuously sputtered without interruption from the lowermost layer to the uppermost layer on the substrate in one film forming chamber.
  • a plurality of targets made of different materials are placed in one chamber with a chamber ceiling, that is, an upper space of a substrate that is a deposition target.
  • a shutter device for selecting a target to be used for sputtering film formation has a double shutter structure that rotates independently, and each of the two shutter plates is formed with a required number of openings at required positions so that the selected target can be seen from the substrate side. ing.
  • a target made of a material not to be deposited is shielded, and a target made of a material to be sputter deposited appears on the substrate through the opening.
  • the rotary shutter device is provided with two substantially circular shutter plates as viewed from the substrate, and the two shutter plates can be rotated independently.
  • each shutter plate is rotated by a rotary shutter device so that the target of the material to be formed can face the substrate through the opening.
  • FIGS. 12 is a top view of the rotary shutter device
  • FIGS. 13A and 13B are an AA sectional view and a BB sectional view of FIG. 12, respectively.
  • the conventional shutter device 100 there is a gap D1 between the cathode C side shield plate 102 and the cathode C side rotary shutter plate 103 through which the sputtered material can pass.
  • FIG. 13B there is a gap D1 between the shield plate 102 and the rotary shutter plate 103 in a region between adjacent cathodes. There is a concern that contamination may occur through this gap.
  • an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of reducing contamination between targets.
  • a film forming apparatus includes a plurality of target electrodes each having a mounting surface to which a target is attached, a substrate holder that holds a substrate at a position facing the plurality of target electrodes, the plurality of target electrodes, and the substrate holder. And a first shutter member having a plurality of openings which are rotatably provided and can be opposed to the mounting surface, and are arranged adjacent to the first shutter member and have a number of openings equal to the number of the target electrodes. And a gap between the first shutter member and the shield member is widened from the nearest portion of the adjacent target electrode toward the outer peripheral side.
  • a film forming apparatus in which a plurality of targets are provided in one chamber and a multilayer film is formed by sputtering and a target is selected by a rotary shutter device, and contamination between targets can be reduced.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line II in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 3.
  • each member which comprises the shutter apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention It is the figure which looked at each member which constitutes a shutter device concerning a 2nd embodiment of the present invention from the upper part. It is sectional drawing of the shutter apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the shutter apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is operation
  • the film forming apparatus is not limited to a sputtering apparatus, but can be applied to various PVD apparatuses in which a deposition material can be selected by a shutter apparatus in a vacuum vessel.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • the film forming apparatus 1 is a sputtering film forming apparatus in which four target electrodes 35 to 38 (36 and 37 are not shown) are provided inside a vacuum container 51, and includes a substrate holder 3 for holding a substrate W, an arbitrary A shutter device 4 capable of exposing the target T to the substrate W is provided.
  • a vacuum evacuation unit for bringing the inside of the film forming apparatus 1 into a required vacuum state, a unit for supplying power to the target electrodes 35 to 38, and a substrate valve 3 via a gate valve GV.
  • the substrate holder 3 is rotatably provided at the center of the bottom surface of the film forming apparatus 1 and can hold the substrate W in a horizontal state. During sputter deposition on the substrate W, the substrate W is held in a rotating state.
  • the four target electrodes 35 to 38 are attached to the ceiling portion 52 of the vacuum vessel 51 of the film forming apparatus 1 in an inclined state.
  • a target electrode holder 61 is provided on the ceiling 52 which is the upper part of the vacuum vessel 51.
  • the target electrode holder 61 is a member provided with four attachment portions 61a for holding the target electrode.
  • the target electrode holder 61 of the present embodiment also has a function as a lid of the vacuum vessel 51 and is configured integrally with the ceiling portion 52.
  • the attachment portion 61a is provided in a part of the vacuum vessel 51. There may be.
  • the target T held by the attachment portion 61a can hold the target T bonded with the film forming material used for the film forming process toward the substrate W.
  • the part holding the target T of a target electrode be a target attachment surface.
  • FIG. 1 shows only two target electrodes located in the cross section.
  • a target T can be disposed on each of the target electrodes 35 to 38 provided in an inclined manner so as to face the upper surface of the substrate W disposed horizontally below them.
  • the target material T is bonded with a film forming material used for the film forming process.
  • the state where the target T and the substrate face each other means that the target electrode is arranged toward the periphery of the substrate, or that the sputtering surface of the target T is inclined toward the substrate 34 as shown in FIG. It is also included that Examples of the multilayer device formed on the substrate include LED, MRAM, TMR head, advanced (improved) GMR, and the like. It goes without saying that the type of target mounted on the target electrode of the film forming apparatus 1 is also changed according to the film configuration of the multilayer device to be formed.
  • a shutter device 4 is disposed between the target T and the substrate W.
  • the shutter device 4 has double shutter plates (15, 17). By positioning each shutter plate (15, 17) at a predetermined position by the shutter device 4, the target T used for sputter deposition among the targets T mounted on each of the four target electrodes 35 to 38 is changed to the substrate W. You can face it.
  • FIG. 2 is a perspective view of each member constituting the shutter device 4.
  • FIG. 3 is a schematic view of the shutter device 54 as viewed from above, and only the upper shield plate is shown.
  • 4A and 4B are a sectional view taken along line II and a sectional view taken along line III-III in FIG. 3, respectively.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 4A, 4B, and 5, an arbitrary target electrode among the target electrodes 35 to 38 is indicated by a symbol C, and an arbitrary target is indicated by a symbol T (T1 to T4).
  • the shutter device 4 includes an upper shield plate (shield member) 13, a first shutter plate (first shutter member) 15, and a second shutter plate (second shutter member) 17 as main components.
  • the upper shield plate 13 is a member that is attached to the target electrode holder 61 and is a member that prevents film adhesion to the target electrode holder 61.
  • the surface of the target electrode holder 61 on the substrate side faces the first shutter plate 15.
  • the first shutter plate 15 and the second shutter plate 17 are configured as shutter plates of a double rotation shutter.
  • the upper shield plate 13, the first shutter plate 15, and the second shutter plate 17 all have an upwardly convex curved shape.
  • the upper shield plate (shield member) 13 is an adhesion shield plate provided on the substrate holder 3 side of the target electrode holder 61 and prevents substances sputtered from the target T from adhering to the target electrode holder 61. it can.
  • the target electrode holder 61 has four attachment portions 61a. A target electrode C is held in each of the attachment portions 61a. Each target electrode C has a surface (attachment surface) on which the target T is attached, and the upper shield plate 13 is formed with openings 63a in regions facing the attachment surface of each target electrode.
  • the first shutter plate (first shutter member) 15 is a shutter plate rotatably provided on the substrate holder 3 side of the upper shield plate 13, and the first shutter plate 15 rotates by rotating the rotation shaft 65 b. The angle can be controlled.
  • the first shutter plate 15 has an opening 65a in a region facing the target mounting surfaces of the two target electrodes.
  • the two openings 65a of the first shutter plate 15 are formed at symmetrical positions with respect to the rotation shaft 65b.
  • the second shutter plate (second shutter member) 17 is a shutter plate that is rotatably provided on the substrate holder 3 side of the first shutter plate 15, and rotates the second shutter plate 17 by rotating the rotation shaft 67b.
  • the angle can be controlled.
  • the rotation shaft 65b and the rotation shaft 67b are configured to be able to independently control rotation.
  • openings 67a are formed in regions facing the target mounting surfaces of the three target electrodes, respectively.
  • two formed at positions symmetrical to the rotation shaft 67 b are arranged to face the two openings 65 a formed in the first shutter plate 15. It is formed to be able to.
  • the number of openings 67a of the second shutter plate 17 is not limited to three.
  • FIG. 4A is a sectional view taken along the line II in FIG. 3
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 3
  • FIG. 4B is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • the curved shape of the upper shield plate 13 and the curved shape of the first shutter plate 15 are different.
