JPH06158305A - インラインスパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のターゲントを有したインラインスパッ
タリング装置において、個々に独立したチャンバを設け
ることなくターゲット間の汚染をなくすとともに、チャ
ンバの内部の汚染を防止する。 【構成】 インラインスパッタリング装置において、薄
膜が形成される基板２と、独立して使用可能な多種類の
ターゲット５，６と、ターゲット５，６と基板２との間
で移動可能なシャッタ１０と、ターゲット５，６間に設
置される拡散防止板１５，１６とからなり、シャッタ１
０と拡散防止板１５，１６によってターゲット１０を覆
うことによりスパッタリングによる汚染を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インラインスパッタリ
ング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上に薄膜を形成する装置とし
てスパッタリング装置が知られている。このスパッタリ
ング装置は、例えばアルゴンガス等の所定のガスを導入
した成膜室内において、基板とターゲットの間に電圧を
印加してグロー放電を起こし、そこで生じるアルゴンイ
オン等のガスイオンを陰極であるターゲットに衝突さ
せ、その衝突によりスパッタリングされて放出されたタ
ーゲットの粒子を陽極である基板表面に堆積させること
により薄膜を形成させるものである。

【０００３】また、一般に、処理の方式として処理装置
をライン状に配置して連続的に処理を行うインライン方
式がある。このインライン方式をスパッタリング装置に
適用したインラインスパッタリング装置においては、基
板上に形成する薄膜の種類に応じて複数個のターゲット
を用意して設置し、この複数個のターゲットの中から必
要とするターゲットを選択してスパッタリング処理を行
うことにより、一つのインラインスパッタリング装置に
よって異なる材質の薄膜を形成することができる。

【０００４】以下に、従来のインラインスパッタリング
装置について、図６のインラインスパッタリング装置の
第１の従来例の構成図、図７のインラインスパッタリン
グ装置の第１の従来例の動作図、及び図８のインライン
スパッタリング装置の第２の従来例の構成図によって説
明する。図６〜図８において、１，２０，２１はチャン
バ、２は基板、５，６はターゲット、７は中央ヒータあ
るいは中央防着板、８は仕切部、９はゲートバルブであ
る。

【０００５】図６に示されるインラインスパッタリング
装置の第１の従来例において、スパッタリングを行うチ
ャンバ１内にターゲット５，６と中央ヒータ７が対向し
て配置されている。なお、図６においては、一列の基板
２をチャンバ１内に導入する例を示しているが、複数列
の基板２をチャンバ１内に導入する場合には前記中央ヒ
ータ７の代わりに中央防着板を設けることにより基板２
の間を仕切って、スパッタリングによる基板相互の汚染
を防止するができる。

【０００６】図６の従来の例においては、複数個のター
ゲットとして２個のターゲット５及びターゲット６を配
置している。基板２のチャンバ９内への導入あるいは導
出は、チャンバ１に設けられて内部を密閉状態に保持す
るゲートバルブ９を介することにより行われる。チャン
バ１内において、基板２は図示されない搬送装置によっ
てターゲット５あるいはターゲット６と、中央ヒータ７
との間の位置に搬送され、この位置においてスパッタリ
ングが行われて薄膜が形成される。この薄膜の形成が済
んだ基板２は導出側のゲートバルブ９を介して導出さ
れ、次のプロセスを行うチャンバに搬送される。

【０００７】次に、図６に示すインラインスパッタリン
グ装置の第１の従来例の動作について、図７によって説
明する。インラインスパッタリング装置の第１の従来例
の動作は、プレスパッタ工程とスパッタ工程の二つの工
程からなっており、図７の（ａ）はプレスパッタ工程を
示し、また図７の（ｂ）はスパッタ工程を示している。

【０００８】なお、この動作例においては、二つのター
ゲット５とターゲット６のうち、ターゲット５を用いて
スパッタリングを行う例を示している。はじめに、図７
の（ａ）のプレスパッタ工程について説明する。プレス
パッタ工程は、スパッタリングに使用するターゲットの
表面を洗浄するために行われる。

