(57)【要約】【課題】スパッタリングカソードの装着作業性と成膜の均一性を確保することができるスパッタリング装置を提供する【解決手段】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置は、ターゲットユニット２１を空間部１９に対して着脱操作する際、リブ１８と対向するターゲット部３１を、リブ１８と対向する第１の状態からリブ１８と対向しない第２の状態へ変換可能な変換機構を備える。これにより、ターゲットユニット２１の着脱の際、ターゲット部３１とリブ１８との干渉を防止でき、良好な作業性を確保することができる。また、空間部１９に収容された基板の表面に対してターゲット部３１〜３３の連続性あるいは配置対称性が確保されるため、基板全面に対する成膜の均一性を確保することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口と、前記開口を第１の開口部と第２の開口部とに分割するリブとを含み、前記第１及び第２の開口部が第１の方向に沿って配列された第１の側面を有し、内部に空間部を形成する多面体形状のチャンバと、
前記第１の側面と直交する第２の方向において前記リブと対向するように前記空間部に配置された第１のターゲット部を含む、前記第１の方向に沿って第１の間隔で配列された複数のターゲット部を有し、前記第１の開口部を介して前記空間部へ着脱自在に設置される第１のターゲットユニットと、
前記第２の方向において前記リブと対向するように、前記第１のターゲット部に対して前記第１の間隔をおいて前記空間部に配置された第２のターゲット部を含む、前記第１の方向に沿って前記第１の間隔で配列された複数のターゲット部を有し、前記第２の開口部を介して前記空間部へ着脱自在に設置される第２のターゲットユニットと、
前記第２の方向において前記第１及び第２のターゲット部が前記リブと対向する第１の状態と前記リブと対向しない第２の状態とを有し、前記空間部に対する前記第１及び第２のターゲットユニットの着脱時に前記第１及び第２のターゲット部をそれぞれ前記第１の状態から前記第２の状態へ変換させるための変換機構と
を具備するスパッタリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタリング装置であって、
前記チャンバは、
前記第１の開口部を有する前記第１の側面と、第３の開口部が形成された第２の側面を有する第１のチャンバブロックと、
前記第２の開口部を有する前記第１の側面と、第４の開口部が形成された第３の側面を有し、前記第３の側面が前記第２の側面と接合されることで、前記第３及び第４の開口部を含む内部空間を前記空間部として形成する第２のチャンバブロックとを含み、
前記リブは、前記第１の開口部と前記第２の側面との間に形成される第１の端縁部と、前記第２の開口部と前記第３の側面との間に形成される第２の端縁部との接合構造を有する
スパッタリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のスパッタリング装置であって、
前記第１のターゲット部は、前記第１の状態において前記第１の端縁部と対向し、
前記第２のターゲット部は、前記第１の状態において前記第２の端縁部と対向する
スパッタリング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のスパッタリング装置であって、
前記変換機構は、前記第１及び第２の方向にそれぞれ直交する第３の方向に平行な回動軸を有し、前記回動軸のまわりへ前記第１及び第２のターゲット部を回動させることで、前記第１及び第２のターゲット部を前記第１の状態から前記第２の状態へ変換させる
スパッタリング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のスパッタリング装置であって、
前記変換機構は、前記第１及び第２のターゲット部を前記第１の方向にスライドさせるガイド部を有し、前記ガイド部により前記第１及び第２のターゲット部をスライドさせることで、前記第１及び第２のターゲット部を前記第１の状態から前記第２の状態へ変換させる
スパッタリング装置。
【請求項６】
請求項２に記載のスパッタリング装置であって、