  • the curved shape of the upper shield plate 13 and the curved shape of the first shutter plate 15 both have a shape constituting a part of a spherical surface.
  • the spherical radius SR along the outer surface shape of the first shutter plate 15 is set smaller than the spherical radius L along the inner surface shape of the upper shield plate 13. Further, the center position of the spherical surface to which the outer surface of the first shutter plate 15 belongs is disposed farther from the substrate holder 3 than the center of the spherical surface to which the inner surface of the upper shield plate 13 belongs (see FIG. 1). The bending degree of the first shutter plate 15 is larger than that of the upper shield plate 13.
  • the second shutter plate 17 is configured in a shape that can be disposed on the first shutter plate 15 at the same interval at any position.
  • the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 have a gap D2 between the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 at the closest portion S1 of the adjacent targets T1 and T4. Is arranged to be narrower than the gap on the outer peripheral side.
  • the gap D2 is about 3 mm with respect to the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 having a diameter of 600 mm in a plan view.
  • the gap between the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 gradually increases toward the outer peripheral side from the closest portion S1 of the adjacent target electrode. In the example shown in FIGS.
  • the gap between the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 is gradually narrower toward the inner side (rotating shaft 67b) than the closest portion S1 of the adjacent target electrode. ing. However, as illustrated in FIG. 14, the gap between the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 gradually becomes wider toward the inner side (rotating shaft 67 b) than the closest portion S ⁇ b> 1 of the adjacent target electrode. May be.
  • the closest portion S1 is a region between adjacent targets (for example, T1 and T4) and has the smallest distance between the adjacent targets.
  • the gap D2 between the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 at the closest portion S1 is made narrower than the outer peripheral side, thereby preventing the occurrence of contamination between the targets T1 and T4 via the gap D2.
  • Contamination occurs when the material sputtered from the target adheres to the surface of the target different from the target.
  • targets of different vapor deposition materials are arranged adjacent to each other, a part of the material sputtered from the target passes through the closest portion S1 and adheres to the surface of the target adjacent to the target. In many cases, contamination occurs. Therefore, the configuration in which the gap in the closest portion S1 is narrowed as in the configuration of the present embodiment can reduce contamination.
  • the spherical radius of the first shutter plate 15 is smaller than that of the upper shield plate 13 is adopted, but the radius of curvature at the closest portion S1 of the upper shield plate 13 or the first shutter plate 15 is adopted.
  • the first shutter plate 15 having a spherical radius smaller than that of the upper shield plate 13 may be used, and the first shutter plate 15 may be bent so as to narrow only the gap between the portions facing the closest portion S1.
  • the gap between the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 is the narrowest at the closest portion S1, and the gap gradually widens on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the closest portion S1. . Contamination can be reduced because the gap between the parts through which substances causing contamination passes is narrow.
  • FIGS. 6 is a perspective view of each member constituting the shutter device of the present embodiment
  • FIG. 7 is a view of each member constituting the shutter device of the present embodiment as viewed from above
  • FIG. 8 illustrates only the upper shield plate.
  • Yes. 8 is a cross-sectional view of the shutter device of the present embodiment corresponding to FIG. 4
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the shutter device of the present embodiment corresponding to FIG.
  • the fixed separation wall 71 and the rotation separation wall 72 are also illustrated so that the positional relationship seen from the side of the fixed separation wall 71 and the rotation separation wall 72 is clear.
  • the same members and arrangements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the upper shield plate (shield member) 63 is provided with a fixed separation wall 71 (second separation wall), and the first shutter plate (first shutter member) 65 is provided with a rotation separation wall 72 (first separation wall).
  • a fixed separation wall 71 second separation wall
  • first shutter plate (first shutter member) 65 is provided with a rotation separation wall 72 (first separation wall).
  • the fixed separation wall 71 (second separation wall) is a plate-like member protruding from the upper shield plate (shield member) 63 to the first shutter plate 65 side.
  • a total of four fixed separation walls 71 are provided, and are arranged on both sides of the four openings 63 a of the upper shield plate 63.
  • the four fixed separation walls 71 are attached radially from the center of the upper shield plate 63.
  • the fixed separation wall 71 is attached to the upper shield plate 63.
  • the fixed separation wall 71 may be directly attached to the container 51 or the target electrode holder 61.
  • the present invention can be implemented.
  • the rotation separation wall 72 (first separation wall) is a plate-like member protruding from the first shutter plate (first shutter member) 65 to the upper shield plate 63 side.
  • a total of four rotation separation walls 72 are provided, and are arranged on both sides of the two openings 65 a of the first shutter plate 65.
  • the four rotation separation walls 72 are attached radially from the center of the first shutter plate 65.
  • reference numerals 80a, 80b, and 80c in FIG. 7 are Marks, and indicate reference positions of rotation angles of the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67.
  • a fixed separation wall 71 and a rotary separation wall 72 are located between the two targets T.
  • the fixed separation wall 71 and the rotary separation member 72 have a region that overlaps in the axial direction (rotational axis direction) of the rotation shafts 65b and 67b. That is, the sum of the heights of the fixed separation wall 71 and the rotation separation wall 72 is set to a dimension longer than the distance between the upper shield plate 63 and the first shutter plate 65.
  • the fixed separation wall 71 and the rotary separation wall 72 are viewed from the circumferential direction in FIG. 8
  • the fixed separation wall 71 is formed from the rotation shaft 65b to the outer peripheral portion of the upper shield plate 63 in the radial direction.
  • the rotation separation wall 72 is formed from the rotation shaft 65b to the outer peripheral portion of the first shutter plate 65 in the radial direction.
  • a labyrinth can be formed by the fixed separation wall 71 and the rotation separation wall 72 in the region of the gap between the upper shield plate 63 and the first shutter plate 65. For this reason, atoms sputtered from one target T can be effectively prevented from passing through the gap D2 between the upper shield plate 63 and the first shutter plate 65 and reaching the other target T.
  • the first separation plate 65 rotates when the first shutter plate 65 rotates around the rotation shaft 65b by a predetermined angle or more.
  • the separation wall 72 comes into contact with the fixed separation wall 71. That is, as shown in FIG. 9, all the rotation separation walls 72 are provided so as to be located close to one side in the circumferential direction of the fixed separation wall 71.
  • the rotary separation wall 72 has a predetermined gap D3 on one side in the circumferential direction of each fixed separation wall so as to form a labyrinth with the fixed separation wall 71. Is positioned.
  • the predetermined gap D3 can be a value smaller than the gap D2.
  • the contamination is more effective than the rotary shutter device 4 of the first embodiment. Can be prevented. Alternatively, contamination can be effectively prevented even if the gap D2 is made wider than that of the rotary shutter device 4. In this case, the processing accuracy of the rotary shutter plates 65 and 67 and the degree of freedom in selecting the plate pressure can be expanded.
  • the first shutter plate 65 can be rotated counterclockwise to nearly 90 ° with respect to the paper surface of FIG.
  • the angle at which the first shutter plate 65 can rotate is until just before the rotating wall 72 comes into contact with the other side in the circumferential direction of the fixed separation wall 71, and to some extent according to the circumferential thickness of the fixed separation wall 71 and the rotating separation wall 72. Although it fluctuates, it is 70 to 90 °.
  • the angle at which the first shutter plate 65 can rotate is set to 80 °. Since the rotation angle is less than 90 °, the opening 65a formed in the first shutter plate 65 is formed longer in the circumferential direction than the radial direction of the first shutter plate 65, so that the region facing the target can be greatly opened. did.
  • the angle at which the second shutter plate 67 can rotate is not limited.
  • FIG. 7 is a schematic view of the target electrode holder 61, the first shutter plate 65, and the second shutter plate 67 as viewed from above, and shows the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67 when using each target. It is the figure put together as a list so that a rotation position can be understood.
  • 10 is a schematic diagram when the shutter device 54 is viewed from the substrate 34 side.