【０００９】このプレスパッタ工程は、通常のスパッタ
工程と同様に基板とターゲットの間に電圧を印加してグ
ロー放電を起こし、そこで生じるアルゴンイオン等のガ
スイオンを陰極であるターゲットに衝突させるものであ
る。この衝突によってターゲット表面の不純物をスパッ
タリングして放出させ、ターゲット表面を洗浄すること
ができる。

【００１０】このプレスパッタ工程は、基板２をチャン
バ１内に導入する前に、スパッタリングを行うターゲッ
ト（この場合はターゲット５）に対して行われる。この
とき、スパッタリングを行わないターゲット（この場合
はターゲット６）に対して、プレスパッタリング処理は
行わない。プレスパッタ工程の後、次にスパッタ工程が
行われる。図７の（ｂ）によってスパッタ工程について
説明する。

【００１１】基板２をゲートバルブ９を介してチャンバ
１内に導入し、前記のプレスパッタ工程によって洗浄さ
れたターゲット５を用いてスパッタリングを行う。この
とき、他のターゲット６によるスパッタリングは行われ
ない。次に、図８によってインラインスパッタリング装
置の第２の従来例について説明する。

【００１２】インラインスパッタリング装置の第２の従
来例において、スパッタリングを行うチャンバ１は、仕
切り部８によって二つのチャンバ２０，２１に分割され
た構造である。なお、この仕切り部８は、例えばゲート
バルブによって構成することができる。仕切り部８によ
って二つに分けられたチャンバ２０及びチャンバ２１に
は、前記インラインスパッタリング装置の第１の従来例
と同様に、それぞれターゲット５，６と中央ヒータ７が
対向して配置されている。

【００１３】なお、図８においては、一列の基板２をチ
ャンバ１内に導入する例を示しているが、複数列の基板
２をチャンバ１内に導入する場合には前記中央ヒータ７
の代わりに基板２の間を仕切り、スパッタリングによる
基板相互の汚染を防止する中央防着板を設けることがで
きる。次に、前記構成のインラインスパッタリング装置
の第２の従来例の動作について、説明する。

【００１４】インラインスパッタリング装置の第２の従
来例の動作においても、スパッタリング処理は、プレス
パッタ工程とスパッタ工程の二つの工程からなってお
り、各工程は、それぞれの分離されたチャンバ２０及び
チャンバ２１内においてそれぞれ行われる。以下、チャ
ンバ２０においてスパッタリング処理が行われる場合に
ついて説明する。

【００１５】チャンバ２０において、プレスパッタ工程
は、基板２をチャンバ２０内に導入する前に、スパッタ
リングを行うターゲット（この場合はターゲット５）に
対して行われる。このターゲット５は仕切り部８によっ
て隣接するチャンバ２１とは分離されている。プレスパ
ッタ工程の後、次にスパッタ工程が行われる。スパッタ
工程は、チャンバ２０内において、基板２は図示されな
い搬送装置によってターゲット５と、中央ヒータ７との
間の位置に搬送され、次に、この位置において前記プレ
スパッタ工程により洗浄されたターゲット５によってス
パッタリングが行われることにより薄膜が形成される。

【００１６】スパッタリング処理が終了した基板２は、
仕切り部８、チャンバ２１及び導出側のゲートバルブ９
を介して、チャンバ１から導出される。導出された基板
２は、次のプロセスを行うチャンバに搬送される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来のインラインスパッタリング装置においては、以下
の問題点を有している。 （１）一方のターゲットの処理が、他方のターゲットを
汚染するという問題がある。

【００１８】以下、この（１）の問題について説明す
る。例えば、図７の（ａ），（ｂ）において、ターゲッ
ト５をプレスパッタあるいはスパッタすると、このター
ゲット５の表面からから放出された不純物あるいはター
ゲットの粒子が、隣接するターゲット６に付着する場合
がある。このターゲット６に付着した粒子はターゲット
６を汚染することになり、ターゲット６によるスパッタ
リング処理の際に、基板２自体も汚染して良好な成膜が
行われない可能性がある。