前記第１のターゲットユニットの背面側に対向し、前記第１の方向に沿って第２の間隔で配列された複数のマグネット部を有する、前記第１の開口部を介して前記空間部へ着脱自在に設置される第１のマグネットユニットと、
前記第２のターゲットユニットの背面側に対向し、前記第１の方向に沿って第２の間隔で配列された複数のマグネット部を有する、前記第２の開口部を介して前記空間部へ着脱自在に設置される第２のマグネットユニットと、
前記第１及び第２のマグネットユニットを前記第１及び第２の方向に移動させる移動機構とをさらに具備する
スパッタリング装置。
【請求項７】
請求項６に記載のスパッタリング装置であって、
前記第１及び第２のマグネットユニットは、前記第２の方向において前記第３又は第４の開口部の内方に位置する第１の位置と、前記第３又は第４の開口部の内方に位置しない第２の位置とを有し、
前記移動機構は、前記空間部に対する前記第１及び第２のマグネットユニットの着脱時に前記第１及び第２のマグネットユニットを前記第１の位置から前記第２の位置へ移動させる
スパッタリング装置。
【請求項８】
請求項７に記載のスパッタリング装置であって、
前記移動機構は、
前記第１のマグネットユニットを前記第１及び第２の方向に移動させる第１の移動ユニットと、
前記第２のマグネットユニットを前記第１及び第２の方向に移動させる第２の移動ユニットとを有する
スパッタリング装置。
【請求項９】
請求項８に記載のスパッタリング装置であって、
前記第１のターゲットユニットと、前記第１のマグネットユニットと、前記第１の移動ユニットとを共通に支持し、前記第１の開口部に対して着脱自在に取り付けられる第１の支持プレートと、
前記第２のターゲットユニットと、前記第２のマグネットユニットと、前記第２の移動ユニットとを共通に支持し、前記第２の開口部に対して着脱自在に取り付けられる第２の支持プレートとをさらに具備する
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、例えば分割構造のチャンバを備えるスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置は、真空中で薄膜を形成する成膜装置のひとつとして広く産業界で使用されている。スパッタリング装置は、真空チャンバと、真空チャンバの内部に設置されたターゲットとを備えている。ターゲットは、真空チャンバ内で形成されたプラズマ中のイオンによりスパッタされ、当該スパッタ作用によってターゲット表面から飛び出した粒子は、基板上に堆積させられる。これにより、ターゲットの構成材料からなる薄膜が基板上に形成される。
【０００３】
ターゲットは、バッキングプレートやマグネットユニットなどと同様に、スパッタリングカソードの一部として構成される。スパッタリングカソードは、真空チャンバから取り出されることで、メンテナンスやターゲットの交換が行われる。このため、真空チャンバの一側面には、スパッタリングカソードをチャンバ内部へ設置するための開口が形成されており、この開口を介してスパッタリングカソードをチャンバ内部から出し入れするようにしている（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、近年における基板の大型化に伴って、真空チャンバも大型化してきている。例えば、基板の縦及び横の寸法は、第１０世代では、２８５０ｍｍ×３２５０ｍｍ程度であり、第１１世代では、３２００ｍｍ×３７００ｍｍ程度になることが予想されている。真空チャンバの大型化は、製作コスト上の問題、設置作業性の問題、輸送上の問題を招く。
【０００５】
そこで、真空チャンバを分割構造にすることで上記問題の解決を図ることが知られている。例えば下記特許文献２には、真空チャンバの本体を複数のチャンバ片で構成し、各チャンバ片の接合面に形成されたフランジ部を相互に接合することで、大型の真空チャンバを製造する方法が記載されている。この真空チャンバは、複数本のボルトによって相互に接合される上記フランジ部の間に装着されたシール部材によって、内部の密閉性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２８１２０号公報