  • the upper shield plate 63 is assumed to be integrally attached to the target electrode holder 61, and the targets attached to the target electrodes 35 to 38 are denoted by reference numerals T1 to T4.
  • the description will be made based on the row indicated as T1 in FIG.
  • Sputter film formation using the target T1 is performed by overlapping the position of the opening 65a of the first shutter plate 65 and the opening 67a of the second shutter plate 67 with respect to the target T1, and a predetermined surface is formed on the surface of the rotating substrate 34.
  • a film can be deposited.
  • the film forming material sputtered from the target T1 is a substrate on the other targets T2, T3, and T4. It can prevent adhering from the side.
  • the fixed separation wall 71 and the rotary separation wall 72 form a labyrinth between the target T1 and the target T2 and between the target T1 and the target T3, the upper shield plate 63 and the first shutter plate Movement of the film-forming substance from the target T1 in the gap with 65 is prevented, and contamination can be effectively prevented.
  • the front surfaces of the targets T2 and T4 are covered with the first shutter plate 65, the targets T2 and T4 of the film-forming substances from the target T1 in the gap between the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67. Can be prevented from moving to.
  • the target T3 is not covered with the first shutter plate 65, it is farthest from the target T1, and the rotation shafts 65b and 67b exist between the targets T3 and T1, so that the target T1 is covered.
  • the film-forming substance is prevented from reaching the target T3.
  • both the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67 are rotated by 80 ° counterclockwise toward the paper surface as compared with the case where only the target T1 is used. Set it to the position where it was moved. Thereby, the position of the opening 65a of the first shutter plate 65 and the position of the opening 67a of the second shutter plate 67 can be overlapped with the target T2.
  • the deposition target material sputtered from the target T2 is transferred to the other targets T1, T3, and T4 from the substrate side. It can prevent adhesion.
  • the upper shield plate 63 and the first shutter plate Movement of the film-forming substance from the target T2 in the gap with 65 is prevented, and contamination can be effectively prevented.
  • the targets T1 and T3 are covered with the first shutter plate 65, the targets T1 and T3 of the film forming material from the target T2 in the gap between the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67. Can be prevented from moving to.
  • the target T4 is farthest from the target T2 and the rotation shafts 65b and 67b exist between the targets T4 and T2, the film formation material from the target T2 reaches the target T4. It is hindered.
  • the operation of the shutter device 54 when the film is formed on the substrate 34 using only the target T3 will be described (see the row labeled T3 in FIG. 10).
  • the first shutter plate 65 is not rotated but the second shutter plate 67 is rotated 180 ° toward the paper surface, compared to when only the target T1 is used.
  • the targets T2 and T4 are covered with the first shutter plate 65 and the target T1 is covered with the second shutter plate 67, the deposition target material sputtered from the target T3 is transferred to the other targets T1, T2 and T4 from the substrate side. It can prevent adhesion.
  • the upper shield plate 63 and the first shutter plate Movement of the film-forming substance from the target T3 in the gap with 65 is hindered, and contamination can be effectively prevented.
  • the targets T2 and T4 are covered with the first shutter plate 65, the targets T2 and T4 of the film-forming substances from the target T3 in the gap between the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67. Can be prevented from moving to.
  • the target T1 is farthest from the target T3, and the rotation shafts 65b and 67b exist between the targets T1 and T3, the film formation material from the target T3 reaches the target T1. It is hindered.
  • the operation of the shutter device 54 when a film is formed on the substrate 34 using only the target T4 will be described (see the row labeled T4 in FIG. 10).
  • the first shutter plate 65 is rotated by 80 ° counterclockwise with respect to the paper surface and the second shutter plate 67 is compared with the case where only the target T1 is used. Is rotated 270 ° counterclockwise toward the paper surface. Since the targets T1 and T3 are covered with the first shutter plate 65 and the target T2 is covered with the second shutter plate 67, the deposition target material sputtered from the target T4 is transferred to the other targets T1, T2 and T3 from the substrate side. It can prevent adhesion.
  • the upper shield plate 63 and the first shutter plate Movement of the film-forming substance from the target T4 in the gap with 65 is hindered, and contamination can be effectively prevented.
  • the targets T1 and T3 are covered with the first shutter plate 65, the targets T1 and T3 of the film-forming substances from the target T4 in the gap between the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67. Can be prevented from moving to.
  • the target T2 is farthest from the target T4 and the rotation shafts 65b and 67b exist between the targets T2 and T4, the film formation material from the target T4 reaches the target T2. Is disturbed.
  • T1-T3 Co-SP The operation of the shutter device 54 when a film is formed on the substrate 34 by simultaneous sputtering (co-sputtering or simultaneous film forming process) using both targets T1 and T3 will be described (T1-T3 Co-SP in FIG. 10). See the listed line).
  • the first shutter plate 65 is not rotated and the second shutter plate 67 is rotated 90 ° counterclockwise toward the paper surface as compared with the case where only the target T1 is used. Set to the rotated position.
  • the targets T1 and T3 are opened to the substrate 34, and the targets T2 and T4 are covered with the first shutter plate 65.
  • the targets T1 and T3 in the gap between the upper shield plate 63 and the first shutter plate 65 are respectively formed. Movement of the film-forming material from the substrate is hindered, and contamination can be effectively prevented. Further, since the front surfaces of the targets T2 and T4 are covered with the first shutter plate 65, the target T2 of the film forming material from the targets T1 and T3 in the gap between the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67. , T4 can be prevented.
  • the two openings 65a of the first shutter plate 65 are symmetrical positions with respect to the rotation shaft 65b, so that the distance between the targets T1 and T3 is long and cross contamination is effectively prevented. Can do.
  • the configuration of the present embodiment can effectively prevent cross contamination.
  • the operation of the shutter device 54 when a film is formed on the substrate 34 by simultaneous sputtering using both the targets T2 and T4 will be described (see the row labeled T2-T4 Co-SP in FIG. 10).
  • the first shutter plate 65 is rotated counterclockwise by 80 ° toward the paper surface and the second shutter plate 67 is rotated as compared with the case where only the target T1 is used. Set to a position where it will not be allowed.
  • the targets T2 and T4 are opened to the substrate 34, and the targets T1 and T3 are covered with the first shutter plate 65.
  • the fixed separation wall 71 and the rotation separation wall 72 form a labyrinth at both circumferential positions of the targets T2 and T4, the target T2 in the gap between the upper shield plate 63 and the first shutter plate 65 The movement of the film-forming substance from T4 is hindered, and contamination can be effectively prevented.
  • the targets T1 and T3 are covered with the first shutter plate 65, the targets T1 and T3 of the film-forming substances from the targets T2 and T4 in the gap between the first shutter plate 65 and the second shutter plate 67. Can be prevented from moving to.
  • the two openings 65a of the first shutter plate 65 are symmetrical positions with respect to the rotation shaft 65b, so that the distance between the targets T2 and T4 is long and cross contamination is effectively prevented. Can do.
  • the configuration of this embodiment can effectively prevent cross contamination.
  • a film forming apparatus capable of mounting four targets (target electrodes) has been described, but the number of targets is not limited to four.
  • the number of targets is not limited to four.
  • the same contamination prevention as in the above-described embodiment can be demonstrated.
  • it can be suitably used for a film forming apparatus including only targets T1 and T3 (or T2 and T4).
  • Contamination between targets can be achieved by attaching the above-described rotary shutter 54 to a film forming apparatus in which a plurality of targets are provided in one chamber and a multilayer film is formed by sputtering and the target is selected by the rotary shutter apparatus.
  • Nation can be effectively prevented.
  • a multilayer film with good film performance can be deposited on the substrate.
  • FIG. 1 A sectional view of the shutter device of this embodiment is shown in FIG.
