JPH1121665A - 成膜装置およびそのターゲットの交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ターゲットを有するカソードが固定ボルトなど
を用いない簡単な手段で電流導入用プレートに対し電気
的接続状態で固定された構成を有する成膜装置およびそ
のターゲットを迅速に交換できる交換方法の提供。 【解決手段】真空チャンバー１内部の成膜反応室１ａの
内部にリング状の絶縁部材２２を固定する。スパッタリ
ング材料のターゲット１１を有するカソード６を、ター
ゲット１１を成膜対象の基板１２に対向するよう位置さ
せて絶縁部材２２上に載置する。成膜反応室１ａに出入
り可能に設置した電流導入用プレート９を、カソード６
に対し密着状態に接触させて電気的に接続し、カソード
６を絶縁部材２２と電流導入用プレート９とにより挟持
固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング材
料のターゲットから放出されるスパッタ粒子によって基
板の表面に薄膜を生成する成膜装置およびそのターゲッ
トの交換方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の成膜装置は、一般に図６
に示すような構成になっている。すなわち、真空チャン
バー１内部の成膜反応室１ａには、マスフローコントロ
ーラ４からガス導入管７を通じて反応ガス、例えばアル
ゴンガスが導入されるとともに、真空排気パイプ２を介
して成膜反応室１ａに接続された真空排気ポンプ３が駆
動することにより、成膜反応室１ａ内が所定の圧力に調
圧される。この反応ガス雰囲気の成膜反応室１ａ内にお
いて、電源部８から電流導入用プレート９およびバッキ
ングプレート１０を通じてスパッタリング材料のターゲ
ット１１に電圧を印加することより、例えばアルゴンプ
ラズマが生成し、高いエネルギーを有するイオンをター
ゲット１１に入射させることにより、このターゲット１
１からスパッタ粒子を弾き出し、そのスパッタ粒子を、
例えばガラス基板などからなる成膜対象の基板１２に堆
積させることにより、基板１２の表面に薄膜が形成され
ていく。

【０００３】ターゲット１１をバッキングプレート１０
の下面に保持してなるカソード６は、バッキングプレー
ト１０の上面を電流導入用プレート９に密着状態に重ね
合わせて、複数の固定用ボルト１４により電流導入用プ
レート９に固定されている。

【０００４】さらに、電流導入用プレート９の上面中央
部には、内部に電流導入用プレート９への接続線を挿通
させた筒状の支持体１７の下端が直交して固定され、こ
の支持体１７の上部が真空チャンバー１の蓋体１３に対
し貫通して気密に固着されていることにより、電流導入
用プレート９は、支持体１７を介して蓋体１３に吊り下
げ状態に取り付けられている。また、電流導入用プレー
ト９の上面には、マグネトロン方式スパッタリング用の
リング状磁石１８が磁気的に結合状態に取り付けられて
いる。この磁石１８から発生する磁界の作用により、プ
ラズマ密度が向上して成膜レート、つまり単位時間当た
りの成膜量が増大する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記カソード６は、タ
ーゲット１１を一定期間使用した時点で交換する必要が
あり、この種の成膜装置では、稼働率の向上のために、
メンテナンス作業の他に、上記カソード６の交換のため
の作業時間を短縮することが要求されている。しかしな
がら、上記成膜装置ではカソード６の交換に際して煩雑
な作業を要して作業時間が長くなる問題がある。

【０００６】すなわち、カソード６の交換に際しては、
先ず、蓋体１３の真空チャンバー１に対するボルト（図
示せず）などによる固定を解除したのちに、蓋体１３を
アクチエータ（図示せず）により真空チャンバー１から
引き上げ、この蓋体１３に支持体１７を介して吊り下げ
られている電流導入用プレート９およびカソード６を、
２点鎖線で示すように、真空チャンバー１の上方に引き
出す。このアクチエータで吊り下げられている組立体の
複数の固定用ボルト１４を取り外して、ターゲット１１
とバッキングプレート１０とからなるカソード６を電流
導入用プレート９から取り外す。つぎに、新たなターゲ
ット１１をバッキングプレート１０に保持したカソード
６を、電流導入用プレート９に所定の位置決め状態に重
ね合わせ、この位置決め状態を保持しながら複数の固定
用ボルト１４を締め付けることにより、バッキングプレ
ート１０を電流導入用プレート９に固定する手順で行わ
れる。