【特許文献２】特開２００６−１３７９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
分割構造の真空チャンバにおいては、その分割領域のシール性を確保するため、各チャンバ片の接合面の間にシール部材を介在させる必要がある。したがって、スパッタリングカソードの着脱に利用される開口が分割されると、シール部材が装着されるチャンバ片の接合端部が上記開口を横切るように位置するため、真空チャンバに対するスパッタリングカソードの着脱に困難を極めることとなる。
【０００８】
一方、上記開口の分割構造に対応させて、スパッタリングカソードをも分割構造にすることも可能である。しかし、スパッタリングカソードを分割構造にすると、基板表面に対するターゲットの連続性あるいは配置対称性が損なわれることで、基板全面に対して均一な成膜性が得られない場合がほとんどである。
【０００９】
なお、分割構造でない真空チャンバにおいても上記開口の形成によってチャンバの強度を確保できない場合は、上記開口を分割するように補強用の構造体（リブ）が形成されることが多い。このような場合も、上述と同様な問題を有することになる。
【００１０】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、スパッタリングカソードの装着作業性と成膜の均一性を確保することができるスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスパッタリング装置は、チャンバと、第１のターゲットユニットと、第２のターゲットユニットと、変換機構とを具備する。
上記チャンバは、開口と、上記開口を第１の開口部と第２の開口部とに分割するリブとを含む第１の側面を有する。上記第１及び第２の開口部は、第１の方向に沿って配列される。上記チャンバは、内部に空間部を形成する多面体形状である。
上記第１のターゲットユニットは、上記第１の方向に沿って第１の間隔で配列された複数のターゲット部を有する。上記複数のターゲット部は、上記第１の側面と直交する第２の方向において上記リブと対向するように上記空間部に配置された第１のターゲット部を含む。上記第１のターゲットユニットは、上記第１の開口部を介して上記空間部へ着脱自在に設置される。
上記第２のターゲットユニットは、上記第１の方向に沿って上記第１の間隔で配列された複数のターゲット部を有する。上記複数のターゲット部は、上記第２の方向において上記リブと対向するように、上記第１のターゲット部に対して上記第１の間隔をおいて上記空間部に配置された第２のターゲット部を含む。上記第２のターゲットユニットは、上記第２の開口部を介して上記空間部へ着脱自在に設置される。
上記変換機構は、上記第２の方向において上記第１及び第２のターゲット部が上記リブと対向する第１の状態と上記リブと対向しない第２の状態とを有する。上記変換機構は、上記空間部に対する上記第１及び第２のターゲットユニットの着脱時に上記第１及び第２のターゲット部をそれぞれ上記第１の状態から上記第２の状態へ変換させるためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置の概略構成を示す平面視断面図である。
【図２】上記スパッタリング装置のチャンバの構成を示す分解斜視図である。
【図３】上記スパッタリング装置の一方のスパッタリングカソードの概略構成を示す要部断面図である。
【図４】上記スパッタリング装置の一方のスパッタリングカソードの構成を示す要部斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるスパッタリング装置の概略構成を示す平面視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置は、チャンバと、第１のターゲットユニットと、第２のターゲットユニットと、変換機構とを具備する。
上記チャンバは、開口と、上記開口を第１の開口部と第２の開口部とに分割するリブとを含む第１の側面を有する。上記第１及び第２の開口部は、第１の方向に沿って配列される。上記チャンバは、内部に空間部を形成する多面体形状である。