【００１９】この問題点を解決するものとして前記第２
の従来例があり、この場合にはターゲットはそれぞれ分
割されたチャンバ内にあって、ターゲット間相互におけ
る汚染の問題はないが、次の（２）に示す問題がある。 （２）独立したチャンバが必要であるため、インライン
スパッタリング装置が大型化するとともに、その装置の
製造コストも上昇する等の問題点がある。

【００２０】また、前記インラインスパッタリング装置
の第１従来例及び第２の従来例の両方が持つ問題点とし
て、 （３）プレスパッタ工程において、中央のヒータまたは
中央の防着板等のチャンバ内部が汚染されるという問題
点がある。以下、この（３）の問題点について説明す
る。例えば、図７の（ａ）及び図８において、ターゲッ
ト５をプレスパッタリングすると、このターゲット５か
ら放出された不純物の粒子が、中央ヒータまたは中央防
着板７、あるいはチャンバ１の内面に付着する場合があ
る。この中央ヒータまたは中央防着板７、あるいはチャ
ンバ１の内面に付着した粒子は汚染の原因となるため、
中央ヒータまたは中央防着板７、及びチャンバ１の内部
を清掃する必要がある。

【００２１】この中央ヒータまたは中央防着板７、及び
チャンバ１の清掃は、手間がかかるとともにインライン
スパッタリング装置の停止期間の長期化を招き、装置の
稼働率を低下させる要因となる。したがって、本発明は
前記従来のインラインスパッタリング装置の問題点を解
決し、複数のターゲットを有したインラインスパッタリ
ング装置において、個々に独立したチャンバを設けるこ
となくターゲット間の汚染をなくすとともに、チャンバ
の内部の汚染を防止することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の問題点
を克服するために、インラインスパッタリング装置にお
いて、薄膜が形成される基板と、独立して使用可能な複
数個のターゲットと、ターゲットと基板との間で移動可
能なシャッタと、ターゲット間に設置される拡散防止板
とからなり、シャッタと拡散防止板によってターゲット
を覆うことによりスパッタリングによる汚染を防止する
ものである。

【００２３】

【作用】本発明によれば、プレスパッタリング時におい
て、プレスパッタリング側のターゲットにシャッタを移
動し、このシャッタと拡散防止板によってターゲットを
覆うことにより、スパッタリングされた粒子が中央ヒー
タ等のチャンバ内面や他のターゲットに付着することを
防止する。

【００２４】また、スパッタリング時において、スパッ
タリングされない側のターゲットにシャッタを移動し、
このシャッタと拡散防止板によってターゲットを覆うこ
とにより、スパッタリングされた粒子が他のターゲット
やチャンバ内部に付着することを防止する。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明のインラインスパッ
タリング装置の構成図であり、図２は本発明のインライ
ンスパッタリング装置のシャッタの構成図である。図１
及び図２において、１はチャンバ、２は基板、３は基板
カート、４は基板レール、５，６はターゲット、７は中
央ヒータまたは中央防着板、１０，１０´はシャッタ、
１１はシャッタ機構部、１２はピニオン、１３はラッ
ク、１４はシリンダ、１５，１６は拡散防止板である。

【００２６】図１において、本発明のインラインスパッ
タリング装置は、基板２及びその基板２を搬送する部分
と、基板２を加熱する部分と、基板２にスパッタリング
処理を施す部分と、汚染を防止する部分とから構成さ
れ、これらの部分はチャンバ１内に設置される。以下、
図１及び図２を用いてこの本発明のインラインスパッタ
リング装置の構成部分について順次説明する。

【００２７】基板２及びその基板２を搬送する部分につ
いて；成膜処理が施される基板２のチャンバ１内への導
入は、基板カート３に設置された状態でチャンバ１の図
示しないゲートバルブを介して行われる。そして、チャ
ンバ１内において、この基板カート３を基板レール４に
沿って移動することにより基板２のチャンバ１内での搬
送が行われる。