  • the same members and arrangements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the shutter device according to the present embodiment is different from the shutter device 4 of the above-described embodiment in that the second shutter plate 17 is not provided. Even if the second shutter plate 17 is not provided, the gap D2 on both sides in the circumferential direction of the targets T1 to T4 is narrowed, thereby forming the gap in the gap D2 between the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15. This is because the movement of the film substance can be reduced. That is, the occurrence of contamination between targets can be prevented. Further, even if the upper shield plate 13 and the first shutter plate 15 of the shutter device according to the present embodiment are provided with the fixed separation wall 71 and the rotation separation wall 72, the same effect as in the second embodiment can be expected.
  • the upper shield plate 63 is disposed between the first shutter plate 65 and the target electrode C.
  • the upper shield plate 63 is disposed between the first shutter plate 65 and the second shutter. Even if it is arranged between the plate 67, substantially the same effect can be obtained.
  • the rotation separation adding portion 72 is provided on the surface of the first shutter plate 65 on the substrate holder side 33, and the fixed separation wall 71 is provided on the surface of the upper shield plate 63 on the first shutter member 65 side.

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Abstract

　ターゲット間でのコンタミネーションが生じることを低減できる成膜装置を提供する。成膜装置は、ターゲットが取り付けられる取り付け面を備える複数のターゲット電極と、前記複数のターゲット電極に対向する位置で基板を保持する基板ホルダーと、前記複数のターゲット電極と前記基板ホルダーとの間に回転可能に設けられ、前記取り付け面に対向可能な複数の開口を有する第１シャッタ部材と、前記第１シャッタ部材に隣接して配置され、前記ターゲット電極の数と等しい数の開口を有するシールド部材とを備え、前記第１シャッタ部材と前記シールド部材との隙間は、隣り合う前記ターゲット電極の最近接部から外周側に向かって広がっていることを特徴とする。

Description

成膜装置
　本発明は成膜装置に関し、例えば、単一チャンバ内に材質の異なる複数のターゲット電極を備え、かつ回転シャッタ装置を利用して多層膜をスパッタ成膜する多元スパッタ成膜装置におけるコンタミネーションの低減に関する。
　多元スパッタ成膜装置（例えば、特許文献１）では、必要とされる多層膜を、１つの成膜チャンバ内において基板上の最下層から最上層まで中断することなく継続して連続的にスパッタ成膜することができる。
　上述のような多層膜のスパッタ成膜を行うために、特許文献１の成膜装置では、１つのチャンバ内に複数の異なる材質のターゲットをチャンバ天井部、すなわち成膜対象である基板の上方空間に配置し、かつスパッタ成膜に使用するターゲットを選択するためのシャッタ装置を設けている。このシャッタ装置は、それぞれ独立に回転する二重シャッタの構造を有し、２枚のシャッタ板の各々には、選択したターゲットを基板側から見ることができる所要数の開口が所要位置に形成されている。
　回転シャッタ装置は、成膜しない材質のターゲットはシールドし、スパッタ成膜しようとする材質のターゲットは開口を通して基板に対して現われることになる。回転シャッタ装置は、基板から見てほぼ円形状の２つのシャッタ板を備えており、この２つのシャッタ板が独立に回転できるように構成されている。スパッタ成膜に使用するターゲットを選択する際には、回転シャッタ装置によって各シャッタ板を回転させて、成膜すべき材質のターゲットが開口を通して基板に臨めるようにしている。
　ここで、成膜すべき材質の異なる複数のターゲットを特定の順序で選択しスパッタ成膜するとき、ターゲット間でコンタミネーションが生じると成膜される膜性能が低下するおそれがある。膜性能の良好な多層膜を基板上に堆積させるためにコンタミネーションの発生を確実に防ぐ技術が求められている。
特開２０１１－００１５９７号公報
　ところで、カソードを支持するカソードホルダ側と回転シャッタ板との間の隙間をスパッタ粒子が通過してコンタミネーションが生じる場合がある。この対策として、カソードホルダ側と回転シャッタ板との間の隙間は狭いことが望ましい。一方、シャッタ装置の軽量化のために薄板で回転シャッタ板を構成する場合がある。この場合において、回転シャッタ板に積層された膜によって生じる応力や、回転シャッタ板のクリーニング時のブラスト処理などによって回転シャッタ板が変形するため、カソードホルダ側と回転シャッタ板の間の隙間をある程度確保する必要があった。
　従来のシャッタ装置を図１２，１３Ａ，１３Ｂに示す。図１２は回転シャッタ装置の上面図、図１３Ａ，１３Ｂはそれぞれ図１２のＡ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。従来のシャッタ装置１００では、カソードＣ側のシールド板１０２とカソードＣ側の回転シャッタ板１０３との間にスパッタされた物質が通過できる隙間Ｄ１がある。特に、図１３Ｂに示すように隣り合うカソード間の領域に、シールド板１０２と回転シャッタ板１０３との隙間Ｄ１がある。この隙間を介してコンタミネーションが発生することが懸念される。
　本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ターゲット間のコンタミネーションを低減できる成膜装置を提供することにある。
　本発明に係る成膜装置は、ターゲットが取り付けられる取り付け面を備える複数のターゲット電極と、前記複数のターゲット電極に対向する位置で基板を保持する基板ホルダーと、前記複数のターゲット電極と前記基板ホルダーとの間に回転可能に設けられ、前記取り付け面に対向可能な複数の開口を有する第１シャッタ部材と、前記第１シャッタ部材に隣接して配置され、前記ターゲット電極の数と等しい数の開口を有するシールド部材とを備え、前記第１シャッタ部材と前記シールド部材との隙間は、隣り合う前記ターゲット電極の最近接部から外周側に向かって広がっていることを特徴とする。
　１つのチャンバ内に複数のターゲットを備えて多層膜をスパッタ成膜しかつ回転シャッタ装置でターゲットの選択を行うようにした成膜装置で、ターゲット間でのコンタミネーションを低減できる。
　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。
