(57)【要約】  本発明に従ったスパッタ装置は、基板を保持する基板保持手段、及び基板の周囲を囲む複数の位置に配置された、ガス噴出口を有するガス導入経路を有し、ガス導入接続口が少なくとも１つのガス導入経路上に設けられており、ガス導入接続口が設けられた少なくとも１つのガス導入経路に設けたガス噴出口数は、ガス導入接続口が設けられていないガス導入経路に設けたガス噴出口数より少であること、又は、ガス導入接続口が設けられた少なくとも１つのガス導入経路に設けたガス噴出口の口径は、ガス導入接続口が設けられていないガス導入経路に設けたガス噴出口の口径より小さいことを特徴とする。
2009066390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持手段、及び
前記基板の周囲を囲む複数の位置に配置された、ガス噴出口を有するガス導入経路
を有し、
ガス導入接続口が少なくとも１つのガス導入経路上に設けられており、
前記ガス導入接続口が設けられた少なくとも１つのガス導入経路に設けたガス噴出口数は、前記ガス導入接続口が設けられていないガス導入経路に設けたガス噴出口数より少であることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記基板保持手段は、同一平面上に複数の基板を保持するものであることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記ガス噴出口の数、大きさ、形状及び方向性が調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記基板保持手段を挟んで、ターゲット載置台が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のスパッタ装置を備えた成膜処理室と、
物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１つの真空処理室と、
を備え、前記成膜処理室と前記少なくとも１つの真空処理室とは大気に晒すことなく連結されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
請求項１に記載のスパッタ装置により、不活性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、
前記不活性ガスをプラズマ放電させる工程と、
ターゲットをスパッタする工程と、
前記スパッタ装置により、反応性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、を有する反応性スパッタ方法。
【請求項７】
基板を保持する基板保持手段、及び
前記基板の周囲を囲む複数の位置に配置された、ガス噴出口を有するガス導入経路
を有し、
ガス導入接続口が少なくとも１つのガス導入経路上に設けられており、
前記ガス導入接続口が設けられた少なくとも１つのガス導入経路に設けたガス噴出口の口径は、前記ガス導入接続口が設けられていないガス導入経路に設けたガス噴出口の口径より小さいことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項８】
前記基板保持手段は、同一平面上に複数の基板を保持するものであることを特徴とする請求項７に記載のスパッタ装置。
【請求項９】
前記ガス噴出口の数、大きさ、形状及び方向性が調整可能であることを特徴とする請求項７に記載のスパッタ装置。
【請求項１０】
前記基板保持手段を挟んで、ターゲット載置台が配置されていることを特徴とする請求項７に記載のスパッタ装置。
【請求項１１】
請求項７に記載のスパッタ装置を備えた成膜処理室と、
物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１つの真空処理室と、
を備え、前記成膜処理室と前記少なくとも１つの真空処理室とは大気に晒すことなく連結されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１２】
請求項７に記載のスパッタ装置により、不活性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、
前記不活性ガスをプラズマ放電させる工程と、
ターゲットをスパッタする工程と、
前記スパッタ装置により、反応性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、を有する反応性スパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパッタリング装置に関し、特に、反応性ガスを利用して基板に反応性スパッタリングに基づく成膜を行うスパッタリング装置およびスパッタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置では、カソードに取り付けられたターゲットの材料をイオンでたたき出し、それによって生じたターゲット材粒子（スパッタ粒子）を、ターゲットに対向するように配置された基板に当ててターゲット材の薄膜を形成する。そのため、スパッタリング装置では、真空容器で、スパッタリングを行わせるためのガス（スパッタガスまたはプラズマ生成ガス）を真空室内に導入し、ターゲットに高周波電力を供給するかまたは直流電圧を印加してエネルギを与えてプラズマを発生し、スパッタ粒子を作るためのイオンを生じさせる。基板の表面に当ったスパッタ粒子に基づきターゲット材が基板の表面に堆積される。【０００３】