【００２８】さらに、基板２のチャンバ１外への導出
は、やはり基板カート３に設置された状態でチャンバ１
の図示しないゲートバルブを介して行われる。 基板２を加熱する部分について；スパッタリング処理を
行うための基板２の加熱は、チャンバ１内に設置される
中央ヒータ７により行われる。図１においては、中央防
着板は、チャンバ１内で複数列の基板２の導入が行われ
る場合に、隣接する基板２間を区切ってスパッタリング
処理による相互の粒子の付着を防止するために設けられ
るものである。

【００２９】基板２にスパッタリング処理を施す部分に
ついて；チャンバ１内には、前記基板レール４の設置方
向に沿って二個のターゲット５とターゲット６が設けら
れており、このターゲットによって基板２にプレスパッ
タ工程とスパッタ工程とからなるスパッタリング処理が
行われる。なお、このターゲットを二つ設けたのは、異
なるターゲットによるスパッタリング処理を共通のイン
ラインスパッタリング装置において実施可能とするため
であり、ターゲットの個数は二個に限らず任意の個数と
することができる。

【００３０】基板２はターゲット５あるいはターゲット
６と対向する位置に搬送されて停止し、その位置におい
てプレスパッタ工程及びスパッタ工程のスパッタリング
処理が行われる。 汚染を防止する部分について；本発明のインラインスパ
ッタリング装置においては、プレスパッタ工程及びスパ
ッタ工程のスパッタリング処理において生じる汚染を防
止する機構が設けられる。

【００３１】この汚染を防止する機構は、シャッタ１０
及びシャッタ機構部１１と拡散防止板１５，１６から構
成される。はじめに、シャッタ１０及びシャッタ機構部
１１について説明する。シャッタ１０はシャッタ機構部
１１により駆動される。そしてシャッタ機構部１１はピ
ニオン１２とラック１３を介してシリンダ１４により駆
動される。シャッタ１０は図１においてターゲット５及
びターゲット６の方向に移動可能であり、ターゲット５
側に移動した場合にはターゲット５を覆い、一方ターゲ
ット６側に移動した場合にはターゲット６を覆うもので
ある。

【００３２】図１及び図２において、シャッタ１０はタ
ーゲット５を覆う位置にあり、ターゲット５と基板２と
の間を遮断している。また、破線で示されるシャッタ１
０´はターゲット６を覆う位置にあり、ターゲット６と
チャンバ１の内面部分との間を遮断している。このシャ
ッタ１０は、ターゲット５及びターゲット６から放出さ
れる粒子を遮蔽して、他の部分への粒子の飛散を防ぎ汚
染を防止することができる。このシャッタ１０の動作及
び効果については、以後のシャッタの動作の部分で説明
する。

【００３３】ターゲット５とターゲット６の間における
シャッタ１０の移動は、シャッタ機構部１１とピニオン
１２とラック１３とシリンダ１４よりなる駆動部分によ
って行われる。この駆動部分について、図１及び図２に
よって説明する。図２において、シャッタ機構部１１と
ピニオン１２とラック１３とシリンダ１４よりなる駆動
部分は、ターゲット５とターゲット６の間に配置され、
そのシャッタ機構部１１の先端部分にシャッタ１０が取
り付けられている。この駆動部分は、シャッタ１０を左
右に移動してターゲット５あるいはターゲット６のいず
れかのターゲットを二者択一的に覆うものである。図２
において、斜線部分はターゲット５及びターゲット６を
示しており、ターゲット５はシャッタ１０によって覆わ
れ、一方ターゲット６はシャッタ１０´（一点鎖線によ
り示されている）によって覆われる。なお、図２におい
て、二点鎖線の矩形はターゲット５とターゲットの間に
おけるシャッタ１０の位置を示している。