本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るシャッタ装置を構成する各部材の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るシャッタ装置を上方からみた概略図である。 図３のＩ－Ｉ断面図である。 図３のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図３のＩＩ－ＩＩ断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るシャッタ装置を構成する各部材の斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るシャッタ装置を構成する各部材を上方から見た図である。 本発明の第２の実施形態に係るシャッタ装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るシャッタ装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るシャッタ装置の動作説明図である。 本発明の第３の実施形態に係るシャッタ装置の断面図である。 従来の回転シャッタ装置を上方からみた概略図である。 図１２のＡ－Ａ断面図（ａ）である。 図１２のＢ－Ｂ断面図（ｂ）である。 本発明の第１の実施形態の変形例を示す、図３のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。
　以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。以下に説明する部材、配置等は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。本発明に係る成膜装置の適用はスパッタリング装置に限定されるものではなく、真空容器内でシャッタ装置により蒸着材料を選択できる各種ＰＶＤ装置に適用可能である。
（第１の実施形態）
　図１～５に基づいて本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の縦断面図である。成膜装置１は、真空容器５１の内部に４つのターゲット電極３５～３８（３６、３７は図示を省略）が設けられたスパッタリング成膜装置であり、基板Ｗを保持する基板ホルダー３、任意のターゲットＴを基板Ｗに曝すことのできるシャッタ装置４を備えている。
　なお、図１において、成膜装置１の内部を所要の真空状態にするための真空排気ユニット、ターゲット電極３５～３８に電力を供給するためのユニット、ゲートバルブＧＶを介して基板ホルダー３上の基板Ｗを交換する基板搬送装置、プロセスガス導入ユニットなどのプラズマを生成するためのユニット等の図示は省略されている。
　基板ホルダー３は、成膜装置１の底面部の中央に回転自在に設けられており、基板Ｗを水平状態で保持することができる。基板Ｗへのスパッタ成膜の際には基板Ｗは回転状態で保持する。４つのターゲット電極３５～３８は、成膜装置１の真空容器５１の天井部５２に傾斜した状態で取り付けられている。
　真空容器５１の上部である天井部５２にはターゲット電極ホルダー６１が設けられている。ターゲット電極ホルダー６１は、ターゲット電極を保持する取り付け部６１ａが４箇所に設けられた部材である。本実施形態のターゲット電極ホルダー６１は、真空容器５１の蓋としての機能も有しており、天井部５２と一体に構成されているが、真空容器５１の一部に取り付け部６１ａを設ける構成であってもよい。取り付け部６１ａに保持されたターゲット電極には、成膜処理に用いられる被成膜物質がボンディングされたターゲットＴを基板Ｗの方向に向けて保持することができる。なお、ターゲット電極のターゲットＴを保持する部分をターゲット取り付け面とする。
　図１には断面に位置する２つのターゲット電極のみが図示されている。傾斜して設けられたターゲット電極３５～３８のそれぞれには、それらの下方に水平に配置された基板Ｗの上面に対して対向するようにターゲットＴを配置することができる。ターゲットＴには成膜処理に用いられる被成膜材料がボンディングされている。
　ここで、ターゲットＴと基板とが対向する状態とは、ターゲット電極が基板周辺に向けて配置されている状態や、図１に図示したようにターゲットＴのスパッタ面が傾斜して基板３４に向けられている状態も含むものとする。また、基板に形成される多層膜デバイスとしては、ＬＥＤ、ＭＲＡＭ、ＴＭＲヘッド、アドバンスド（改良型）ＧＭＲなどが挙げられる。形成される多層膜デバイスの膜構成に応じて成膜装置１のターゲット電極に搭載されるターゲットの種類も変更されることはもちろんである。
　ターゲットＴと基板Ｗとの間にはシャッタ装置４が配置されている。シャッタ装置４は二重のシャッタ板（１５，１７）を有している。シャッタ装置４によって各シャッタ板（１５，１７）を所定位置に位置決めすることで、４つのターゲット電極３５～３８のそれぞれに搭載されたターゲットＴのうちスパッタ成膜に使用されるターゲットＴを基板Ｗに臨ませることができる。
　ここで、図２～６に基づいてシャッタ装置５４の構造を説明する。図２はシャッタ装置４を構成する各部材の斜視図である。図３はシャッタ装置５４を上方からみた概略図であり、上部シールド板のみが図示されている。図４Ａ、４Ｂはそれぞれ図３のＩ－Ｉ断面図、ＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図５は図３のＩＩ－ＩＩ断面図である。図４Ａ，４Ｂ，５中ではターゲット電極３５～３８のうち任意のターゲット電極を符号Ｃで、任意のターゲットを符号Ｔ（Ｔ１～Ｔ４）で示した。シャッタ装置４は、上部シールド板（シールド部材）１３、第１シャッタ板（第１シャッタ部材）１５、第２シャッタ板（第２シャッタ部材）１７を主要な構成要素としている。
　上部シールド板１３は、ターゲット電極ホルダー６１に取り付けられる部材であり、ターゲット電極ホルダー６１への膜付着を防ぐ部材である。上部シールド板１３を配置しない場合はターゲット電極ホルダー６１の基板側の表面が第１シャッタ板１５と対向する。第１シャッタ板１５と第２シャッタ板１７は、二重回転シャッタのシャッタ板として構成されている。上部シールド板１３，第１シャッタ板１５，第２シャッタ板１７はいずれも上に凸の湾曲形状を有している。
　上部シールド板（シールド部材）１３は、ターゲット電極ホルダー６１の基板ホルダー３側に設けられた防着シールド板であり、ターゲットＴからスパッタされた物質がターゲット電極ホルダー６１に付着するのを防ぐことができる。上述のようにターゲット電極ホルダー６１には４つの取り付け部６１ａ形成されている。取り付け部６１ａのそれぞれにはターゲット電極Ｃが保持される。各ターゲット電極Ｃは、ターゲットＴが取り付けられる面（取り付け面）を有し、上部シールド板１３には、各ターゲット電極の取り付け面に対向する領域のそれぞれに開口６３ａが形成されている。
　第１シャッタ板（第１シャッタ部材）１５は、上部シールド板１３の基板ホルダー３側に、回転可能に設けられたシャッタ板であり、回転軸６５ｂを回転させることにより第１シャッタ板１５の回転角度を制御することができる。第１シャッタ板１５は、２つのターゲット電極のターゲット取り付け面に対向する領域に開口６５ａが形成されている。第１シャッタ板１５の２つの開口６５ａは回転軸６５ｂに対して対称の位置に形成されている。
　第２シャッタ板（第２シャッタ部材）１７は、第１シャッタ板１５の基板ホルダー３側に回転可能に設けられたシャッタ板であり、回転軸６７ｂを回転させることにより第２シャッタ板１７の回転角度を制御することができる。回転軸６５ｂと回転軸６７ｂは独立して回転制御可能に構成されている。第２シャッタ板１７は、３つのターゲット電極のターゲット取り付け面に対向する領域にそれぞれ開口６７ａが形成されている。また、第２シャッタ板１７の３つの開口６７ａのうち、回転軸６７ｂに対して対称な位置に形成されている２つは第１シャッタ板１５に形成された２つの開口６５ａに対向して配置できるように形成されている。なお、第２シャッタ板１７の開口６７ａの数は３つに限定されるものではない。
　ここで、本実施形態の特徴的な構成について図４Ａ、４Ｂと図５に基づいて説明する。図４Ａは図３のＩ－Ｉ断面図、図５は図３のＩＩ－ＩＩ断面図、図４Ｂは図３のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。本実施形態の二重回転シールドでは、上部シールド板１３の湾曲形状と第１シャッタ板１５の湾曲形状とが異なっている。一例において、上部シールド板１３の湾曲形状と第１シャッタ板１５の湾曲形状とは、いずれも球面の一部を構成する形状をしている。そして、上部シールド板１３の内面形状に沿った球面半径Ｌよりも第１シャッタ板１５の外面形状に沿った球面半径ＳＲは小さく設定されている。また、第１シャッタ板１５の外面が属する球面の中心位置は、上部シールド板１３の内面が属する球面の中心よりも、基板ホルダー３から遠い位置に配置されている（図１参照）。第１シャッタ板１５の曲がり具合は、上部シールド板１３よりも大きい。第２シャッタ板１７は第１シャッタ板１５に何れの位置でも同じ間隔に配置できる形状に構成されている。