上記のスパッタリング装置では反応性スパッタリング装置が知られている。反応性スパッタリング装置（以下「スパッタリング装置」と略す）では、真空室内に、スパッタリングを行わせるためのアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガス（スパッタガス）と併せて、酸素や窒素などの反応性ガスが導入される。このようなスパッタリング装置では、生成されたプラズマ中のアルゴンイオンがターゲット材に衝突することによってターゲット材粒子がたたき出され、そのターゲット材粒子が、上記反応性ガスと反応し、その結果、反応物質による膜が基板の表面上に堆積することになる。また反応性ガスの濃度が高いと、ターゲット材の表面が反応性ガスにより化合物層が形成され、これらがスパッタされることにより基板上に所望の組成の反応性物質が堆積する。【０００４】
特許文献１には、半導体基板およびスパッタ源の周辺からそれぞれ同時に反応性ガスを均一に供給するスパッタ装置が開示されている。また、特許文献２には、反応性ガスをカソードユニットの中央部からターゲット表面に沿って外方へ流す導入機構を備えたスパッタリング装置が開示されている。又、特許文献３には、大型基板に成膜する際にプロセスガスの供給を均一化して良好な膜厚を得ることができる反応性スパッタリング装置を開示している。【０００５】
【特許文献１】特開平５−２４３１５５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６４０６号公報
【特許文献３】特開２００１−１０７２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術によっても、プロセスガスの均一性を得ることができないことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に従ったスパッタ装置は、基板を保持する基板保持手段、及び基板の周囲を囲む複数の位置に配置された、ガス噴出口を有するガス導入経路を有し、ガス導入接続口が少なくとも１つのガス導入経路上に設けられており、ガス導入接続口が設けられた少なくとも１つのガス導入経路に設けたガス噴出口数は、ガス導入接続口が設けられていないガス導入経路に設けたガス噴出口数より少であること、又は、ガス導入接続口が設けられた少なくとも１つのガス導入経路に設けたガス噴出口の口径は、ガス導入接続口が設けられていないガス導入経路に設けたガス噴出口の口径より小さいことを特徴とする。ここにプロセスガスとは、不活性ガス又は反応性ガスを意味する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板に対してプロセスガスを均一に導入できる。そのため膜特性の均一性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施態様に係るガス導入機構の断面図である。
【図２】本発明の一実施態様に係る真空チャンバーの断面図である。
【図３】本発明の一実施態様に係るガス導入機構の別の断面図である。
【図４】本発明の一実施態様に係る薄膜作成装置の概略構成を示す平面図である。
【図５】図４に示す薄膜作成装置における基板ホルダー及び移動手段の正面外略図である。
【図６】図４に示す薄膜作成装置における基板ホルダー及び移動手段の側断面外略図である。
【図７】図４に示す薄膜作成装置の構成について説明する側断面概略図である。
【図８】本発明の別な実施形態に係るガス導入機構の断面図である。
【図９】本発明のガス導入機構のガス噴出口の数及び穴径（ｍｍ）を変化させた場合の、製造される薄膜の均一性（％）の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００１０】
１００  ガス導入機構
１０１  ガス入口
１０２  ガス導入接続口
１０３  ガス導入経路
１０４  ガス噴出口