【０００７】したがって、上記のカソード６の交換方法
では、固定用ボルト１４の取り外しおよび取り付け作業
やバッキングプレート１０の位置決めなどの煩雑な作業
を必要とし、比較的多くの作業時間を要する。しかも、
ターゲット１１が磁性体である場合、カソード６は、磁
石１８の磁気吸引力の作用を受けることから、固定用ボ
ルト１４を取り外しただけでは電流導入用プレート９か
ら取り外すのが困難であり、さらに、煩雑な作業が増え
る。

【０００８】そこで本発明は、上述の問題点を解消し、
ターゲットを有するカソードが固定ボルトなどを用いな
い簡単な手段で電流導入用プレートに対し電気的接続状
態で固定された構成を有する成膜装置およびそのターゲ
ットを迅速に交換できる交換方法を提供することを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の成膜装置は、内部に成膜反応室を有する真
空チャンバーと、前記成膜反応室の内部に固定されたリ
ング状の絶縁部材と、スパッタリング材料のターゲット
を有し、成膜対象の基板に前記ターゲットを対向させて
前記絶縁部材に載置されたカソードと、前記カソードに
対し密着状態に接触して電気的に接続され、前記成膜反
応室に出入り可能に設置された電流導入用プレートとを
備えて構成されている。

【００１０】この成膜装置は、カソードのターゲットに
電流導入用プレートを通じて電圧を印加することによ
り、プラズマが生成され、それによりターゲットから弾
き出されたスパッタ粒子が成膜対象の基板に堆積し、基
板の表面に薄膜が形成される。

【００１１】この成膜装置では、ターゲットを有するカ
ソードが、絶縁部材上に載置されて、この絶縁部材と電
流導入用プレートとによる挟持固定により支持された構
成になっているから、ターゲットの交換に際しては、電
流導入用プレートを真空チャンバーの外部に引き出せ
ば、成膜反応室内においてに絶縁部材上に載置されて残
っているカソードを手作業などにより新たな物と容易に
交換することができる。そのため、従来装置においてカ
ソードを電流導入用プレートに固定していた固定用ボル
トの取り外しおよび取り付けの作業が不要となり、ター
ゲットの交換のための作業時間を大幅に短縮することが
できる。

【００１２】上記発明において、電流導入用プレートに
対し接離自在に接触して磁気的に結合されたマグネトロ
ン方式スパッタリング用磁石を備えた構成とすることが
できる。

【００１３】これにより、磁石の発生する磁界でプラズ
マを閉じ込めるマグネトロン方式のスパッタリングを行
え、プラズマ密度を向上させて成膜レートの増大を図れ
る。この成膜装置では、磁石を備えているが、この磁石
が電流導入用プレートに対し離間可能に設けられている
から、ターゲットが磁性体である場合には、先ず磁石を
電流導入用プレートから離間させておくことにより、電
流導入用プレートをカソードから容易に離間させること
ができ、成膜反応室内において絶縁部材上に載置されて
残っているターゲットを手作業などにより新たな物と容
易に交換することができる。

【００１４】本発明の成膜装置のターゲットの交換方法
は、非磁性体の使用済みターゲットを有するカソードか
ら電流導入用プレートを離して成膜反応室の外部に引き
出す工程と、前記成膜反応室内の絶縁部材に載置されて
いる前記カソードを前記成膜反応室の外部に取り出す工
程と、新たなターゲットを有するカソードを前記絶縁部
材上に載置する工程と、前記電流導入用プレートを前記
カソードに密着状態に接触させる工程とを有している。

【００１５】これにより、ターゲットを有するカソード
の交換を容易に、且つ迅速に行うことができる。

【００１６】本発明の成膜装置のターゲットの他の交換
方法は、磁石を電流導入用プレートから離間させる工程
と、磁性体の使用済みターゲットを有するカソードから
前記電流導入用プレートを離して成膜反応室の外部に引
き出す工程と、前記成膜反応室内の絶縁部材に載置され
ているカソードを前記成膜反応室の外部に取り出す工程
と、新たなターゲットを有するカソードを前記絶縁部材
上に載置する工程と、前記電流導入用プレートを前記タ
ーゲットに密着状態に接触させる工程と、前記磁石を前
記電流導入用プレートに接触させる工程とを有してい
る。