上記第１のターゲットユニットは、上記第１の方向に沿って第１の間隔で配列された複数のターゲット部を有する。上記複数のターゲット部は、上記第１の側面と直交する第２の方向において上記リブと対向するように上記空間部に配置された第１のターゲット部を含む。上記第１のターゲットユニットは、上記第１の開口部を介して上記空間部へ着脱自在に設置される。
上記第２のターゲットユニットは、上記第１の方向に沿って上記第１の間隔で配列された複数のターゲット部を有する。上記複数のターゲット部は、上記第２の方向において上記リブと対向するように、上記第１のターゲット部に対して上記第１の間隔をおいて上記空間部に配置された第２のターゲット部を含む。上記第２のターゲットユニットは、上記第２の開口部を介して上記空間部へ着脱自在に設置される。
上記変換機構は、上記第２の方向において上記第１及び第２のターゲット部が上記リブと対向する第１の状態と上記リブと対向しない第２の状態とを有する。上記変換機構は、上記空間部に対する上記第１及び第２のターゲットユニットの着脱時に上記第１及び第２のターゲット部をそれぞれ上記第１の状態から上記第２の状態へ変換させるためのものである。
【００１４】
上記スパッタリング装置は、第１及び第２のターゲットユニットを空間部に対して着脱操作する際、変換機構によって、第１及び第２のターゲット部を、上記リブと対向する第１の状態から上記リブと対向しない第２の状態への変換操作が可能である。したがって、上記スパッタリング装置によれば、第１及び第２のターゲットユニットの着脱の際、上記第１及び第２のターゲット部とリブとの干渉を防止でき、良好な作業性を確保することができる。
【００１５】
また、第１及び第２のターゲットユニットが空間部に装着されると、第１及び第２のターゲット部は、第１の間隔をおいて配列されることが可能である。したがって、各ターゲットユニットの複数のターゲット部は、空間部において一方向に等間隔で配列されることが可能となるため、空間部に収容された基板の表面に対してターゲット部の連続性あるいは配置対称性が確保される。したがって、上記スパッタリング装置によれば、基板全面に対する成膜の均一性を確保することができる。
【００１６】
チャンバの開口を分割するリブは、当該開口の形成によって低下したチャンバの強度を高めるための補強用リブであってもよい。上記チャンバを分割構造とした場合、上記リブは、各チャンバブロックの接合部で構成されてもよい。
【００１７】
例えば、上記チャンバは、第１のチャンバブロックと、第２のチャンバブロックとを含んでいてもよい。上記第１のチャンバブロックは、上記第１の開口部を有する上記第１の側面と、第３の開口部が形成された第２の側面を有する。上記第２のチャンバブロックは、上記第２の開口部を有する上記第１の側面と、第４の開口部が形成された第３の側面を有する。上記第２のチャンバブロックは、上記第３の側面が上記第２の側面と接合されることで、上記第３及び第４の開口部を含む内部空間を上記空間部として形成する。
一方、上記リブは、第１の端縁部と、第２の端縁部との接合構造を有する。上記第１の端縁部は、上記第１の開口部と上記第２の側面との間に形成される。上記第２の端縁部は、上記第２の開口部と上記第３の側面との間に形成される。
これにより、分割構造を有するチャンバに対して、ターゲットユニットの装着性及び成膜均一性を確保することが可能となる。
【００１８】
上記分割構造のチャンバを有するスパッタリング装置において、上記第１のターゲット部は、上記第１の状態において上記第１の端縁部と対向してもよく、上記第２のターゲット部は、上記第１の状態において上記第２の端縁部と対向してもよい。
これにより、第１及び第２の開口部に対して第１及び第２のターゲットユニットを適正に装着することが可能となる。
【００１９】
上記変換機構の一実施形態として、上記変換機構は、上記第１及び第２の方向にそれぞれ直交する第３の方向に平行な回動軸を有していてもよい。この場合、上記変換機構は、上記回動軸のまわりへ上記第１及び第２のターゲット部を回動させることで、上記第１及び第２のターゲット部を上記第１の状態から上記第２の状態へ変換させることができる。
これにより、簡単な構成で上記変換機構を構成することができる。
【００２０】