１０５  基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、薄膜作成装置の一例として、情報記録ディスク製造用の薄膜作成装置を用いて説明する。図１は、基板面に垂直な方向から見た、ガス導入機構１００の断面図である。図１に示すように、ガス導入機構１００の内部には、基板ホルダ（図２に示す）に支持された２つの基板１０５が、縦置き状態（垂直姿勢）に支持され、ガス導入機構１００の中心軸に対して対称に配置されている。基板１０５は、全体として薄い円板形状である。図１に示すガス導入機構１００には、中央上部にガス入口１０１及び左側上部及び右側上部にガス導入接続口（Ｇａｓ  ＩＮ）１０２a、１０２ｂが設けられている。ガス導入接続口１０２a、１０２ｂは、ガス導入経路１０３a上に設けられている、ガス供給源より供給されたガスは、ガス入口１０１よりガス導入機構１００内に入り、ガス配管（図３の１００ｃ）を通って、ガス導入接続口１０２ａ、１０２ｂに到達する。左側上部に設けられたガス導入接続口１０２aから流入したプロセスガスは、ガス導入経路１０３a乃至ｄに沿って流動し、ガス導入経路１０３a乃至ｄに設けられたガス噴出口１０４a乃至ｄから、基板１０５に対して噴出するように構成されている。ガス導入経路１０３ａ乃至ｄは、中空構造となっている。右側上部に設けられたガス導入接続口１０２ｂから流入したプロセスガスも同様に、ガス導入経路１０３a乃至ｄに沿って流動し、ガス導入経路１０３a乃至ｄに設けられたガス噴出口１０４a乃至ｄから、基板１０５に対して噴出するように構成されている。本実施例では、２つの基板１０５が配置可能であり、ガス導入経路１０３a乃至ｄが、２つの基板１０５全体の周囲を包囲するように、略矩形に配置されている。図１では、４つのガス導入経路１０３a乃至ｄが示されており、ガス導入経路１０３a乃至ｄには、２つの基板１０５双方の周囲を囲む複数の位置に配置されたガス噴出口１０４a乃至ｄが設けられているが、これらは実施態様により適宜設計変更することが出来る。例えば、複数の基板全体に対して、１つの対向方向からプロセスガスを供給可能となるようにガス噴出口１０４を配置することも可能であるし、対向するガス導入経路１０３の一方が他方よりも多くのガス噴出口１０４を有するように構成することも可能である。さらに、対向するガス導入経路１０３の一方が他方よりも、口径の大きなガス噴出口１０４を有するように構成することも可能である。【００１２】
ここで、ガス導入経路のコンダクタンスは、例えば参考文献１の第３８頁で説明されているように、ガス導入経路の断面積Ａに比例し、ガス導入経路の長さｌに反比例する。そのため、ガス導入接続口１０２からの経路長が短いガス導入経路１０３aの方が、ガス導入接続口１０２からの経路長が長いガス導入経路１０３ｃよりコンダクタンスが大きい。結果的に、上部に設けられたガス導入経路１０３aと下部に設けられたガス導入経路１０３ｃでは、ガス噴出口１０４a、ｃから噴出されるガスの基板１０５上での濃度分布にばらつきが出てしまう。【００１３】
［参考文献１］真空技術実務読本  中山勝也  オーム社  【００１４】
この問題を解消するため、本実施例においては、ガス導入接続口１０２a、１０２ｂからの経路長が短い場所に設けられるガス噴出口１０４の開口径は、ガス導入接続口１０２a、１０２ｂからの経路長が長い場所に設けられるガス噴出口１０４の開口径より小さくなるように設定されている。これにより、上部に設けられたガス導入経路１０３aと下部に設けられたガス導入経路１０３ｃとで、ガスが基板１０５に対して均一に供給されるように構成されている。また、ガス導入機構１００の上部に設けられたガス導入経路１０３aと下部に設けられたガス導入経路１０３ｃにおいて、噴出されるガスを一様にするため、上部に設けられたガス導入経路１０３aのガス噴出口１０４aの数を、下部に設けられたガス導入経路１０３ｃのガス噴出口１０４ｃの数より少なくするように設定してもよい。本実施例においては、ガス導入機構１００は、上部ガス導入経路１０３aにおいて、ガス導入接続口１０２a又は１０２bに対してそれぞれ１１個のガス噴出口１０４aが設けられている。一方、下部ガス導入経路１０３ｃにおいては、合計２５個のガス噴出口１０４ｃが設けられている。本実施例においては、２個の基板１０５がガス導入機構１００に保持されており、主に、上部ガス導入経路１０３aに設けられた１１個のガス噴出口１０４aと下部ガス導入経路１０３ｃに設けられた１２個のガス噴出口１０４ｃから、１個の基板１０５に対して、ガスが供給されるように構成されている。もっとも、使用するガスの種類によって、コンダクタンスが異なるので、ガスの種類に応じて、予め、ガス噴出口１０４の数や開口径の大きさを設定してもよい。【００１５】
なお、本実施例においては、上部に設けられたガス導入経路１０３ａのみに、ガス導入接続口１０２を設けたが、上部に設けられたガス導入経路１０３ａと下部ガス導入経路１０３ｃとに、ガス導入接続口１０２を設けてもよい。この場合、上部のガス導入経路１０３ａに設けられたガス導入接続口１０２と下部のガス導入経路１０３ｂに設けられたガス導入接続口１０２とは、上述したガス導入経路のコンダクタンスを考慮して、対称的に配置するのが好ましい。また、左側に設けられたガス導入経路１０３ｄと右側に設けられたガス導入経路１０３ｂとに、ガス導入接続口を設けてもよいし、この場合もガス導入経路のコンダクタンスを考慮して、ガス導入接続口を対称的に配置することが好ましい。【００１６】