【００３４】シリンダ１４はチャンバ１の外側に設置さ
れ、シャッタ機構部１１とピニオン１２とラック１３は
チャンバ１の内部に設置される。チャンバ１の外側にお
いてシリンダ１４を駆動をすると、チャンバ１内のラッ
ク１３はこのシリンダ１４により直線運動を行う。ピニ
オン１２とラック１３によってラックアンドピニオン機
構が構成されており、このラック１３の直線運動はピニ
オン１２によって回転運動に変換される。さらにピニオ
ン１２の回転運動はシャッタ機構部１１を駆動し、シャ
ッタ１０を移動する。なお、シリンダ１４のチャンバ１
への取付け部分及びしゅう動部分にはＯリング等の気密
部材が設けられ、チャンバ１内の気密を保証している。

【００３５】したがって、シャッタ１０はチャンバ１の
外側に設置されたシリンダ１４を操作することによって
動かされることになる。なお、シャッタ機構部１１とピ
ニオン１２とラック１３に代えて他の伝達手段を用いる
こともできる。次に、拡散防止板１５について説明す
る。

【００３６】図１において、拡散防止板１５，１６はタ
ーゲット５とシャッタ１０の駆動部分の間、及びターゲ
ット６とシャッタ１０（図中では１０′で示される位置
にある）の駆動部分の間に設置される。拡散防止板１５
は、前記シャッタ１０とともにターゲット５を覆うこと
ができるように形成される。そして、シャッタ１０（図
中では１０′で示される位置にある）と拡散防止板１５
によってターゲット５を覆った状態では、ターゲット５
から放出される粒子はシャッタ１０と拡散防止板１５に
付着する。これによって、基板２、中央ヒータ７あるい
は他方のターゲット６に対するターゲット５による汚染
を防止することができる。

【００３７】また、拡散防止板１６についても同様であ
り、前記シャッタ１０とともにターゲット６を覆うこと
ができるように形成され。そして、シャッタ１０と拡散
防止板１６によってターゲット６を覆った状態では、タ
ーゲット６から放出される粒子はシャッタ１０と拡散防
止板１５に付着する。これによって、基板２、中央ヒー
タ７あるいは他方のターゲット５に対するターゲット６
による汚染を防止することができる。

【００３８】拡散防止板１５，１６は、その先端部分を
シャッタ１０の長さ方向に屈曲させてＬ字状とし、その
湾曲した先端部分とシャッタ１０との重なり部分を形成
することによって、拡散防止板１５，１６とシャッタ１
０との協働をより効果的にすることができる。次に、以
上説明した本発明のインラインスパッタリング装置の構
成に基づいて、本発明のインラインスパッタリング装置
の動作について説明する。

【００３９】図３は本発明のインラインスパッタリング
装置の動作を説明するフローチャートであり、図４及び
図５は本発明のインラインスパッタリング装置の動作図
である。なお、図４の動作図は一方のターゲットによっ
てスパッタリング処理を行う場合を示しており、図５の
動作図は他方のターゲットによってスパッタリング処理
を行う場合を示している。

【００４０】図４及び図５において、２は基板、５，６
はターゲット、１０はシャッタ、１５，１６は拡散防止
板である。以下、図４の動作図を例としてターゲット５
によってスパッタリング処理を行う場合について、図３
のフローチャートに従って説明する。ステップＳ１〜ス
テップＳ３のステップは図４の（ａ）に示されている。

【００４１】ステップＳ１：はじめに、基板２をチャン
バ内に導入し、ターゲット５に対向する位置に搬送す
る。 ステップＳ２：次に、シャッタ１０によってプレスパッ
タリングを行う側のターゲット５を覆う。

【００４２】このシャッタ１０と拡散防止板１５との協
働によって、ターゲット５のプレスパッタ工程におい
て、スパッタリングによりターゲット５から放出される
不純物の粒子が基板２、中央ヒータあるいは中央防着
板、またはチャンバ内面に付着するのを防止することが
できる。なお、前記ステップＳ１とステップＳ２の順序
を逆にして、ターゲット５をシャッタ１０で覆った後に
基板２をチャンバ内に導入することもできる。