上記変換機構の他の実施形態として、上記変換機構は、上記第１及び第２のターゲット部を上記第１の方向にスライドさせるガイド部を有していてもよい。この場合、上記ガイド部により上記第１及び第２のターゲット部をスライドさせることで、上記第１及び第２のターゲット部を上記第１の状態から上記第２の状態へ変換させることができる。
これによっても、上記変換機構の構成の簡素化を図ることができる。
【００２１】
上記スパッタリング装置は、第１のマグネットユニットと、第２のマグネットユニットと、移動機構とをさらに具備してもよい。
上記第１のマグネットユニットは、上記第１のターゲットユニットの背面側に対向し、上記第１の方向に沿って第２の間隔で配列された複数のマグネット部を有する。上記第１のマグネットユニットは、上記第１の開口部を介して上記空間部へ着脱自在に設置される。
上記第２のマグネットユニットは、上記第２のターゲットユニットの背面側に対向し、上記第１の方向に沿って第２の間隔で配列された複数のマグネット部を有する。上記第２のマグネットユニットは、上記第２の開口部を介して上記空間部へ着脱自在に設置される。
上記移動機構は、上記第１及び第２のマグネットユニットを上記第１及び第２の方向に移動させる。
【００２２】
マグネットユニットは、各ターゲット部の表面に磁場を形成するための磁気回路を構成する。これにより、マグネトロン型スパッタリング装置が構成される。上記移動機構により、各マグネットユニットがターゲットユニットに対して上記第１の方向に移動自在であるため、ターゲット部表面のエロージョン領域を拡張してターゲット部の長寿命化を図ることが可能となる。また、上記移動機構により、ターゲットユニットとマグネットユニットとの間の対向距離が可変となるため、装着時における第１及び第２のターゲット部の状態変化の際にこれらターゲット部とマグネット部との間の干渉を防止することができる。
【００２３】
上記第１及び第２のマグネットユニットは、上記第２の方向において上記第３又は第４の開口部の内方に位置する第１の位置と、上記第３又は第４の開口部の内方に位置しない第２の位置とを有していてもよい。上記移動機構は、上記空間部に対する上記第１及び第２のマグネットユニットの着脱時に上記第１及び第２のマグネットユニットを上記第１の位置から前記第２の位置へ移動させるようにしてもよい。
これにより、チャンバに対する第１及び第２のマグネットの着脱時、チャンバのリブと各マグネットユニットとの干渉を防止して、マグネットユニットの装着作業性を確保することができる。
【００２４】
上記移動機構は、第１の移動ユニットと、第２の移動ユニットとを有してもよい。上記第１の移動ユニットは、上記第１のマグネットユニットを上記第１及び第２の方向に移動させる。上記第２の移動ユニットは、上記第２のマグネットユニットを上記第１及び第２の方向に移動させる。
これにより、第１及び第２のマグネットユニットをそれぞれ個別に移動制御することが可能となる。
【００２５】
上記スパッタリング装置は、第１の支持プレートと、第２の支持プレートとをさらに具備してもよい。上記第１の支持プレートは、上記第１のターゲットユニットと、上記第１のマグネットユニットと、上記第１の移動ユニットとを共通に支持し、上記第１の開口部に対して着脱自在に取り付けられる。上記第２の支持プレートは、上記第２のターゲットユニットと、上記第２のマグネットユニットと、上記第２の移動ユニットとを共通に支持し、上記第２の開口部に対して着脱自在に取り付けられる。
これにより、第１及び第２のターゲットユニット、マグネットユニット及び移動ユニットのそれぞれを一組としてチャンバに対して一括的に着脱することが可能となり、着脱作業性を向上させることができる。
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
（第１の実施形態）
［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置の概略構成を示す平面視断面図である。図示するスパッタリング装置１００は、チャンバ１と、チャンバ１の内部に設置されたスパッタリングカソード２Ａ及び２Ｂとを備えている。なお、図においてｘ方向及びｙ方向はそれぞれ直交する水平方向を示し、ｚ方向は鉛直方向を示している。
【００２８】
