JPH11106917A - 基板ホルダー及びこの基板ホルダーを有するスパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、任意の形状の基板を保持できる基
板ホルダー及び任意の形状の基板を保持できる基板ホル
ダーを有するスパッタリング装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 任意の形状の基板の表面に薄膜を形成す
るための基板ホルダー２０であって、本体部２１と、こ
の本体部に載置される基板２３をこの本体部に対して固
定するための固定手段２２、２６と、を含んでいる、基
板ホルダー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を固定保持す
るための基板ホルダー及びスパッタリング装置内にてス
パッタリングすべき基板を固定保持するための基板ホル
ダーを有する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、例えばガラス製，プラスチック製
等の半導体基板の表面に薄膜を形成する場合、高融点材
料や合金の薄膜が容易に形成できるという利点から、ス
パッタリング法が広く採用されている。このようなスパ
ッタリング法による基板への薄膜形成は、例えば図７に
示す構成の静止対向型マグネトロンスパッタリング装置
によって行なわれる。

【０００３】図７において、スパッタリング装置１は、
真空排気口２ａ及び放電用ガス導入口２ｂを備えたチャ
ンバー２と、このチャンバー２の上端に設けられたカソ
ード電極３と、このカソード電極３の下方に設けられた
基板載置台４と、カソード電極３と基板載置台４との間
に配設されたシャッタ５と、を含んでいる。

【０００４】上記カソード電極３は、チャンバー２に対
して絶縁材３ａを介して取り付けられると共に、直流ま
たは交流電源６に接続されている。さらに、カソード電
極３の下面には、スパッタされる材料であるターゲット
７が取り付けられると共に、このターゲット７の裏側
（上側）には、マグネトロン放電用の磁気回路８が設け
られている。

【０００５】上記基板載置台４は、スパッタリング装置
１のチャンバー２内にて、その上面が上記ターゲット７
に対向するように配設されており、その上面にスパッタ
リングされるべき基板９が載置されるようになってい
る。さらに、基板９の表面には、パターン形成用の穴を
備えたマスク（図示せず）が載置される。

【０００６】上記シャッタ５は、ターゲット７表面の不
純物を取除き且つ放電が安定するまでの予備スパッタリ
ングのためのものであり、スパッタリング開始から所定
時間の間、ターゲット７と基板載置台４との間に挿入さ
れると共に、その後は図７にて矢印Ａで示すように、図
示しない駆動手段によって退避されるようになってい
る。

【０００７】このような構成のスパッタリング装置１に
よれば、基板９のスパッタリングは以下のようにして行
なわれる。即ち、先づチャンバー２の内部が真空排気口
２ａから図示しない真空ポンプにより、高真空（〜１０
^-7Ｔｏｒｒ程度）まで真空排気された後、ガス導入口２
ｂからＡｒ等の放電ガスがチャンバー２内に導入され、
１０^-3乃至１０^-2Ｔｏｒｒ程度の圧力に保持される。こ
の状態から、ターゲット７が取り付けられたカソード電
極３に対して電源６から、負の電圧が印加されることに
より、この電圧による電場と磁気回路８による磁場との
相互作用によってマグネトロン放電が発生する。これに
より、ターゲット７のエロージョン領域７ａがスパッタ
されることになる。

【０００８】ここで、所定時間経過までは予備スパッタ
リングとして、ターゲット７の表面の不純物が取除かれ
る。この際、シャッタ５がターゲット７と基板載置台４
との間に挿入されていることにより、不純物を含むスパ
ッタ粒子が半導体基板９上に付着するようなことはな
い。そして、所定時間経過後に、シャッタ５が退避され
ることにより、ターゲット７のエロージョン領域７ａか
ら放出されたスパッタ粒子が、パターン形成用のマスク
の穴を通って、基板載置台４上の半導体基板９の表面に
達し、半導体基板９の表面に薄膜が形成されることにな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えばコン
パクトディスク等の光ディスクは、プラスチックから成
る基板の表面に、スパッタリング装置により金属薄膜を
形成することにより構成されており、このスパッタリン
グ装置は、基板載置台上に基板を保持するために、円形
のディスク基板を保持するために形成されたキャディ
（図示せず）が基板載置台上に設けられており、このキ
ャディを介して基板を保持するようになっている。しか
しながら、このような光ディスク製造用のスパッタリン
グ装置においては、長方形等の任意の形状の基板、例え
ば顕微鏡用スライドをスパッタしようとしても、上記キ
ャディによっては保持することができないという問題が
あった。