図２は、真空チャンバー２００内を側面方向からみた断面図であり、チャンバー２００内に設けられたガス導入機構１００の位置関係を示している。まず、真空チャンバー２００について説明する。真空チャンバー２００は、ターボ分子ポンプ２１０、メインバルブ２０９を備え、これらの構成要素が、真空チャンバー２００のガス排気系を構成する。メインバルブ２０９の上方には、搬送マグネット２０８が配置されており、さらにその上方には、基板２０６を保持する基板ホルダー２０７が配置されており、搬送マグネット２０８の磁力を利用して、基板ホルダー２０７が、搬送マグネット２０８に沿って搬送可能に構成されている。【００１７】
図２に示すように、ガス導入機構１００は、その幅方向の中央部において、一組のセンターシールド２０２により形成されるスペースを有するように構成されており、このスペースに、搬送マグネット２０８上方に配置されている基板ホルダー２０７が配置される。基板ホルダー２０７は、同一平面上にある複数の基板を保持することが可能である。基板ホルダー２０７を挟んで、ターゲット載置台２０５ａ、２０５ｂが配置され、ターゲット載置台２０５ａ、２０５ｂには、ターゲット２０５が載置されている。ターゲット２０５の背後には、マグネット２０４が載置されている。ガス導入機構１００は、ガス入口１０１から供給されたガスが、ガス２０１としてガス導入機構１００内部に導入可能なように、ガス導入機構１００の左側部分１００a及びガス導入機構１００の右側部分１００ｂを有している。図２の矢印は、ガス２０１の流れを示すものである。ガス導入機構１００の左側部分１００a及びガス導入機構１００の右側部分１００ｂそれぞれは、ガス導入経路を有している。これらのガス導入経路が、中空構造をしており、基板ホルダー２０７の両側を挟んで対称的に設けられた一対のガス導入経路を構成する。また、ターゲット２０５と、基板ホルダー２０７に保持された基板とは、ガス導入経路の中空構造を介して連通している。ガス導入機構１００の左側部分１００aと右側部分１００ｂの間には、ガス入口１０１を有する中央部分１００ｃが設けられている。この２列のガス導入経路により、基板ホルダー２０７に保持される複数の基板２０６の両面から、ガスを導入することが可能である。このように、本発明に従ったガス導入機構は、基板ホルダー２０７に保持されている少なくとも一つの基板２０６を挟んで、対向する２つのガス導入経路を有する。【００１８】
上述のようにガス導入機構１００は、センターシールド２０２を有しており、センターシールド２０２は、基板ホルダー２０７の一部を挟むように配置されるが、センターシールド２０２は、基板ホルダー２０７に保持されている基板２０６の基板法線方向の投影面と重なることのないように配置されるのが望ましい。そして、センターシールド２０２と相対するように、アウターシールド２０３が、背後にマグネット２０４を有するターゲット２０５の両端近傍から延在している。このように構成することで、ガス２０１の拡散を防止しつつ、基板２０６に対して均一にガスを供給することが可能となる。ベークヒーター２１１は、真空チャンバー２００内部やチャンバー内部のシールド等に付着した不純物（水など）を熱することにより、蒸発させるものである。【００１９】
以下、図２に記載の真空チャンバー２００の動作を説明する。まず、基板ホルダー２０７が真空チャンバー２００内に搬送される前に、不図示のガス供給源からガス導入機構１００を介して供給された不活性ガスArが、チャンバー２００内を常に流れるモードにする必要がある。そのために、メインバルブ２０９を、圧力をコントロールするために中間停止というハーフオープン状態にする。こうすることにより、ガス導入機構１００により供給されたＡｒガスが、ターゲット２０５近傍を通過して、ターボ分子ポンプもしくはクライオポンプ２１０に流れ込み、排気される。次に、真空チャンバー２００のゲートバルブが開放され、別のチャンバーにあった基板ホルダー２０７が、真空チャンバー２００内に搬送される。次に、不図示のガス供給源からガス導入機構１００を介して供給された活性ガス(酸素や窒素)を、ターゲット２０５近傍に供給する。このときも、Arは常に流れている。所定時間経過後、圧力が均一になったところで、不図示の電源によりプラズマ放電させる。プラズマ中のイオンは、ターゲット２０５のスパッタ面と反対側に配置されたカソード（不図示）により、引き付けられ、ターゲット２０５をスパッタし、ターゲット材粒子が叩き出される。叩き出せたターゲット材粒子は活性ガスと反応し、その結果、反応物質による膜が基板２０６の表面上に堆積することになる。放電終了後、活性ガスの供給を断ち、ゲートバルブが開き、基板ホルダー２０７を搬送する。また、不活性ガスArも活性ガスも常に流さず、活性ガスと同様な制御をしてもよい。【００２０】
図３は、本発明のガス導入機構１００を、真上から見た断面図である。ガス導入機構１００の上部には、プロセスガスを導入するための、ガス入口１０１が設けられている。ガス入口１０１から導入されたプロセスガスは、ガス導入機構１００の中央部１００ｃ（ガス配管）に沿って、ガス入口１０１からガス導入機構１００の両端部３０１へ向かって均等に流動し、端部３０１近傍に設けられたガス導入接続口１０２ａ、１０２ｂおいて分岐する。プロセスガスは、図１に示すガス導入接続口１０２ａ、１０２ｂを介して、各基板１０５を包囲するように、ガス導入機構１００の左側部分１００a及び右側部分１００bに沿って流動する。図３は、ガス導入機構１００の左側部分１００a、右側部分１００b及び中央部分１００ｃ内部を、上面側から見た状態を示しており、ガス導入機構１００の左側部分１００a及び右側部分１００bを側面側から見た状態は、図１のガス導入経路１０３等として示されている。【００２１】
