(57)【要約】【課題】真空チャンバを大気に曝すことなく、また、ターゲット冷却用の冷却水を飛散させることなく、短時間で磁石の交換、調整が可能なスパッタリング装置を提供する。【解決手段】ターゲット２の冷却機構を内蔵したバッキングプレート４の一面側に取り付けベース１８と側壁２５からなる磁石収納容器を配置し、他面側に真空チャンバ２を配置し、側壁２５とバッキングプレート４とを着脱可能に真空チャンバ２に固定し、さらに、取り付けベース１８は側壁２５に着脱可能に固定し、取り付けベース１８に開閉機構５を取り付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットの冷却機構を内蔵するバッキングプレートと、
前記バッキングプレートの一面側に設けられ、磁石を収納した磁石収納容器と、
前記バッキングプレートの他面に固着されたターゲットと、該ターゲットと対向して配置された被処理基板を収納した真空チャンバと、
前記真空チャンバを閉じた状態で、前記磁石収納容器を開閉しうる開閉機構と、
前記磁石収納容器とバッキングプレートとターゲットとを一体で移動させて真空チャンバを開閉する開閉機構と、
を有することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
ターゲットの冷却機構を内蔵するバッキングプレートと、
前記バッキングプレートの一面側に設けられ、磁石を収納した磁石収納容器と、
前記バッキングプレートの他面に固着されたターゲットと、該ターゲットと対向して配置された被処理基板を収納した真空チャンバと、
前記真空チャンバを閉じた状態で、前記磁石収納容器を開閉し、且つ、前記磁石収納容器とバッキングプレートとターゲットとを一体で移動させて真空チャンバを開閉する開閉機構と、
を有することを特徴とするスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスや電子デバイスの製造工程において、真空中でシリコンなどの半導体や金属、ガラス、セラミック、プラスチック等の基板上に薄膜を成膜するスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスや電子デバイスは、デバイス性能の向上に伴い、中枢となる材料に複雑な合金や化合物、混合物が用いられるようになってきている。そのような材料からなる薄膜の成膜方法の一つとしてスパッタリング法が挙げられ、特許文献１，２には基板上に薄膜を成膜するためのスパッタリング装置が開示されている。
【０００３】
図５は特許文献１に開示された装置であり、表面にターゲット５９を保持し、裏面に水冷用のジャケット５４ａを掘り込んだバッキングプレート本体５４に、裏面より蓋５４ｂをして、該ジャケット５４ａ内に冷却水５４ｃを通水する構造となっている。バッキングプレート本体５４の裏面には、マグネトロンスパッタ用の磁石５５を保持する磁石室５６が配置され、該磁石室５６は気密で排気できる構造となっている。
【０００４】
しかしながら、図５の装置では磁石５５の交換作業を行う際に、ネジなどの固定手段でバッキングプレート本体５４に固定された磁石室５６をその都度取り外さねばならず、作業に長時間を要するという問題があった。
【０００５】
一方、特許文献２に記載された装置は、図６に示すように、磁石１の取り付けベース１８に開閉機構５が取り付けられ、取り付けベース１８と側壁２５とで磁石収納容器が構成され、内部に磁石１が配置されている。該装置は、開閉機構５を開閉軸１７を中心に回転させることで、図７に示すように、磁石収納容器とバッキングプレート４とターゲット２と一体で移動させることができ、図８に示すように収納容器を開放して磁石１の交換を行うことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１３２７７４号公報
【特許文献２】米国特許第７３７１２８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６に示した装置においても、図７に示すように磁石１を交換する際には、真空チャンバ３が開放されるため、該真空チャンバ３内を大気圧までベントしなければならない。また、図８に示すように、磁石収納容器内に循環されているターゲット冷却用の冷却水６を抜き、ターゲット２とバッキングプレート本体４を外さなければならない。さらに、作業後はターゲット２を取り付け、冷却水６を注入し、真空チャンバ３内を排気しなければならず、作業開始から作業前の環境に戻すまでに長時間を要していた。さらにまた、磁石収納容器の開放時には周囲に冷却水６が飛散してしまうという問題もあった。
【０００８】