【００１０】本発明は、以上の点に鑑み、任意の形状の
基板を保持できる基板ホルダー及び任意の形状の基板を
保持できる基板ホルダーを有するスパッタリング装置を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、任意の形状の基板の表面に薄膜を形成するための
基板ホルダーであって、本体部と、この本体部に載置さ
れる基板をこの本体部に対して固定するための固定手段
と、を含んでいることを特徴とする、基板ホルダーによ
り、達成される。

【００１２】上記構成によれば、本体部に対して、薄膜
を形成すべき任意の形状の基板が固定手段により固定さ
れることにより、固定手段、基板及び本体部が一体化さ
れる。そして、この一体化された基板ホルダーと基板
が、基板に薄膜を形成する装置に取り付けられる。この
状態から、基板ホルダーに保持された基板の表面に、薄
膜が形成されることになる。

【００１３】ここで、上記基板は、基板ホルダーの本体
部と固定手段の間に挟持され、固定されることになると
共に、本体部が薄膜形成装置内に取り付けられる。した
がって、従来の薄膜形成装置を利用して、任意の形状の
基板の表面に薄膜を形成することができる。

【００１４】上記目的は、本発明によれば、任意の形状
の基板の表面に薄膜を形成するための基板ホルダーを有
するスパッタリング装置であって、本体部と、この本体
部に載置される基板をこの本体部に対して固定するため
の固定手段と、を備えている基板ホルダーを有するスパ
ッタリング装置により、達成される。

【００１５】上記構成によれば、スパッタリング装置内
に取り付けられる本体部にスパッタすべき任意の形状の
基板が固定手段により固定されることにより、固定手
段、基板及び本体部が一体化される。そして、この一体
化された基板ホルダーと基板が、スパッタリング装置内
に取り付けられる。この状態から、基板ホルダーに保持
された基板の表面に、スパッタリング装置により、スパ
ッタ粒子が堆積して、薄膜が形成されることになる。

【００１６】ここで、上記基板は、基板ホルダーの本体
部と固定手段の間に挟持され、固定されることになると
共に、本体部がスパッタリング装置内に取り付けられ
る。したがって、従来のスパッタリング装置を利用し
て、任意の形状の基板の表面に薄膜を形成することがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図６を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【００１８】図１は、本発明を適用した基板ホルダーを
組み込んだスパッタリング装置の一実施形態の構成を示
している。図１において、スパッタリング装置１０は、
例えば、光ディスク製造用のスパッタリング装置であっ
て、真空排気口１１ａ及び放電用ガス導入口１１ｂを備
えたチャンバー１１と、このチャンバー１１の上端に設
けられたカソード電極１２と、このカソード電極１２の
下方に設けられた基板載置台１３と、カソード電極１２
と基板載置台１３との間に配設されたシャッタ１４と、
基板載置台１３上に載置された本発明により構成された
基板ホルダー２０と、を含んでおり、例えば、静止対向
型マグネトロンスパッタリング装置として構成されてい
る。

【００１９】上記カソード電極１２は、チャンバー１１
に対して絶縁材１２ａを介して取り付けられると共に、
直流または交流電源１５に接続されている。さらに、カ
ソード電極１２の下面には、スパッタされる材料である
ターゲット１６が取り付けられると共に、このターゲッ
ト１６の裏側（上側）には、マグネトロン放電用の磁気
回路１７が設けられている。

【００２０】上記基板載置台１３は、スパッタリング装
置１０のチャンバー１１内にて、その上面が上記ターゲ
ット１６に対向するように配設されている。

【００２１】上記シャッタ１４は、ターゲット１６表面
の不純物を取除き且つ放電が安定するまでの予備スパッ
タリングのためのものであり、スパッタリング開始から
所定時間の間、ターゲット１６と基板載置台１３との間
に挿入されると共に、その後は図１にて矢印Ａで示すよ
うに、図示しない駆動手段によって退避されるようにな
っている。

【００２２】以上の構成は、図７に示した従来のスパッ
タリング装置１とほぼ同様の構成であるが、本発明実施
形態においては、基板載置台１３の上面に、スパッタリ
ングされるべき基板を保持した基板ホルダー２０が載置
されるようになっている。

【００２３】この基板ホルダー２０は、図２及び図３に
示すように、構成されている。図２及び図３において、
基板ホルダー２０は、本体部である円形プレート２１
と、この円形プレートの上面に対して押圧して固定され
る固定手段である圧力プレート２２と、円形プレート２
１と圧力プレート２２の間で、スパッタすべき基板２３
（図示の場合、長方形の顕微鏡用スライド）の表面に圧
接されるマスク２４と、を含んでいる。