本実施形態のスパッタリング装置１００は、基板を略直立させた姿勢で成膜する縦型スパッタリング装置として構成されている。スパッタリング装置１００は、基板をチャンバ内で静止させながら成膜する静止成膜方式でもよいし、基板をチャンバ内で移動させながら成膜する移動成膜方式であってもよい。本実施形態のスパッタリング装置１００は、チャンバ１の両側に他の真空処理室（成膜室、熱処理室、ロードロック室など）が接続されたインライン式の真空処理装置におけるスパッタ室として構成されている。
【００２９】
［チャンバの構成］
先ず、チャンバ１の構成について説明する。
【００３０】
チャンバ１は、第１のチャンバブロック１０Ａと第２のチャンバブロック１０Ｂとの接合構造を有する。図２は、チャンバ１の分解斜視図である。チャンバ１は、第１のチャンバブロック１０Ａと、第２のチャンバブロック１０Ｂと、シールリング１０Ｃとを有する。
【００３１】
第１及び第２のチャンバブロック１０Ａ、１０Ｂは、例えばステンレス鋼やアルミニウム合金等の金属材料で構成されており、打ち抜き加工、プレス加工、溶接等の工程を経ることによって多面体形状に形成されている。本実施形態では、第１及び第２のチャンバブロックはそれぞれ同等の大きさの直方体形状（六面体）を有しているが、形状はこれに限られない。
【００３２】
第１のチャンバブロック１０Ａは、背面開口部１１Ａｗ（第１の開口部）が形成された背面１１Ａ（第１の側面）と、内側面開口部１２Ａｗ（第３の開口部）が形成された内側面１２Ａ（第２の側面）と、外側面開口部１３Ａｗが形成された外側面１３Ａとを有する。背面１１Ａには第１のスパッタリングカソード２Ａが取り付けられ、内側面１２Ａには第２のチャンバブロック１０Ｂが接続される。外側面１３Ａには、外側面開口部１３Ａｗを開閉するゲートバルブが接続される。第１のチャンバブロック１０Ａの前面１４Ａ、上壁面１５Ａ及び底壁面１６Ａはいずれも閉塞面であるが、メンテナンス用の開閉扉などが設けられていてもよい。
【００３３】
第２のチャンバブロック１０Ｂは、背面開口部１１Ｂｗ（第２の開口部）が形成された背面１１Ｂ（第１の側面）と、内側面開口部１２Ｂｗ（第４の開口部）が形成された内側面１２Ｂ（第３の側面）と、外側面開口部１３Ｂｗが形成された外側面１３Ｂとを有する。背面１１Ｂには第２のスパッタリングカソード２Ｂが取り付けられ、内側面１２Ｂには第１のチャンバブロック１０Ａが接続される。外側面１３Ｂには、外側面開口部１３Ｂｗを開閉するゲートバルブが接続される。第２のチャンバブロック１０Ｂの前面１４Ｂ、上壁面１５Ｂ及び底壁面１６Ｂはいずれも閉塞面であるが、メンテナンス用の開閉扉などが設けられていてもよい。
【００３４】
第１のチャンバブロック１０Ａの内側面１２Ａと、第２のチャンバブロック１０Ｂの内側面１２Ｂとが、シールリング１０Ｃを介して相互に接合されることで、チャンバ１が構成される。各チャンバブロック１０Ａ、１０Ｂの内側面１２Ａ、１２Ｂは、各々の内側面開口部１２Ａｗ、１２Ｂｗの周囲にシールリング１０Ｃが装着される環状の溝（図２において側面１２Ａ側の溝１７Ａのみ図示）を有している。第１及び第２のチャンバブロック１０Ａ、１０Ｂは、各々の背面１１Ａ、１１Ｂが同一面となるように接合され、複数本のボルト部材を用いて一体化される。
【００３５】
各チャンバブロック１０Ａ、１０Ｂは溶接によって一体接合されてもよい。この場合、シールリング１０Ｃの装着を省略することも可能である。
【００３６】
なお図示せずとも、チャンバ１は、スパッタガス等のプロセスガスを空間部１９へ導入するためのガス導入通路、空間部１９を真空排気するための真空ポンプと連絡する排気ポート、チャンバ内部の各種駆動系に対する電力などの供給系統などを備えている。
【００３７】
以上のように構成されるチャンバ１は、背面１１Ａ、１１Ｂ（以下単に「背面１１」ともいう。）側に、図においてｘ方向に配列された２つの開口部１１Ａｗ及び１１Ｂｗを有する。これらの開口部１１Ａｗ、１１Ｂｗの間は、ｚ方向に延在する構造体（リブ）１８が存在する。構造体１８は、チャンバ１の背面１１に形成された１つの開口を２つの開口部に分割するように形成される。構造体１８は、第１のチャンバブロック１０Ａ側の第１の端縁部１８Ａと、第２のチャンバブロック１０Ｂ側の第２の端縁部１８Ｂとの接合体で構成される。第１の端縁部１８Ａは、背面１１Ａと内側面１２Ａとの間に位置する、第１のチャンバブロック１０Ａの一辺部に形成される。第２の端縁部１８Ｂは、背面１１Ｂと内側面１２Ｂとの間に位置する、第２のチャンバブロック１０Ｂの一辺部に形成される。