本発明の課題は、真空チャンバを大気に曝すことなく、また、冷却水を飛散させることなく、短時間で磁石の交換、調整が可能なスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１は、ターゲットの冷却機構を内蔵するバッキングプレートと、
前記バッキングプレートの一面側に設けられ、磁石を収納した磁石収納容器と、
前記バッキングプレートの他面に固着されたターゲットと、該ターゲットと対向して配置された被処理基板を収納した真空チャンバと、
前記真空チャンバを閉じた状態で、前記磁石収納容器を開閉しうる開閉機構と、
前記磁石収納容器とバッキングプレートとターゲットとを一体で移動させて真空チャンバを開閉する開閉機構と、
を有することを特徴とするである。
【００１０】
本発明の第２は、ターゲットの冷却機構を内蔵するバッキングプレートと、
前記バッキングプレートの一面側に設けられ、磁石を収納した磁石収納容器と、
前記バッキングプレートの他面に固着されたターゲットと、該ターゲットと対向して配置された被処理基板を収納した真空チャンバと、
前記真空チャンバを閉じた状態で、前記磁石収納容器を開閉し、且つ、前記磁石収納容器とバッキングプレートとターゲットとを一体で移動させて真空チャンバを開閉する開閉機構と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁石収納容器の開閉と真空チャンバの開閉を異なる位置で行うことにより、磁石収納容器の開閉と真空チャンバの開閉を独立して行うことができる。よって、磁石の交換、調整の際には真空チャンバ内を大気に曝す必要がなく、短時間で作業を行うことができる。また、バッキングプレート内に冷却機構を内蔵させたことにより、磁石の交換、調整の際に磁石収納容器内から冷却水を抜かずに作業を行うことができ、周囲に冷却水を飛散させる恐れもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明のスパッタリング装置について好ましい実施形態を挙げて詳細に説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、本発明のスパッタリング装置の一実施形態の構成を示す概略断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）とは異なる位置での部分概略断面図である。
【００１４】
本発明のスパッタリング装置は、バッキングプレート４と、磁石収納容器と、真空チャンバ３と、磁石収納容器及び真空チャンバ３の開閉機構５を備えている。バッキングプレート４は、ターゲット２を冷却するための冷却機構を内蔵しており、本例においては、冷却水入口６ａ、６ｂを介してバッキングプレート４内に形成された水路に冷却水６が導入され、循環される機構となっている。このバッキングプレート４の一面側には、側壁２５を介して磁石１の取り付けベース１８が取り付けられ、磁石収納容器が構成されて内部に磁石１が配置されている。磁石１は磁石回転駆動部２０によって回転可能となっている。また、バッキングプレート４の他面側には真空チャンバ３が配置され、バッキングプレート４が真空チャンバ２の蓋を兼ねた構造となっている。真空チャンバ２内にはバッキングプレート４に固着されたターゲット２と、該ターゲット２に対向する被処理基板２３が配置されている。尚、被処理基板２３は不図示のホルダーに固定されている。
【００１５】
本例においては、図１（ａ）に示すように、取り付けベース１８は締結ネジ１９によって磁石収納容器の側壁２５に着脱可能に取り付けられている。また、図１（ｂ）に示すように、側壁２５とバッキングプレート４とは締結ネジ２１によって真空チャンバ３に着脱可能に取り付けられている。さらに、バッキングプレート４は磁石収納容器の側壁２５に締結ネジ２２によって着脱可能に取り付けられている。締結ネジ１９，２１は図２に示すように、取り付けベース１８の周縁部にそれぞれ配置している。尚、本例では、締結ネジ１９，２１が互い違いに配置した例を示したが、本発明では特に当該配置に限定されるものではなく、それぞれ必要な数を必要な箇所に配置すればよい。
【００１６】
取り付けベース１８の端部に一端を固定された開閉機構５は、他端に配置された開閉軸１７を中心に回転可能となっている。従って、開閉機構５を開閉軸１７を中心に回転させると、少なくとも取り付けベース１８が開閉軸１７を中心に回転移動することになる。尚、本例の開閉機構５は、磁石収納容器の開閉機構と、真空チャンバ３の開閉機構の両方を兼ねている。このように、両方の開閉機構を兼ねることで個別に開閉機構を設けた場合よりも設置スペースを低減することができ、装置全体を小型化することができる。
【００１７】