【００２４】上記円形プレート２１は、例えばアルミニ
ウム製の円形プレートであって、外周縁の領域にて、例
えばコンパクトディスク等の光ディスク用のディスク基
板と同じ外形、即ち直径及び厚さを有している。これに
より、円形プレート２１は、光ディスク製造用のスパッ
タリング装置１０の基板載置台１３の上面に対して、デ
ィスク保持リング２５により、キャディにクランプさ
れ、保持され得ることになる。

【００２５】さらに、円形プレート２１は、図４に示す
ように、その上面に植設された圧力プレート２２の位置
決め用の複数本（図示の場合、４本）の位置決めピン２
１ａと、圧力プレート２２の固定用の複数個（図示の場
合、６個）のネジ穴２１ｂを備えている。また、円形プ
レート２１は、図４に示すように、中央下面に凹部２１
ｃを備えている。この凹部２１ｃは、キャディのスピン
ドルが当たらないようにするためのものである。

【００２６】上記圧力プレート２２は、例えばアルミニ
ウム製の長方形のプレートであって、保持すべき基板２
３及びマスク２４より一回り大きく形成されていると共
に、図５に示すように、内側に基板２３よりやや小さい
（図示の場合、長手方向にのみ基板２３より短い）穴２
２ａを有している。これにより、圧力プレート２２は、
基板２３の周縁部を円形プレート２１に向かって押圧し
て、挟持するようになっている。

【００２７】さらに、圧力プレート２２は、円形プレー
ト２１上にて所定位置に位置決めするための位置決め穴
２２ｂと、締付け部材である固定ネジ２６のための貫通
穴２２ｃを備えている。位置決め穴２２ｂは、円形プレ
ート２１の位置決めピン２１ａに対応して、また貫通穴
２２ｃは、円形プレート２１のネジ穴２１ｂに対応し
て、配設されている。

【００２８】上記マスク２４は、例えば金属薄膜シート
により、非常に薄く形成されており、図６に示すよう
に、所定形状の穴２４ａを備えている。

【００２９】本発明の実施の形態による基板ホルダー２
０を備えたスパッタリング装置１０は、以上のように構
成されており、基板２３のスパッタリングは以下のよう
にして行なわれる。

【００３０】先づ、長方形の基板２３が、円形プレート
２１の上面の中央（図２の点線図示位置）に載置され、
その上にマスク２４が載置される。そして、さらにその
上から、圧力プレート２２が、その位置決め用穴２２ｂ
に、円形プレート２１の位置決めピン２１ａが挿入され
ることにより、円形プレート２１の上面に位置決めされ
且つ載置される。この状態から、圧力プレート２２の各
貫通穴２２ｃに対して、それぞれ固定ネジ２６が螺合さ
れ、締め付けられることにより、圧力プレート２２が、
円形プレート２１の表面に対して、基板２３及びマスク
２４を押し付ける。この場合、圧力プレート２２は、各
固定ネジ２６が均一に締め付けられることにより、全面
に亘って、均一な押圧力で基板及びマスク２４を押し付
けることになる。尚、各固定ネジ２６の締付力を適宜に
調整することにより、圧力プレート２２の所望の押圧力
が得られることになる。このようにして、基板２３及び
マスク２４が一体化された基板ホルダー２０が、スパッ
タリング装置１０のチャンバー１１内にて、基板載置台
１３上のキャディ（図示せず）に取り付けられる。

【００３１】続いて、チャンバー１１の内部が真空排気
口１１ａから図示しない真空ポンプにより、高真空（〜
１０^-7Ｔｏｒｒ程度）まで真空排気された後、ガス導入
口１１ｂからＡｒ等の放電ガスがチャンバー１１内に導
入され、１０^-3乃至１０^-2Ｔｏｒｒ程度の圧力に保持さ
れる。この状態から、ターゲット１６が取り付けられた
カソード電極１２に対して電源１５から、負の電圧が印
加されることにより、この電圧による電場と磁気回路１
７による磁場との相互作用によってマグネトロン放電が
発生する。これにより、ターゲット１６のエロージョン
領域１６ａがスパッタされることになる。

【００３２】ここで、所定時間経過までは予備スパッタ
リングとして、ターゲット１６の表面の不純物が取除か
れる。この際、シャッタ１４がターゲット１６と基板載
置台１３との間に挿入されていることにより、不純物を
含むスパッタ粒子が半導体基板２３上に付着するような
ことはない。そして、所定時間経過後に、シャッタ１４
が退避されることにより、ターゲット１６のエロージョ
ン領域１６ａから放出されたスパッタ粒子が、基板ホル
ダー２０の圧力プレート２２の穴２２ａを介して、パタ
ーン形成用のマスク２３の穴２３ａを通って、円形プレ
ート２１上の基板２３の表面に達し、基板２３の表面
に、マスク２４の穴２４ａに対応したパターンの薄膜が
形成されることになる。