図４は本願発明の実施形態に係る薄膜作成装置４００の概略構成を示す平面図である。本実施形態の装置では、複数の真空チャンバー１、２、４、３１−３４、５０−５４及び５００が方形の輪郭に沿って直列的に配置されている。各真空チャンバーは、専用または兼用の排気系によって排気される真空容器である。各真空チャンバーの境界部にはゲートバルブ１０が配置されている。基板９は、基板ホルダー２０７に保持されて搬送されるようになっている。複数の直列的に配置された真空チャンバーに沿って方形の移動路８０が設置されており、この移動路８０に沿って基板ホルダー２０７を移動させる移動手段が設けられている。基板ホルダー２０７は基板９を保持したままこの移動手段により各チャンバー内を搬送されるようになっている。【００２２】
複数の真空チャンバーのうち、方形の一辺に配置された二つの真空チャンバーが、基板ホルダー２０７への基板９の搭載を行なうロードロックチャンバー１及び基板ホルダー２０７からの基板９の回収を行なうアンロードロックチャンバー２になっている。尚、方形の移動路８０のうち、ロードロックチャンバー１とアンロードロックチャンバー２との間の部分は、アンロードロックチャンバー２からロードロックチャンバー１に基板ホルダー２０７を戻すリターン移動路になっている。ロードロックチャンバー1内には、基板９を基板ホルダー２０７に搭載する搭載用ロボット１１が設けられている。搭載用ロボット１１は、そのアームによって基板投入用ストッカーから基板９を２枚同時に保持して、基板ホルダー２０７に搭載するよう構成されている。また、アンロードロックチャンバー２には、搭載用ロボット１１と同様の構成の回収用ロボット２１が設けられている。回収用ロボット２１は、そのアームによって基板ホルダー２０７から基板９を２枚同時に保持して基板回収用ストッカーに載置する。なお、基板投入用ストッカーを設けたのは、基板投入用チャンバー１２内のすべての基板を基板投入用ストッカーに載置すれば、次の基板を基板投入用チャンバー１２に投入することが可能となり、生産性を向上させることができるからである。基板投回収用ストッカーについても同様であり、基板回収用チャンバー２２が設けられている。【００２３】
また、方形の他の三辺に配置された真空チャンバー４、３１−３４、５０−５４及び５００は、基板９に各種処理を行なう真空チャンバーである。方形の角の部分の真空チャンバー３１−３４は、搬送される基板ホルダー２０７の向きを９０度方向転換する、方向転換手段を備えた方向転換チャンバー３１、３２、３３、３４である。本実施例において、真空チャンバー５００は予備チャンバー５００となっている。この予備チャンバー５００は、必要に応じて基板９を冷却したりするチャンバーとして構成される。この予備チャンバー５００を経た後、最後の方向転換チャンバー３４を経て基板９がアンロードロックチャンバー２に達するようになっている。【００２４】
図４において、基板９を保持した基板ホルダー２０７は、薄膜作成装置４００内を時計回りに搬送される。基板ホルダー２０７に保持された基板９が一番最初に搬送される処理用の真空チャンバーは、成膜に先だって基板９を所定温度に予備加熱するプリヒートチャンバー４である。プリヒートチャンバー４での予備加熱の後、基板９は、基板９の表面に所定の薄膜を作成する１つ又は複数の成膜チャンバー内を搬送される。本実施例においては、方形の辺に沿って直列的に配置された複数の成膜チャンバー５１、５２、５３、５４、５０内が使用される。成膜チャンバー５１、５２，５３及び５４は、スパッタリングにより基板上に成膜を行うスパッタ成膜チャンバーであり、成膜チャンバー５０は保護膜作成チャンバーである。なお、プリヒートチャンバー４、成膜チャンバー５１−５４、保護膜作成チャンバー５０のうち少なくとも一室の成膜処理室は、本発明に適用できる真空チャンバー２００を採用することができる。また、成膜チャンバー５１−５４はそれぞれ、物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちから１つの真空処理室を選択して採用することができ、成膜処理室と少なくとも１つの真空処理室とは大気に晒すことなく連結されている。【００２５】
また、膜剥離防止チャンバー７０は、ロードロックチャンバー１とアンロードロックチャンバー２との間に設けられている。膜剥離防止チャンバー７０も、薄膜を作成するチャンバー５１、５２、５３、５４、５０同様に、排気系（不図示）を備えた真空チャンバーとなっている。【００２６】
本実施形態の薄膜作成装置４００において、移動手段は、基板９を保持した基板ホルダー２０７を移動路８０に沿って時計回りに移動させて基板９が順次処理されるようになっている。移動手段の例として、基板ホルダー２０７を直線的に移動させる直線移動手段等について、図５及び図６を使用して説明する。【００２７】