【００３８】
また、以上のように構成されるチャンバ１は、内部に空間部１９を有する。空間部１９は、内側面開口部１２Ａｗ、１２Ｂｗを介して結合される第１及び第２のチャンバブロック１０Ａ、１０Ｂの空間部の総和に相当する。空間部１９には、成膜すべき基板Ｓを略直立した状態に保持し、かつ、空間部１９内をｘ方向に移動自在なキャリアＣの搬送機構（図示略）と、第１のスパッタリングカソード２Ａと、第２のスパッタリングカソード２Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００３９】
基板Ｓは、典型的には、ガラス基板である。空間部１９に搬送される基板Ｓのｘ方向の長さ（幅）は、チャンバ１の幅よりも小さいが、各チャンバブロック１０Ａ、１０Ｂの幅よりも大きい。したがって、図１に示すように、基板Ｓは、空間部１９において、開口部１２Ａｗ及び１２Ｂｗを貫通するように配置される。
【００４０】
［スパッタリングカソードの構成］
次に、第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの構成について説明する。
【００４１】
第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂはそれぞれ同等の構成を有しており、ターゲットユニット２１と、マグネットユニット２２と、移動ユニット２３とを備えている。
【００４２】
ターゲットユニット２１は、複数のターゲット部３１、３２及び３３と、ターゲットベース３０とを有する。ターゲットベース３０は、枠状に形成されており、複数のターゲット部３１〜３３を支持する。ターゲット部３１〜３３は、ｘ方向に幅方向、ｚ方向に長さ方向を有する短冊形状であり、成膜材料で構成されたスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとを含む。ターゲット部３１〜３３は、ｘ方向に等間隔に配列されている。なお、ターゲット部の形状、大きさ、配列数は、上記の例に限定されない。
【００４３】
マグネットユニット２２は、複数のマグネット部４１、４２及び４３と、マグネットベース４０とを有する。マグネットベース４０は、複数のマグネット部４１〜４３を支持する。マグネット部４１〜４３は、ｘ方向に幅方向、ｚ方向に長さ方向を有するＥ型の永久磁石材料からなり、ターゲット部３１〜３３の背面側に対向して配置されている。マグネット部４１〜４３は、ｘ方向に等間隔に配列されている。
【００４４】
移動ユニット２３は、マグネットユニット２２をターゲットユニット２１に対してｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に移動させるためのものである。移動ユニット２３は、マグネットユニット２２のｘ方向への移動をガイドする第１のガイドベース２３１ｘと、マグネットユニット２２のｚ方向への移動をガイドする第２のガイドベース２３１ｚと、マグネットユニット２２のｙ方向への移動をガイドする第３のガイドベース２３１ｙとを有する。
【００４５】
また、移動ユニット２３は、マグネットユニット２２をｘ方向及びｚ方向へ駆動する第１の駆動源２３３と、マグネットユニット２２をｙ方向へ駆動する第２の駆動源２３４とを有する。第１の駆動源２３３及び第２の駆動源２３４は、それぞれ、支持プレート２４に取り付けられている。第１の駆動源２３３は、第１のガイドベース２３１ｘを貫通してマグネットベース４０に接続される駆動軸２３３ａを有し、この駆動軸２３３ａを介してマグネットユニット２２をｘ方向及びｚ方向へ移動させる。駆動軸２３３ａは、第２の駆動源２３４によるマグネットユニット２２のｙ方向への移動に伴って、ｙ方向へ進退自在に構成されている。第２の駆動源２３４は、第３のガイドベースｚに接続される駆動軸２３４ａを有し、この駆動軸２３４ａを介してマグネットユニット２２をｙ方向へ移動させる。
【００４６】