【００３３】この場合、光ディスク製造用のスパッタリ
ング装置１０を利用して、チャンバー１１内の基板載置
台１３上に備えられたディスク基板保持用のキャディに
よって、基板ホルダー２０の円形プレート２１の外周縁
を保持することにより、基板２３がマスク２４と共に、
上記チャンバー１１の基板載置台１３上に保持されるこ
とになる。従って、既設の光ディスク製造用のスパッタ
リング装置１０を有効利用することにより、円形のディ
スク基板とは異なる形状である長方形の基板２３のスパ
ッタリングが行なわれ得ることになる。

【００３４】以上述べたように、本実施の形態によれ
ば、任意の形状の基板２３及びパターン形成用のマスク
２４が、基板ホルダー２０の円形プレート２１及び圧力
プレート２２の間に挟持され、固定保持されることにな
ると共に、円形プレート２１がスパッタリング装置１０
のチャンバー１１内に取り付けられるので、従来の光デ
ィスク用基板と同様に取り扱うことにより、光ディスク
製造用のスパッタリング装置を利用して、任意の形状の
基板のスパッタリングを行なうことができる。

【００３５】尚、上述した実施形態においては、基板２
３は、長方形の形状を有しているが、これに限らず、他
の任意の形状であってもよいことは明らかである。この
場合、基板の形状や大きさに対応して、基板ホルダー２
０の円形プレート２１及び圧力プレート２２の固定ネジ
２６のネジ止め箇所及び位置決めピン２１ａによる位置
決め箇所は、適宜に移動すればよい。

【００３６】また、上述した実施形態においては、スパ
ッタリング装置２０が、静止対向型マグネトロンスパッ
タリング装置として構成されているが、これに限らず、
他の型式のスパッタリング装置であっても、基板載置台
を備えていれば、本発明を適用し得ることは明らかであ
る。

【００３７】

【発明の効果】かくして、本発明によれば、任意の形状
の基板を保持できる基板ホルダー及び任意の形状の基板
を保持できる基板ホルダーを有するスパッタリング装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基板ホルダーの一実施形態を備え
たスパッタリング装置の全体構成を示す概略断面図であ
る。

【図２】図１における基板ホルダーの一実施形態を示す
分解斜視図である。

【図３】図２の基板ホルダーの（Ａ）側面図及び（Ｂ）
平面図である。

【図４】図２の基板ホルダーにおける円形プレートの
（Ａ）側面図及び（Ｂ）平面図である。

【図５】図２の基板ホルダーにおける圧力プレートの
（Ａ）側面図及び（Ｂ）平面図である。

【図６】図２の基板ホルダーにおけるマスクの平面図で
ある。

【図７】従来のスパッタリング装置の一例の構成を示す
概略斜視図である。

【符号の説明】

１０・・・スパッタリング装置、１１・・・チャンバ
ー、１２・・・カソード電極、１３・・・基板載置台、
１４・・・シャッタ、１５・・・電源、１６・・・ター
ゲット、１７・・・磁気回路、２０・・・基板ホルダ
ー、２１・・・円形プレート、２２・・・圧力プレー
ト、２３・・・基板、２４・・・マスク、２５・・・デ
ィスク保持リング、２６・・・固定ネジ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意の形状の基板の表面に薄膜を形成す
   るための基板ホルダーであって、 本体部と、 この本体部に載置される基板をこの本体部に対して固定
   するための固定手段と、を含んでいることを特徴とす
   る、基板ホルダー。
2. 【請求項２】 上記本体部が円形プレートであって、且
   つ少なくとも外周縁の領域にて、光ディスク用のディス
   ク基板と同じ外形を有しており、この円形プレートがこ
   の光ディスク基板の代わりに取り付けられることを特徴
   とする、請求項１に記載の基板ホルダー。
3. 【請求項３】 上記固定手段が、固定部材と締付け部材
   よりなり、この固定部材が上記本体部に対して締付け部
   材により固定されると共に、この締付け部材の締付け力
   を調整することにより、この固定部材の上記本体部に対
   する固定力が調整されることを特徴とする、請求項１に
   記載の基板ホルダー。
4. 【請求項４】 任意の形状の基板の表面に薄膜を形成す
   るための基板ホルダーを有するスパッタリング装置であ
   って、 本体部と、 この本体部に載置される基板をこの本体部に対して固定
   するための固定手段と、を備えている基板ホルダーを有
   するスパッタリング装置。