図５及び図６は、図４に示す装置における基板ホルダー２０７及び移動手段の構成を説明する図であり、図５はその正面外略図、図６は側断面外略図である。【００２８】
基板ホルダー２０７の構成は、基板ホルダー本体９２と基板ホルダー本体９２の周縁に設けられた保持爪９１とからなる。保持爪９１は合計で六つ設けられており、三つが一組となって一枚の基板９を保持する。このような三つの保持爪９１のうち、下側に位置する保持爪９１は可動保持爪となっている。即ち、この保持爪９１をその弾性に逆らって押し下げるレバー９３が設けられている。基板９を基板ホルダー２０７に搭載する際には、レバー９３によって下側の保持爪９１を押し下げ、基板９を基板ホルダー本体９２の円形の開口内に位置させる。そして、レバー９３を戻して下側の保持爪９１をその弾性によって元の姿勢に復帰させる。この結果、基板９が三つの保持爪９１によって係止され、基板ホルダー２０７によって二枚の基板９が保持された状態となる。基板ホルダー２０７から基板９を回収する場合には、これと全く逆の動作となる。また、基板ホルダー２０７は同時に二枚の基板９を保持するようになっている。本第１実施形態における基板ホルダー２０７は、図５に示すように、その下端部に磁石（以下「保持具側磁石」という。）９６を多数備えている。各保持具側磁石９６は、上下の面に磁極を有している。そしてこの保持具側磁石９６は、図５に示すように、配列方向に沿って、交互に逆の極性をもつように配置されている。【００２９】
また、基板ホルダー２０７の下側には、隔壁８３を挟んで搬送マグネット２０８が設けられている。搬送マグネット２０８は丸棒状の部材であり、図５に示すように、螺旋状に伸びる細長い磁石（以下「ローラ側磁石」という。）８２を有している。このローラ側磁石８２は互いに異なる磁極で二つ設けられており、二重螺旋状になっている。搬送マグネット２０８は、ローラ側磁石８２が隔壁８３を挟んで保持具側磁石９６に向かい合うよう配置されている。隔壁８３は、透磁率の高い材料で形成されており、保持具側磁石９６とローラ側磁石８２とは、隔壁８３を通して磁気結合している。尚、隔壁８３の基板ホルダー２０７側の空間は真空（各真空チャンバーの内部側）であり、搬送マグネット２０８側の空間は大気である。このような搬送マグネット２０８は、図４に示す方形の移動路８０に沿って設けられている。【００３０】
また、図６に示すように、基板ホルダー２０７は、水平な回転軸の回りに回転する主プーリー８４の上に載せられている。主プーリー８４は、基板ホルダー２０７の移動方向に沿って多数設けられている。また、基板ホルダー２０７の下端部分には、垂直な回転軸の回りに回転する一対の副プーリー８５、８５が当接している。この副プーリー８５、８５は、基板ホルダー２０７の下端部分を両端から挟むように押さえて基板ホルダー２０７の傾きを防止している。この副プーリー８５、８５も基板ホルダー２０７の移動方向に多数設けられている。図６に示すように、搬送マグネット２０８には傘歯車を介して駆動棒８６が連結されている。そして、駆動棒８６には移動用モータ８７が接続されており、駆動棒８６を介して搬送マグネット２０８をその中心軸の周りに回転されるようになっている。【００３１】
搬送マグネット２０８が回転すると、図５に示す二重螺旋状のローラ側磁石８２も回転する。この際、ローラ側磁石８２が回転する状態は、保持具側磁石９６から見ると、交互に異なる磁極の複数の磁石が一列に並んでその並び方の方向に沿って一体に直線移動しているのと同様の状態となる。従って、ローラ側磁石８２に磁気結合している保持具側磁石９６は、ローラ側磁石８２の回転とともに直線移動し、この結果、基板ホルダー２０７が全体として直線移動することになる。この際、図６に示す主プーリー８５、８５は従動する。【００３２】
図７は、図４に示す装置に設けられた膜剥離防止チャンバー７０の構成について説明する側断面外略図である。膜剥離防止チャンバー７０もまた、上述した処理チャンバー等と同様に気密な真空チャンバーである。膜剥離防止チャンバー７０は排気系７１を有している。排気系７１は、膜剥離防止チャンバー７０内を１×１０−６Ｐａ程度まで排気できるように構成される。膜剥離防止チャンバー７０の両端には、ゲートバルブ１０が設けられている。【００３３】
膜コーティング手段は、内部にプロセスガスを導入するガス導入系５６と、内部の空間に被スパッタ面を露出させて設けたターゲット５７と、ターゲット５７にスパッタ放電用の電圧を印加するスパッタ電源５８と、ターゲット５７の背後に設けられた磁石機構５９とを含むように構成される。本実施例では、ターゲット５７の材料として、タンタル（Ｔａ）を使用している。このほか、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム(Ｐｄ)、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、カーボン（Ｃ）、マグネシウム（Ｍｇ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）などをターゲット５７の材料として使用してもよい。【００３４】