　上部シールド板１３と第１シャッタ板１５とは、図４Ａ、４Ｂ、図５のように、隣り合うターゲットＴ１，Ｔ４の最近接部Ｓ１における上部シールド板１３と第１シャッタ板１５との隙間Ｄ２が外周側の隙間よりも狭くなるように配置されている。本実施形態のシャッタ装置４では、平面図状において６００ｍｍの直径を有する上部シールド板１３および第１シャッタ板１５に対して隙間Ｄ２は約３ｍｍである。上部シールド板１３と第１シャッタ板１５との隙間は、隣り合うターゲット電極の最近接部Ｓ１よりも外周側に向かって徐々に広がっている。図４Ａ，４Ｂ、５に示す例では、上部シールド板１３と第１シャッタ板１５との隙間は、隣り合うターゲット電極の最近接部Ｓ１よりも内側（回転軸６７ｂ）に向かって徐々に狭くなっている。しかしながら、図１４に例示されるように、上部シールド板１３と第１シャッタ板１５との隙間は、隣り合うターゲット電極の最近接部Ｓ１よりも内側（回転軸６７ｂ）に向かって徐々に広くなってもよい。なお、最近接部Ｓ１とは、隣り合うターゲット（例えばＴ１とＴ４）の間の領域であって、当該隣り合うターゲットの距離が最も小さい領域をいうものとする。
　このように、最近接部Ｓ１における上部シールド板１３と第１シャッタ板１５の隙間Ｄ２を外周側よりも狭くすることで、ターゲットＴ１，Ｔ４間で隙間Ｄ２を介したコンタミネーションの発生を防ぐことができる。コンタミネーションは、ターゲットからスパッタされた物質が、当該ターゲットとは異なるターゲットの表面に付着することで生じる。特に、異なる被蒸着物質のターゲットが隣り合って配置されているときは、ターゲットからスパッタされた物質の一部が、最近接部Ｓ１を通過して当該ターゲットの隣のターゲットの表面に付着することでコンタミネーションが生じるケースが多いため、本実施形態の構成のように最近接部Ｓ１における隙間を狭くした構成はコンタミネーションを低減できる。一方、第１シャッタ板１５の熱膨張やそれに積層された膜の応力、又は、第１シャッタ板１５のクリーニング時のブラスト処理などにより第１シャッタ板１５が変形しても、変形量の多い外周部分では隙間が十分確保されているため、上部シールド板１３と第１シャッタ板１５が接触することがない。
　なお、シャッタ装置４から第２シャッタ板１７を取り除いた構成であっても、他の隣り合うターゲット間でのコンタミネーションの発生を低減することができる。このような構成については第３の実施形態として後述する。
　本実施形態においては、上部シールド板１３よりも第１シャッタ板１５の球面半径を小さくした構成を採用しているが、上部シールド板１３又は第１シャッタ板１５の最近接部Ｓ１での曲率半径を変えることでも同様の効果を得ることができる。例えば、上部シールド板１３よりも小さな球面半径の第１シャッタ板１５を用い、最近接部Ｓ１に対向する部分の隙間だけを狭くするように第１シャッタ板１５を屈曲させてもよい。このような構成の場合、上部シールド板１３と第１シャッタ板１５の隙間は、最近接部Ｓ１で最も狭くなり、最近接部Ｓ１の内周側と外周側では隙間が徐々に広がることになる。コンタミネーションの原因となる物質の通過する部分の隙間が狭いのでコンタミネーションを低減できる。
（第２の実施形態）
　図６～９に基づいて本発明の第２の実施形態に係る成膜装置について説明する。図６は本実施形態のシャッタ装置を構成する各部材の斜視図、図７は本実施形態のシャッタ装置を構成する各部材を上方から見た図、図８は上部シールド板のみが図示されている。図８は図４に対応する本実施形態のシャッタ装置の断面図、図９は図５に対応する本実施形態のシャッタ装置の断面図である。なお、図８では固定分離壁７１と回転分離壁７２の側方から見た位置関係が明確になるように固定分離壁７１と回転分離壁７２についても図示した。また、第１の実施形態と同様の部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
　本実施形態のシャッタ装置５４は、上部シールド板（シールド部材）６３に固定分離壁７１（第２分離壁）が設けられ、第１シャッタ板（第１シャッタ部材）６５に回転分離壁７２（第１分離壁）が設けられている点に大きな特徴がある。上部シールド板６３、第１シャッタ板６５、第２シャッタ板６７のそれぞれを上方から見た図７では、固定分離壁７１と回転分離壁７２の上方から見た位置関係が明確になるように、本来、上方からは見えない固定分離壁７１を破線で示した。
　固定分離壁７１（第２分離壁）は、上部シールド板（シールド部材）６３から第１シャッタ板６５側に突き出した板状部材である。固定分離壁７１は計４つ設けられており、上部シールド板６３の４つの開口６３ａの両側に配置されている。４つの固定分離壁７１は、上部シールド板６３の中心から放射状に取り付けられている。なお、本実施形態では固定分離壁７１は上部シールド板６３に取り付けられているが、上部シールド板６３を有さない構成においては容器５１若しくはターゲット電極ホルダー６１に直接固定分離壁７１を取り付ける構成でも本発明を実施できる。
　回転分離壁７２（第１分離壁）は、第１シャッタ板（第１シャッタ部材）６５から上部シールド板６３側に突き出した板状部材である。回転分離壁７２は計４つ設けられており、第１シャッタ板６５の２つの開口６５ａの両側に配置されている。４つの回転分離壁７２は、第１シャッタ板６５の中心から放射状に取り付けられている。なお、図７中の符号８０ａ，８０ｂ，８０ｃはＭａｒｋであり、第１シャッタ板６５、第２シャッタ板６７の回転角度の基準位置を示している。
　２つのターゲットＴの間には、固定分離壁７１と回転分離壁７２が位置している。固定分離壁７１と回転分離へ貴７２は回転軸６５ｂ，６７ｂの軸方向（回転軸方向）でおいて重なる領域を有している。すなわち、固定分離壁７１と回転分離壁７２の高さの和は、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５との隙間の距離よりも長い寸法に設定されている。図８で固定分離壁７１と回転分離壁７２を周方向から見ると、固定分離壁７１は回転軸６５ｂから径方向に上部シールド板６３の外周部分まで形成されている。回転分離壁７２も同様に回転軸６５ｂから径方向に第１シャッタ板６５の外周部分まで形成されている。
　すなわち、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５の隙間の領域で、固定分離壁７１と回転分離壁７２とによってラビリンスを形成することができる。このため、一方のターゲットＴからスパッタされた原子が、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５の隙間Ｄ２を通過して他方のターゲットＴに到達することを効果的に防ぐことができる。
　本実施形態においては、固定分離壁７１と回転分離壁７２は回転軸６５ｂ，６７ｂの軸方向おいて重なる領域を有するため、第１シャッタ板６５が回転軸６５ｂの周りに所定角度以上回転すると回転分離壁７２は固定分離壁７１と当接することになる。すなわち、図９に示されているように、全ての回転分離壁７２は固定分離壁７１の周方向の一方側にそれぞれ接近して位置できるように設けている。スパッタ成膜処理を行う際には、回転分離壁７２は、固定分離壁７１との間でラビリンスを形成するように、それぞれの固定分離壁の周方向の一方側に所定の隙間Ｄ３を有して位置決めされる。所定の隙間Ｄ３は隙間Ｄ２よりも小さな値とすることができる。
　また、本実施形態の回転シャッタ装置５４は、回転分離壁７２は固定分離壁７１との間でラビリンスを形成することができるため、第１の実施形態の回転シャッタ装置４よりもコンタミネーションを効果的に防ぐことができる。若しくは、回転シャッタ装置４に比べて隙間Ｄ２を広くしてもコンタミネーションを効果的に防ぐことができる。この場合、回転シャッタ板６５，６７の加工精度や板圧の選択の自由度を広げることができる。
　図７に示した固定分離壁７１と回転分離壁７２の位置関係を基準として、第１シャッタ板６５を、図７の紙面に対して反時計回りに９０°近くまで回転させることができる。第１シャッタ板６５が回転できる角度は、回転壁７２が固定分離壁７１の周方向の他方側に接触する直前までであり、固定分離壁７１と回転分離壁７２の周方向の厚さに従ってある程度変動するが７０～９０°である。
　本実施形態では、第１シャッタ板６５が回転できる角度（回転角度）は８０°に設定されている。回転角度が９０°未満なので、第１シャッタ板６５に形成された開口６５ａを第１シャッタ板６５の径方向よりも周方向に長く形成することで、ターゲットに対向する領域を大きく開放できるようにした。なお、第２シャッタ板６７は回転できる角度は制限されない。