尚、本例の開閉機構５は、上記したように、磁石収納容器の開閉機構と、真空チャンバ３の開閉機構の両方を兼ねているが、図９に例示したように、磁石収納容器の開閉機構と、真空チャンバ３の開閉機構とを別々に設けることも可能である。図９の装置において、（ａ）は磁石収納容器の開閉機構５を、（ｂ）は真空チャンバ３の開閉機構５’を示し、いずれもが同じ装置に取り付けられる。磁石収納容器の開閉機構５は、磁石収納容器の側壁２５と磁石取り付けベース１８とを連結するように取り付けられ、開閉軸１７を中心に取り付けベース１８が回転移動して磁石収納容器が開閉する。真空チャンバ３の開閉機構５’は磁石収納容器の側壁２５と真空チャンバ３の側壁とを連結するように取り付けられ、開閉軸１７’を中心に磁石収納容器とバッキングプレート４とが一体で回転移動して、真空チャンバ３が開閉する。
【００１８】
先ず、本発明において、ターゲット２や被処理基板２３の交換、調整作業等の真空チャンバ３内の作業を行う場合について説明する。
【００１９】
本例においては、磁石収納容器の側壁２５がバッキングプレート４に締結ネジ２２によって固定されており、バッキングプレート４にはターゲット２が取り付けられている。そのため、磁石収納容器、バッキングプレート４、ターゲット２が真空チャンバ３の蓋体として一体化した構成となっている。この状態で、締結ネジ２１を真空チャンバ３から取り外し、開閉機構５を開閉軸１７を中心に回転させると、図３に示すように、磁石収納容器、バッキングプレート４、ターゲット２が一体となって移動し、分離位置１６から真空チャンバ３が開いて開放される。この時、磁石収納容器は閉じたままである。
【００２０】
次に、磁石１の交換、調整作業等の磁石収納容器内の作業を行う場合について説明する。
【００２１】
本例においては、磁石収納容器の取り付けベース１８が締結ネジ１９によって側壁２５に固定されている。従って、この締結ネジ１９を側壁から取り外し、開閉機構５を開閉軸１７を中心に回転させると、図４に示すように、取り付けベース１８と該取り付けベース１８に取り付けられた磁石１が移動し、分離位置１５から磁石収納容器が開いて開放される。この時、真空チャンバ３は閉じたままである。即ち、磁石収納容器内の作業を行う際には、真空チャンバ３内を大気に曝す必要がない。また、本発明ではターゲット２の冷却機構がバッキングプレート４内に内蔵されているため、磁石１の交換、調整作業に際して冷却水６を抜く必要がない。
【００２２】
尚、ターゲット２と磁石１の位置関係は、成膜プロセスの特性確保のため、作業後も作業前と変わらない位置関係を維持する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のスパッタリング装置の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の装置の部分上面図である。
【図３】図１の装置の磁石収納容器とバッキングプレートとターゲットを一体で開放した状態を示す概略断面図である。
【図４】図１の装置の磁石収納容器を開放した状態を示す概略断面図である。
【図５】従来のスパッタリング装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【図６】従来のスパッタリング装置の他の例の構成を示す概略断面図である。
【図７】図６の装置において、真空チャンバを開放した状態を示す概略断面図である。
【図８】図６の装置において、磁石収納容器を開放した状態を示す概略断面図である。
【図９】本発明のスパッタリング装置の他の実施形態の構成を示す部分概略断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  磁石
２  ターゲット
３  真空チャンバ
４  バッキングプレート
５，５’  開閉機構
６  冷却水
６ａ  冷却水入口
６ｂ  冷却水出口
１５，１６  分離位置
１７，１７’  開閉軸
１８  磁石取り付けベース
１９  磁石取り付けベース締結ネジ
２０  磁石回転駆動部
２１  カソード全体締ネジ
２２  ターゲット脱着ネジ
２３  被処理基板
２４  排気口
２５  側壁
５１  スパッタ室
５２  ガス導入口
５３  排気口
５４  バッキングプレート本体
５４ａ  水冷用ジャケット
５４ｂ  蓋
５４ｃ  冷却水出入り口
５５  磁石
５６  磁石室
５６ａ  排気口
５７  モーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010132994.tif 000009
【図８】
2010132994.tif 000010
【図９】
2010132994.tif 000011