【００４３】ステップＳ３：ターゲット５をシャッタ１
０で覆った状態で、ターゲット５のプレスパッタリング
を行いターゲット５の表面の不純物を洗浄する。 ステップＳ４〜ステップＳ８のステップは図４の（ｂ）
に示されている。 ステップＳ４：プレスパッタ工程が終了後、スパッタ工
程の前にシャッタ１０の移動を行う。シャッタ１０の移
動には、チャンバ外部にあるシリンダを操作することに
よって、ラック、ピニオン、及びシャッタ駆動部を駆動
することにより行われる。

【００４４】このシャッタ１０の移動は次のステップＳ
５とステップＳ６により行われる。 ステップＳ５：シャッタ１０をターゲット５からはず
す。このシャッタ１０の移動によってターゲット５と基
板２との間において遮蔽するものはなく、ターゲット５
と基板２は直接対面することになる。

【００４５】ステップＳ６：一方、スパッタリングを行
わない側のターゲット６はシャッタ１０によって覆われ
る。 ステップＳ７：ターゲット５をスパッタリングして基板
２に薄膜形成を行う。ターゲット５のスパッタ工程にお
いて、このシャッタ１０と拡散防止板１６との協働によ
って、スパッタリングによりターゲット５から放出され
る粒子がターゲット６に付着するのを防止することがで
きる。

【００４６】ステップＳ８：成膜処理が行われた基板２
をチャンバから取り出し、次のプロセスのために搬送手
段により搬送が行われる。前記図４に示すものはターゲ
ット５によるスパッタリング処理の場合を示したもので
あるが、他方のターゲット６によるスパッタリング処理
の場合を図５に示す。ターゲット６によるスパッタリン
グ処理についても、前記ターゲット５によるスパッタリ
ング処理とほぼ同様である。

【００４７】図５の（ａ）は、ターゲット６のプレスパ
ッタ工程を示しており、シャッタ１０をターゲット６側
に移動し、このシャッタ１０と拡散防止板１６との協働
によって、スパッタリングによりターゲット６から放出
される不純物の粒子が基板２、中央ヒータあるいは中央
防着板、チャンバ内面またはターゲット５に付着するの
を防止する。

【００４８】また、図５の（ｂ）は、ターゲット６のス
パッタ工程を示しており、シャッタ１０をターゲット５
側に移動し、このシャッタ１０と拡散防止板１５との協
働によって、スパッタリングによりターゲット６から放
出される粒子がターゲット５に付着するのを防止するこ
とができる。なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 （１）プレスパッタリング時にスパッタリングされたも
のが、チェンバ内面に付着せず、チェンバの清掃が少な
くてすむ。 （２）スパッタリングしていないターゲットを覆うこと
により、ターゲット間の汚染を減少させることができ
る。 という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインラインスパッタリング装置の構成
図である。

【図２】本発明のインラインスパッタリング装置のシャ
ッタの構成図である。

【図３】本発明のインラインスパッタリング装置の動作
を説明するフローチャートである。

【図４】本発明のインラインスパッタリング装置の動作
図である。

【図５】本発明のインラインスパッタリング装置の動作
図である。

【図６】インラインスパッタリング装置の第１の従来例
の構成図である。

【図７】インラインスパッタリング装置の第１の従来例
の動作図である。

【図８】インラインスパッタリング装置の第２の従来例
の構成図である。

【符号の説明】

１…チャンバ、２…基板、３…基板カート、４…基板レ
ール、５，６…ターゲット、７…中央ヒータまたは中央
防着板、１０、１０´…シャッタ、１１…シャッタ機構
部、１２…ピニオン、１３…ラック、１４…シリンダ、
１５，１６…拡散防止板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インラインスパッタリング装置におい
   て、そのインラインスパッタリング装置のチャンバ内
   に、（ａ）薄膜が形成される基板と、（ｂ）独立して使
   用可能な複数個のターゲットと、（ｃ）前記ターゲット
   と前記基板との間で移動可能なシャッタと、（ｄ）前記
   ターゲット間に設置される拡散防止板を設け、（ｅ）前
   記シャッタと前記拡散防止板によって前記ターゲットを
   覆うことによりスパッタリングによる汚染を防止するこ
   とを特徴とするインラインスパッタリング装置。