　図１０に基づいて本実施形態に係るシャッタ装置５４の動作とその効果について説明する。図７は、ターゲット電極ホルダー６１、第１シャッタ板６５、第２シャッタ板６７のそれぞれを上方から見た模式図であり、各ターゲットを用いるときの第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７の回転位置がわかるように一覧としてまとめた図である。また、図１０の右側の列は基板３４側からシャッタ装置５４を見たときの模式図である。なお図１０中では、上部シールド板６３はターゲット電極ホルダー６１と一体に取り付けられているものとするとともに、ターゲット電極３５～３８に取り付けられたターゲットを符号Ｔ１～Ｔ４として示した。
　まず、図１０に示した第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７の回転位置を示す組み合わせの中で、ターゲットＴ１だけを用いて基板３４に成膜を行うときのシャッタ装置５４の動作について説明する。図１０のＴ１と記載された行に基づいて説明する。ターゲットＴ１に対して第１シャッタ板６５の開口６５ａと第２シャッタ板６７の開口６７ａの位置を重ねることによりターゲットＴ１を利用したスパッタ成膜が行われ、回転中の基板３４の表面に所定の膜を堆積させることができる。このときターゲットＴ２，Ｔ４は第１シャッタ板６５で覆われ、ターゲットＴ３は第２シャッタ板６７で覆われるため、ターゲットＴ１からスパッタされた被成膜物質が他のターゲットＴ２，Ｔ３，Ｔ４に基板側から付着するのを防止できる。
　さらに、ターゲットＴ１とターゲットＴ２の間、及びターゲットＴ１とターゲットＴ３の間の位置には、固定分離壁７１と回転分離壁７２がラビリンスを形成しているため、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５との隙間でのターゲットＴ１からの被成膜物質の移動が妨げられ、効果的にコンタミネーションを防ぐことができる。また、ターゲットＴ２，Ｔ４の前面は第１シャッタ板６５で覆われているため、第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７との隙間でのターゲットＴ１からの被成膜物質のターゲットＴ２，Ｔ４への移動を防ぐことができる。ターゲットＴ３は第１シャッタ板６５で覆われていないが、ターゲットＴ１から最も離れていること、及び、ターゲットＴ３とＴ１の間に回転軸６５ｂ，６７ｂが存在していることからターゲットＴ１からの被成膜物質がターゲットＴ３に到達することが妨げられている。
　次に、ターゲットＴ２だけを用いて基板３４に成膜を行うときのシャッタ装置５４の動作について説明する（図１０のＴ２と記載された行を参照）。ターゲットＴ２だけを用いてスパッタ成膜を行うときは、ターゲットＴ１だけを用いたときと比べて、第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７の双方を紙面に向かって反時計回りに８０°回転させた位置にする。これにより、ターゲットＴ２に対して第１シャッタ板６５の開口６５ａと第２シャッタ板６７の開口６７ａの位置を重ねることができる。ターゲットＴ１，Ｔ３は第１シャッタ板６５で覆われ、ターゲットＴ４は第２シャッタ板６７で覆われるため、ターゲットＴ２からスパッタされた被成膜物質が他のターゲットＴ１，Ｔ３，Ｔ４に基板側から付着するのを防止できる。
　ターゲットＴ２とターゲットＴ３との間、及びターゲットＴ２とターゲットＴ４との間の位置には、固定分離壁７１と回転分離壁７２がラビリンスを形成しているため、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５との隙間でのターゲットＴ２からの被成膜物質の移動が妨げられ、効果的にコンタミネーションを防ぐことができる。また、ターゲットＴ１，Ｔ３の前面は第１シャッタ板６５で覆われているため、第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７との隙間でのターゲットＴ２からの被成膜物質のターゲットＴ１，Ｔ３への移動を防ぐことができる。そして、ターゲットＴ４はターゲットＴ２から最も離れていること、及び、ターゲットＴ４とＴ２との間に回転軸６５ｂ，６７ｂが存在していることからターゲットＴ２からの被成膜物質がターゲットＴ４に到達することが妨げられる。
　ターゲットＴ３だけを用いて基板３４に成膜を行うときのシャッタ装置５４の動作について説明する（図１０のＴ３と記載された行を参照）。ターゲットＴ３だけを用いてスパッタ成膜を行うときは、ターゲットＴ１だけを用いたときと比べて、第１シャッタ板６５を回転させず、第２シャッタ板６７を紙面に向かって１８０°回転させた位置にする。ターゲットＴ２，Ｔ４は第１シャッタ板６５で覆われ、ターゲットＴ１は第２シャッタ板６７で覆われるため、ターゲットＴ３からスパッタされた被成膜物質が他のターゲットＴ１，Ｔ２，Ｔ４に基板側から付着するのを防止できる。
　ターゲットＴ３の周方向の両側で隣り合うターゲットＴ２，Ｔ４の間の位置には、いずれも固定分離壁７１と回転分離壁７２がラビリンスを形成しているため、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５との隙間でのターゲットＴ３からの被成膜物質の移動が妨げられ、効果的にコンタミネーションを防ぐことができる。また、ターゲットＴ２，Ｔ４の前面は第１シャッタ板６５で覆われているため、第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７との隙間でのターゲットＴ３からの被成膜物質のターゲットＴ２，Ｔ４への移動を防ぐことができる。そして、ターゲットＴ１はターゲットＴ３から最も離れていること、及び、ターゲットＴ１とＴ３との間に回転軸６５ｂ，６７ｂが存在していることからターゲットＴ３からの被成膜物質がターゲットＴ１に到達することが妨げられる。
　ターゲットＴ４だけを用いて基板３４に成膜を行うときのシャッタ装置５４の動作について説明する（図１０のＴ４と記載された行を参照）。ターゲットＴ４だけを用いてスパッタ成膜を行うときは、ターゲットＴ１だけを用いたときと比べて、第１シャッタ板６５を紙面に対して反時計回りに８０°回転させるとともに、第２シャッタ板６７を紙面に向かって反時計回りに２７０°回転させた位置にする。ターゲットＴ１，Ｔ３は第１シャッタ板６５で覆われ、ターゲットＴ２は第２シャッタ板６７で覆われるため、ターゲットＴ４からスパッタされた被成膜物質が他のターゲットＴ１，Ｔ２，Ｔ３に基板側から付着するのを防止できる。
　ターゲットＴ４の周方向の両側で隣り合うターゲットＴ１，Ｔ３の間の位置には、いずれも固定分離壁７１と回転分離壁７２がラビリンスを形成しているため、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５との隙間でのターゲットＴ４からの被成膜物質の移動が妨げられ、効果的にコンタミネーションを防ぐことができる。また、ターゲットＴ１，Ｔ３の前面は第１シャッタ板６５で覆われているため、第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７との隙間でのターゲットＴ４からの被成膜物質のターゲットＴ１，Ｔ３への移動を防ぐことができる。そして、ターゲットＴ２はターゲットＴ４から最も離れていること、及び、ターゲットＴ２とＴ４の間に回転軸６５ｂ，６７ｂが存在していることからターゲットＴ４からの被成膜物質がターゲットＴ２に到達することが妨げられる。
　ターゲットＴ１とＴ３の両方を用いた同時スパッタ（co-sputteringあるいは同時成膜処理）によって基板３４に成膜を行うときのシャッタ装置５４の動作について説明する（図１０のＴ１－Ｔ３ Ｃｏ－ＳＰと記載された行を参照）。ターゲットＴ１とＴ３のＣｏ－スパッタを行うときは、ターゲットＴ１だけを用いたときと比べて、第１シャッタ板６５を回転させず、第２シャッタ板６７を紙面に向かって反時計回りに９０°回転させた位置にする。このとき、ターゲットＴ１とＴ３が基板３４に対して開放されるとともに、ターゲットＴ２，Ｔ４は第１シャッタ板６５で覆われる。
　ターゲットＴ１とＴ３の周方向の両側位置では、それぞれ固定分離壁７１と回転分離壁７２がラビリンスを形成しているため、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５との隙間でのターゲットＴ１とＴ３からの被成膜物質の移動が妨げられ、効果的にコンタミネーションを防ぐことができる。また、ターゲットＴ２，Ｔ４の前面は第１シャッタ板６５で覆われているため、第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７との隙間でのターゲットＴ１とＴ３からの被成膜物質のターゲットＴ２，Ｔ４への移動を防ぐことができる。ターゲットＴ１とＴ３の同時スパッタにおいて、第１シャッタ板６５の２つの開口６５ａは回転軸６５ｂを挟んで対称位置であるため、ターゲットＴ１とＴ３との距離が長くクロスコンタミネーションを効果的に防ぐことができる。特に、ターゲットＴ１とＴ３の被成膜物質が異なるときは本実施形態の構成によりクロスコンタミネーションを効果的に防止することができる。