【００１７】これにより、磁性体のターゲットであって
も、このターゲットを有するカソードの交換を容易に、
且つ迅速に行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の一実施の形態に係る成膜装置を示す概略縦断面図で、
同図において、図６と同一若しくは同等のものには同一
の符号を付してある。この成膜装置が図６の装置と相違
するのは、バッキングプレート１０にターゲット１１を
保持したカソード６の支持構造のみであが、その他の構
成について補足説明すると、成膜対象の基板１２は、基
板ホルダー１９に取り付けられて成膜反応室１ａ内に設
置され、一般に移動可能になっている基板ホルダー１９
によってスパッタリング材料である平板状のターゲット
１１に対向するよう位置決めされる。

【００１９】この実施の形態では、非磁性体のターゲッ
ト１１を用いる場合を例示してある。真空チャンバー１
の内周壁面には円板状のカソード支持部材２０が嵌め込
み固定されており、このカソード支持部材２０は、その
外径が真空チャンバー１の内径にほぼ等しく設定され、
中央部にターゲット１１から放出されるスパッタ粒子を
通過させるための開口部２１が設けられている。また、
カソード支持部材２０の取付高さは、基板１２に対して
ターゲット１１を最も適切な離間距離で保持できる位置
に設定されている。

【００２０】カソード支持部材２０における開口部２１
の周縁部上面には、図３に示すように、リング形状とな
った絶縁部材２２が載置固定されている。この絶縁部材
２２は、図３に明示するように、バッキングプレート１
０の径とほぼ等しい外径を有し、且つ内径がターゲット
１１を隙間を存して挿入させることのできる値に設定さ
れている。カソード６は、ターゲット１１を絶縁部材２
２の内部に挿入させてバッキングプレート１０を絶縁部
材２２上に載置して設置される。また、バッキングプレ
ート１０は、従来装置のように固定用ボルト１４により
電流導入用プレート９に接合されずに、電流導入用プレ
ート９が電気的接続状態に上方から密着されているだけ
である。すなわち、蓋体１３が真空チャンバー１に対し
気密状態に連結されて施蓋した状態では、電流導入用プ
レート９が蓋体１３により支持体１７を介してバッキン
グプレート１０に押し付けられるようになっている。そ
れにより、カソード６は、絶縁部材２２と電流導入用プ
レート９とにより挟持固定されている。

【００２１】つぎに、上記成膜装置における成膜動作に
ついて簡単に説明する。真空チャンバー１内部の成膜反
応室１ａには、マスフローコントローラ４からガス導入
管７を通じて反応ガス、例えばアルゴンガスが導入され
るとともに、真空排気パイプ２を通じて成膜反応室１ａ
に接続された真空排気ポンプ３が駆動されることによ
り、成膜反応室１ａ内が所定の圧力に調圧される。この
反応ガス雰囲気の成膜反応室１ａ内において、電源部８
から電流導入用プレート９およびバッキングプレート１
０を通じてスパッタリング材料のターゲット１１に電圧
を印加することより、例えばアルゴンプラズマが生成さ
れ、高いエネルギーを有するイオンをターゲット１１に
入射させることにより、このターゲット１１からスパッ
タ粒子を弾き出され、そのスパッタ粒子を成膜対象の基
板１２に堆積させることにより、基板１２の表面に薄膜
が形成されていく。上記のスパッタリングは、磁石１８
から発生する磁界でプラズマを閉じ込めるマグネトロン
方式のスパッタリングであり、プラズマ密度を向上させ
て成膜レートの増大を図れる。