排気系７１は膜剥離防止チャンバー７０内を１×１０−６Ｐａ程度まで排気可能である。ガス導入系５６は、プロセスガスとしてアルゴン等のガスを所定の流量で導入できるように構成される。スパッタ電源５８は、ターゲット５７に−３００Ｖ〜−５００Ｖ程度の負の高電圧を印加できるよう構成される。磁石機構５９はマグネトロン放電を達成するためのものであり、中心磁石５９１と、この中心磁石５９１を取り囲むリング状の周辺磁石５９２と、中心磁石５９１及び周辺磁石５９２をつなぐ板状のヨーク５９３とから構成される。尚、ターゲット５７や磁石機構５９は、絶縁ブロック５７１を介して膜剥離防止チャンバー７０に固定されている。膜剥離防止チャンバー７０は電気的には接地されている。【００３５】
ガス導入系５６によってプロセスガスを導入しながら排気系７１によって膜剥離防止チャンバー７０内を所定の圧力に保ち、この状態でスパッタ電源５８を動作させる。この結果、スパッタ放電が生じてターゲット５７がスパッタされ、スパッタされたターゲット５７の材料であるＴａが基板ホルダー２０７、及び基板保持爪９１に達して、基板ホルダー２０７、及び保持爪９１の表面にＴａのコーティング膜が作成される。尚、図７に示すように、ターゲット５７、磁石機構５９及びスパッタ電源５８の組は、膜剥離防止チャンバー７０内の基板ホルダー２０７、及び保持爪９１を挟んで両側に設けてあり、基板ホルダー２０７、及び保持爪９１の両側に同時にコーティング膜が作成されるようになっている。図７に示すように、基板ホルダー２０７は、ターゲット５７の正面に位置するように配置され、基板ホルダー２０７全体をコーティングする。【００３６】
（実施例２）
図８は、実施例１のガス入口とは別の追加的ガス入口を新たに設けた図である。図８は、基板８０５の表面に垂直な方向から見た、ガス導入機構８００の断面図である。図８には、４つのガス導入経路８０３a乃至ｄが示されており、ガス導入経路８０３a乃至ｄには、２つの基板８０５双方の周囲を囲む複数の位置に配置されたガス噴出口８０４a乃至ｄが設けられている。図８に示すガス導入機構８００には、上部にガス入口８０１a、ガス導入接続口（Ｇａｓ  ＩＮ）８０２a、８０２ｂが設けられているのみならず、下部にもガス入口８０１ｂ、ガス導入接続口８０２ｃ、８０２ｄが設けられている。ガス導入接続口８０２a、８０２ｂは、ガス導入経路８０３a上に設けられており、ガス導入接続口８０２ｃ、８０２ｄは、ガス導入経路８０３ｃ上に設けられている。ガス導入接続口８０２a乃至ｄから流入したプロセスガスは、ガス導入経路８０３a乃至ｄに沿って流動し、ガス導入経路８０３a乃至ｄに設けられたガス噴出口８０４a乃至ｄから、基板８０５に対して噴出するように構成されている。これにより、ガスの流れやすさを一様にすることで、均一性の高い膜を形成することができる。【００３７】
図９は、ガス導入機構の上部ガス導入経路と下部ガス導入経路に設けられているそれぞれのガス噴出口の数及び穴径（ｍｍ）を変化させた場合の、製造される薄膜の均一性（％）の変化を具体的に示す図である。ここで、薄膜の均一性は、その保磁力（Hc）に関する均一性を意味している。すなわち、均一性（％）は、薄膜の最大保磁力（Hcmax）から最小保磁力（Hcmin）を控除した値の、最大保磁力（Hcmax）と最小保磁力（Hcmin）を加算した値に対する割合（％）として定義される。図９の、a）は、上記特許文献３に記載された従来技術により製造された薄膜の均一性を示しており、b）乃至ｈ）は、本発明を用いて製造した薄膜の均一性を示している。本実施例のガス導入機構は、図１において説明したものと同様である。すなわち、上部ガス導入経路において、１つのガス導入接続口に対してそれぞれ１１個のガス噴出口が設けられているとともに、下部ガス導入経路においては、合計２５個のガス噴出口が設けられている。そして、２個の基板がガス導入機構に保持されており、主に、上部ガス導入経路に設けられた１１個のガス噴出口と下部ガス導入経路に設けられた１２個のガス噴出口から、１個の基板に対して、ガスが供給されるように構成されている。b）は、上部ガス導入経路において穴径３ｍｍのガス噴出口を１１個開放（全開）し、下部ガス導入経路において穴径３ｍｍの１２個のガス噴出口を全て開放（全開）した場合に得られる、薄膜の均一性を示している。ｃ）は、上部ガス導入経路において穴径３ｍｍのガス噴出口を４個開放し、下部ガス導入経路において穴径３ｍｍの１２個のガス噴出口を全て開放した場合に得られる、薄膜の均一性を示している。ｄ）は、上部ガス導入経路において穴径３ｍｍのガス噴出口を１個開放し、下部ガス導入経路において穴径３ｍｍの１２個のガス噴出口を全て開放した場合に得られる、薄膜の均一性を示している。e）は、上部ガス導入経路において穴径１ｍｍのガス噴出口を９個開放し、下部ガス導入経路において穴径３ｍｍの１２個のガス噴出口を全て開放した場合に得られる、薄膜の均一性を示している。ｆ）は、上部ガス導入経路において穴径１ｍｍのガス噴出口を５個開放し、下部ガス導入経路において穴径３ｍｍの１２個のガス噴出口を全て開放した場合に得られる、薄膜の均一性を示している。ｇ）は、上部ガス導入経路において穴径１ｍｍのガス噴出口を１個開放し、下部ガス導入経路において穴径３ｍｍの１２個のガス噴出口を全て開放した場合に得られる、薄膜の均一性を示している。ｈ）は、上部ガス導入経路に設けられている１２個のガス噴出口全てを閉鎖し（全閉）、下部ガス導入経路において穴径３ｍｍの１２個のガス噴出口を全て開放した場合に得られる、薄膜の均一性を示している。【００３８】