　ターゲットＴ２とＴ４の両方を用いた同時スパッタによって基板３４に成膜を行うときのシャッタ装置５４の動作について説明する（図１０のＴ２－Ｔ４ Ｃｏ－ＳＰと記載された行を参照）。ターゲットＴ２とＴ４のＣｏ－スパッタを行うときは、ターゲットＴ１だけを用いたときと比べて、第１シャッタ板６５を紙面に向かって反時計回りに８０°回転させ、第２シャッタ板６７を回転させない位置にする。このとき、ターゲットＴ２とＴ４が基板３４に対して開放されるとともに、ターゲットＴ１，Ｔ３は第１シャッタ板６５で覆われる。
　ターゲットＴ２とＴ４の周方向の両側位置には、それぞれ固定分離壁７１と回転分離壁７２がラビリンスを形成しているため、上部シールド板６３と第１シャッタ板６５との隙間でのターゲットＴ２とＴ４からの被成膜物質の移動が妨げられ、効果的にコンタミネーションを防ぐことができる。また、ターゲットＴ１，Ｔ３は第１シャッタ板６５で覆われているため、第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７との隙間でのターゲットＴ２とＴ４からの被成膜物質のターゲットＴ１，Ｔ３への移動を防ぐことができる。ターゲットＴ２とＴ４の同時スパッタにおいて、第１シャッタ板６５の２つの開口６５ａは回転軸６５ｂを挟んで対称位置であるため、ターゲットＴ２とＴ４との距離が長くクロスコンタミネーションを効果的に防ぐことができる。特に、ターゲットＴ２とＴ４の被成膜物質が異なるときは本実施形態の構成によりクロスコンタミネーションを効果的に防止することができる。
　上述した本実施形態では、ターゲット（ターゲット電極）を４つ搭載できる成膜装置について述べたが、ターゲットの数は４つに限定されない。例えば、ターゲット（ターゲット電極）を２つ、第１シャッタ板６５の開口６５ａと第２シャッタ板６７の開口６７ａをそれぞれ２つ有する構成であっても、上述の実施形態と同様のコンタミネーションの防止効果を発揮することができる。この場合は、図１０でいうと、ターゲットＴ１とＴ３（又はＴ２とＴ４）のみを備える成膜装置に好適に用いることができる。
　本実施形態の成膜装置の効果について述べる。１つのチャンバ内に複数のターゲットを備えて多層膜をスパッタ成膜しかつ回転シャッタ装置でターゲットの選択を行うようにした成膜装置に上述の回転シャッタ５４を取り付けることで、ターゲット間でのコンタミネーションを効果的に防止できる。特に、同時スパッタ成膜時のクロスコンタミネーションを効果的に防止できる。これにより、膜性能の良好な多層膜を基板上に堆積させることができる。
（第３の実施形態）
　本実施形態のシャッタ装置の断面図を図１１に示す。第１の実施形態と同様の部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。本実施形態に係るシャッタ装置は、上述した実施形態のシャッタ装置４と比べて、第２シャッタ板１７を備えない構成である点で異なる。第２シャッタ板１７を備えない構成であっても、ターゲットＴ１～Ｔ４の周方向における両側にある隙間Ｄ２を狭くすることで、上部シールド板１３と第１シャッタ板１５の隙間Ｄ２での被成膜物質の移動を低減できるためである。すなわちターゲット間のコンタミネーションの発生を防止することができる。また、本実施形態に係るシャッタ装置の上部シールド板１３と第１シャッタ板１５にも固定分離壁７１と回転分離壁７２を設けても第２実施形態と同様の効果を期待することができる。
（第４の実施形態）
　また、上述した実施形態におけるシャッタ装置５４は、上部シールド板６３が第１シャッタ板６５とターゲット電極Ｃとの間に配置されているが、上部シールド板６３を第１シャッタ板６５と第２シャッタ板６７との間に配置してもほぼ同様の効果を奏することができる。この場合、回転分離加部７２は第１シャッタ板６５の基板ホルダー側３３の面に設けられ、固定分離壁７１は上部シールド板６３の第１シャッタ部材６５側の面に設けられる。同様に、上部シールド板６３を第２シャッタ板６７の基板ホルダー３３側に配置し、回転分離壁７２を第２シャッタ板６７の基板ホルダー側３３の面に設けてもほぼ同様の効果を奏することができる。
　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、２０１１年６月３０日提出の日本国特許出願特願２０１１－１４５１５２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。
Ｔ，Ｔ１～Ｔ４　ターゲット
ＧＶ　ゲートバルブ
Ｗ　基板
１　成膜装置
３　基板ホルダー
４，５４　シャッタ装置
１３，６３　上部シールド板（シールド部材）
１５，６５　第１シャッタ板（第１シャッタ部材）
１７，６７　第２シャッタ板（第２シャッタ部材）
３５～３８，Ｃ　ターゲット電極
５１　容器
５２　天井部
５３　マグネット
６１　ターゲット電極ホルダー
６３ａ，６５ａ，６７ａ　開口
６５ｂ，６７ｂ　回転軸
７１　固定分離壁（第２分離壁）
７２　回転分離壁（第１分離壁）

Claims (9)

  1. 　ターゲットが取り付けられる取り付け面を備える複数のターゲット電極と、
    　前記複数のターゲット電極に対向する位置で基板を保持する基板ホルダーと、
    　前記複数のターゲット電極と前記基板ホルダーとの間に回転可能に設けられ、前記取り付け面に対向可能な複数の開口を有する第１シャッタ部材と、
    　前記第１シャッタ部材に隣接して配置され、前記ターゲット電極の数と等しい数の開口を有するシールド部材とを備え、
    　前記第１シャッタ部材と前記シールド部材との隙間は、隣り合う前記ターゲット電極の最近接部から外周側に向かって広がっていることを特徴とする成膜装置。
  2. 　前記シールド部材は、前記ターゲット電極と前記第１シャッタ部材との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 　隣り合う前記ターゲット電極の最近接部において、前記シールド部材は前記第１シャッタ部材よりも大きな曲率半径を有することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
  4. 　前記第１シャッタ部材と前記基板ホルダーの間に回転可能に設けられ、前記第１シャッタ部材の開口の数以上の開口を有する第２シャッタ部材をさらに有し、
    　前記第２シャッタ部材の開口は、前記第１シャッタ部材の開口に対向して位置決め可能なことを特徴とする請求項２又は３に記載の成膜装置。
  5. 　前記第１シャッタ部材の前記ターゲット電極側の面に設けられた第１分離壁と、
    　前記第１シャッタ部材と前記ターゲット電極との間に設けられた第２衝立とをさらに有し、
    　前記第１分離壁は、前記第１シャッタ部材の開口を挟むように設けられ、
    　前記第２分離壁は、前記第１シャッタ部材が回転軸の周りに所定角度以上回転した際、前記第１分離壁と当接可能に設けられ、
    　成膜処理の際、前記第１分離壁は、前記第２分離壁との間で隙間を有するように位置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成膜装置。
  6. 　前記ターゲット電極のうちの２つは同時成膜処理に用いられるものであり、
    　前記同時成膜処理の際、前記第１シャッタ部材の開口は、前記同時成膜処理に用いられる前記ターゲット電極の前記取り付け面に同時に対向することを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
  7. 　前記第１シャッタ部材には２つの開口が形成され、前記２つの開口は、前記回転軸に対する対称位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の成膜装置。
  8. 　前記第１分離壁及び前記第２分離壁はいずれも、前記回転軸を中心として径方向に延びていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の成膜装置。
  9. 　前記第１シャッタ部材に形成された開口は、第１シャッタ部材の径方向よりも周方向に長い寸法を有していることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の成膜装置。
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