【００２２】続いて、上記成膜装置に備えているターゲ
ット１１の交換方法について、図２を参照しながら説明
する。ターゲーット１１の交換に際して、先ず、真空チ
ャンバー１内に窒素を導入して成膜反応室１ａを大気圧
とする。これにより、つぎの蓋体１３を真空チャンバー
１から取り外す作業を容易に行えるようになる。つぎ
に、蓋体１３の真空チャンバー１に対するボルトなどに
よる固定を解除したのちに、蓋体１３をアクチエータに
より引き上げて、図２に示すように、蓋体１３に支持体
１７を介して吊り下げている電流導入用プレート９を真
空チャンバー１の上方に引き出す。このとき、カソード
６は、ターゲット１１が非磁性体であって磁石１８の磁
気吸引力の作用を受けないから、電流導入用プレート９
はバッキングプレート１０から円滑に離れる。このと
き、成膜反応室１ａには、使用済みのターゲット１１と
これを保持するバッキングプレート１０からなるカソー
ド６が絶縁部材２２上に載置された状態で残存する。

【００２３】図２に示すように、電流導入用プレート９
が成膜反応室１ａの外部に引き出された状態において、
蓋体１３を保持するアクチエータが水平軸回りに約９０
°回動する。それにより、電流導入用プレート９は真空
チャンバー１の上方位置から側方へ待避され、つぎの作
業を容易に行える状態となる。続いて、作業員は、成膜
反応室１ａに残存するカソード６を手作業により取り出
して、別途用意していた新たなターゲット１１を有する
カソード６を、２点鎖線矢印で示すように絶縁部材２２
上に載置する。

【００２４】つぎに、アクチエータは、上述とは反対方
向に９０°回動したのちに下降して、電流導入用プレー
ト９をバッキングプレート１０に接触させ、さらに、下
降して蓋体１３を真空チャンバー１の開口に対し密閉す
る状態に押し付ける。このとき、電流導入用プレート９
はバッキングプレート１０に対し密着するよう押し付け
られる。この状態において、ボルトなどの固定手段によ
り蓋体１３が真空チャンバー１に固定されると、カソー
ド６が絶縁部材２２と電流導入用プレート９とにより挟
持固定され、ターゲット１１の交換が終了する。

【００２５】上記のターゲット１１の交換方法では、蓋
体１３を引き上げることにより、電流導入用プレート９
が蓋体１３と一体となってカソード６のバッキングプレ
ート１０から離れるから、絶縁部材２２上に載置されて
残っているカソード６を手作業によりそのまま新たな物
と交換するだけである。したがって、従来のような固定
用ボルトの取り外しおよび取り付けの作業が不要とな
り、ターゲット１１の交換のための作業時間を大幅に短
縮することができる。

【００２６】図４は本発明の他の実施の形態に係る成膜
装置を示す概略縦断面図で、同図において、図１と同一
若しくは同等のものには同一の符号を付してその説明を
省略する。この実施の形態では、ターゲット１１として
磁性体のものを用いる場合を例示してあり、それに伴っ
て、磁性体のターゲット１１に対し磁気吸引力を作用さ
せる磁石１８は、図１のように電流導入用プレート９に
固着されずに、その下面を電流導入用プレート９に押し
付けられているだけである。さらに、磁石１８は、スラ
イド軸受２３を介して蓋体１３に気密状態を保持しなが
ら上下動自在に取り付けられた可動杆２４の下端に固着
されている。したがって、磁石１８は、真空チャンバー
１の外部から可動杆２４を操作することにより、可動杆
２４と一体に支持体１７に沿って上下動される。なお、
この成膜装置おける成膜動作は、図１の装置と同様であ
るので、その説明を省略する。

【００２７】つぎに、上記成膜装置に備えているターゲ
ット１１の交換方法について、図５を参照しながら説明
する。ターゲーット１１の交換に際して、先ず、真空チ
ャンバー１内に窒素を導入して成膜反応室１ａを大気圧
とするとともに、真空チャンバー１の外部において、可
動杆２４の上端部を把持して図５に矢印で示すように引
き上げ、磁石１８を、電流導入用プレート９から離間さ
せて、磁性体のターゲット１１に対し磁気吸引力が作用
しない位置まで引き上げる。続いて、蓋体１３の真空チ
ャンバー１に対するボルトなどによる固定を解除したの
ちに、蓋体１３をアクチエータにより引き上げて、図５
に示すように、蓋体１３に支持体１７を介して吊り下げ
ている電流導入用プレート９を真空チャンバー１の上方
に引き出す。このとき、上述のように磁石１８が予めタ
ーゲット１１に対し磁気吸引力が作用しない位置に離間
されているから、電流導入用プレート９はバッキングプ
レート１０から円滑に離れる。