特許文献３に記載された従来技術により製造された薄膜の均一性は、約２５％であったのに対して、例えば、本実施例におけるd）、e)及びf)の場合には、２５％よりかなり低い値が得られており、膜の均一性が改善されていることが分かる。このように、ガス導入経路に設けられたガス噴出口の数、大きさ、さらに形状及び方向性を適切に調整することにより、膜の均一性を向上させることが可能である。【００３９】
上述の実施例は、本発明の範囲を限定するものではなく、本実施例の教示ないし示唆に基づいて、本発明請求の範囲の主題内容を実現すべく、上述の諸実施例を適宜変更することができる。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月1日(2008.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持手段、及び
前記基板の両面に対して、前記基板全体の周囲を包囲するように配置されたガス導入経路であって、
前記ガス導入経路上には複数のガス噴出口とガス導入接続口が設けられており、
前記ガス導入接続口からの経路長が長くなるに従い、前記ガス導入接続口付近より前記ガス噴出口の数が多いことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記基板保持手段は、同一平面上に複数の基板を保持するものであることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記ガス噴出口の数、大きさ、形状及び方向性が調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記基板保持手段を挟んで、ターゲット載置台が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のスパッタ装置を備えた成膜処理室と、
物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１つの真空処理室と、
を備え、前記成膜処理室と前記少なくとも１つの真空処理室とは大気に晒すことなく連結されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
請求項１に記載のスパッタ装置により、不活性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、
前記不活性ガスをプラズマ放電させる工程と、
ターゲットをスパッタする工程と、
前記スパッタ装置により、反応性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、を有する反応性スパッタ方法。
【請求項７】
基板を保持する基板保持手段、及び
前記基板の両面に対して、前記基板全体の周囲を包囲するように配置されたガス導入経路であって、
前記ガス導入経路上にはガス導入接続口と複数のガス噴出口が設けられており、
前記ガス導入接続口からの経路長が長くなるに従い、前記ガス導入接続口付近より前記ガス噴出口の口径が大きいことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項８】
前記基板保持手段は、同一平面上に複数の基板を保持するものであることを特徴とする請求項７に記載のスパッタ装置。
【請求項９】
前記ガス噴出口の数、大きさ、形状及び方向性が調整可能であることを特徴とする請求項７に記載のスパッタ装置。
【請求項１０】
前記基板保持手段を挟んで、ターゲット載置台が配置されていることを特徴とする請求項７に記載のスパッタ装置。
【請求項１１】
請求項７に記載のスパッタ装置を備えた成膜処理室と、
物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１つの真空処理室と、
を備え、前記成膜処理室と前記少なくとも１つの真空処理室とは大気に晒すことなく連結されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１２】
請求項７に記載のスパッタ装置により、不活性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、
前記不活性ガスをプラズマ放電させる工程と、
ターゲットをスパッタする工程と、
前記スパッタ装置により、反応性ガスを真空チャンバー内に供給する工程と、を有する反応性スパッタ方法。
【国際調査報告】
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