【００２８】成膜反応室１ａには、使用済みのターゲッ
ト１１とこれを保持するバッキングプレート１０からな
るカソード６が絶縁部材２２上に載置された状態で残存
しているので、このカソード６を、上述と同様にして新
たなターゲット１１を備えたカソード６と交換する。そ
ののちに、アクチエータの作動により電流導入用プレー
ト９をバッキングプレート１０に密着状態に押し付け、
蓋体１３を真空チャンバー１に固定したのちに、可動杆
２４を真空チャンバー１の外部から操作して押し下げ、
磁石１８を電流導入用プレート９に接触させると、ター
ゲット１１の交換が終了する。このターゲット１１の交
換方法では、ターゲット１１が磁性体で、且つ磁石１８
を備えた構成においても、ターゲット１１を容易に、且
つ迅速に交換することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の成膜装置によれ
ば、ターゲットを有するカソードを、真空チャンバーの
成膜反応室の内壁面に取り付けた絶縁部材上に載置し
て、この絶縁部材と電流導入用プレートとにより挟持固
定して支持する構成としたので、ターゲットの交換に際
しては、電流導入用プレートを真空チャンバーの外部に
引き出せば、成膜反応室内においてに絶縁部材上に載置
されて残っているカソードを手作業などにより新たな物
と容易に交換することができ、固定用ボルトの取り外し
および取り付けなどの作業が不要となることから、ター
ゲットの交換のための作業時間を大幅に短縮することが
できる。

【００３０】本発明の成膜装置のターゲットの交換方法
によれば、ターゲットが非磁性体または磁性体のいずれ
であっても、このターゲットを有するカソードの交換を
容易に、且つ迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る成膜装置を示す概
略縦断面図。

【図２】同上装置におけるターゲットを交換する過程を
示す概略縦断面図。

【図３】同上装置における要部構成の分解斜視図。

【図４】本発明の他の実施の形態に係る成膜装置を示す
概略縦断面図。

【図５】同上装置におけるターゲットを交換する過程を
示す概略縦断面図。

【図６】従来の成膜装置の概略縦断面図。

【符号の説明】

１ 真空チャンバー １ａ 成膜反応室 ６ カソード ９ 電流導入プレート １１ ターゲット １２ 基板 １８ 磁石 ２２ 絶縁部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に成膜反応室を有する真空チャンバ
   ーと、 前記成膜反応室の内部に固定されたリング状の絶縁部材
   と、 スパッタリング材料のターゲットを有し、成膜対象の基
   板に前記ターゲットを対向させて前記絶縁部材に載置さ
   れたカソードと、 前記カソードに対し密着状態に接触して電気的に接続さ
   れ、前記成膜反応室に出入り可能に設置された電流導入
   用プレートとを備えてなることを特徴とする成膜装置。
2. 【請求項２】 電流導入用プレートに対し接離自在に接
   触して磁気的に結合されたマグネトロン方式スパッタリ
   ング用磁石を備えている請求項１に記載の成膜装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の成膜装置のターゲット
   の交換方法であって、 非磁性体の使用済みターゲットを有するカソードから電
   流導入用プレートを離して成膜反応室の外部に引き出す
   工程と、 前記成膜反応室内の絶縁部材に載置されている前記カソ
   ードを前記成膜反応室の外部に取り出す工程と、 新たなターゲットを有するカソードを前記絶縁部材上に
   載置する工程と、 前記電流導入用プレートを前記カソードに密着状態に接
   触させる工程とを有することを特徴とする成膜装置のタ
   ーゲットの交換方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の成膜装置のターゲット
   の交換方法であって、 磁石を電流導入用プレートから離間させる工程と、 磁性体の使用済みターゲットを有するカソードから前記
   電流導入用プレートを離して成膜反応室の外部に引き出
   す工程と、 前記成膜反応室内の絶縁部材に載置されているカソード
   を前記成膜反応室の外部に取り出す工程と、 新たなターゲットを有するカソードを前記絶縁部材上に
   載置する工程と、 前記電流導入用プレートを前記ターゲットに密着状態に
   接触させる工程と、 前記磁石を前記電流導入用プレートに接触させる工程と
   を有することを特徴とする成膜装置のターゲットの交換
   方法。