支持プレート２４は、第３のガイドベース２３１ｙ、第２のガイドベース２３１ｚ及び第１のガイドベース２３１ｘを介して、マグネットユニット２２を支持している。また、支持プレート２４は、支持部材２５を介して、ターゲットユニット２１を支持している。したがって、ターゲットユニット２１、マグネットユニット２２及び移動ユニット２３は、支持プレート２４に共通に支持されている。なお、支持部材２５は、ターゲットユニット２１の各ターゲット部３１〜３３に対する電力や冷却媒などの供給経路を兼ねていてもよい。
【００４７】
以上のように構成されるターゲットユニット２１、マグネットユニット２２、移動ユニット２３及び支持プレート２４は、第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂについて共通に構成されている。第１のスパッタリングカソード２Ａは、チャンバ１の第１の開口部１１Ａｗを介して空間部１９へ設置され、第２のスパッタリングカソード２Ｂは、チャンバ１の開口部１１Ｂｗを介して空間部１９へ設置される。第１のスパッタリングカソード２Ａの支持プレート２４は、第１のチャンバブロック１０Ａの背面１１Ａにシール部材を介して複数本のボルト部材によって固定される。第２のスパッタリングカソード２Ｂの支持プレート２４は、第２のチャンバブロック１０Ｂの背面１１Ｂにシール部材を介して複数本のボルト部材によって固定される。これにより、開口部１１Ａｗ及び１１Ｂｗは閉塞され、空間部１９の密閉性が確保される。
【００４８】
次に、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの構成の詳細について、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの動作とともに説明する。ここでは、第１のスパッタリングカソード２Ａについて説明するが、第２のスパッタリングカソード２Ｂも同様に構成されているものとする。
【００４９】
図３は、第１のスパッタリングカソード２Ａの動作形態を示す図である。図４は、チャンバ１に対する第１のスパッタリングカソード２Ａの着脱作業の様子を示す要部の斜視図である。図３及び図４においては、ターゲットユニット２１を支持プレート２４に固定する支持部材２５の図示は省略している。ターゲットユニット２１を構成する複数のターゲット部３１〜３３のうち内方側（リブ１８Ａ側）に位置するターゲット部３１は、ｚ方向に延在する軸部３１１（回動軸）を有しており、この軸部３１１のまわりに回動自在に構成されている。ターゲット部３１は、図３において二点鎖線で示す通常姿勢（第１の姿勢）と、実線で示す非通常姿勢（第２の姿勢）とを有する。ターゲット部３１の軸部３１１は、ターゲットベース３０の側端部に形成された溝部３０１に係合している。ターゲットベース３０に対する軸部３１１の係合状態は、軸部３１１の両端近傍位置においてターゲットベース３０に固定されたストッパ３１２によって維持されている。
【００５０】
通常姿勢では、ターゲット部３１は、他のターゲット部３２、３３と同様に被スパッタ面がチャンバブロック１０Ａの前面１４Ａに対向する回動位置にある。基板Ｓに対するスパッタ成膜時は、ターゲット部３１は当該通常姿勢をとる。通常姿勢において、ターゲット部３１の一部は、チャンバブロック１０Ａの内側面開口部１２Ａｗの内方に位置しており、ｙ方向においてチャンバブロック１０Ａの端縁部１８Ａ（リブ１８）に対向する。
【００５１】
一方、ターゲット部３１の非通常姿勢は、ターゲット部３１の被スパッタ面がチャンバブロック１０Ａの外側面１３Ａに対向する回動位置に設定される。この非通常姿勢において、ターゲット部３１は、内側面開口部１２Ａｗの内方には位置しておらず、したがって、ｙ方向においてチャンバブロック１０Ａの端縁部１８Ａ（リブ１８）と対向していない。上記非通常姿勢は、チャンバブロック１０Ａに対するスパッタリングカソード２Ａの着脱時に上記通常姿勢から変換される（変換機構）。図示せずとも、ターゲットユニット２１は、ターゲット部３１の通常姿勢と非通常姿勢をそれぞれ固定するロック機構を備えている。ターゲット部３１の姿勢の変換は、作業者による手動で行われてもよいし、別途駆動源を用いて自動的に行われてもよい。
【００５２】
第２のスパッタリングカソード２Ｂも、上述と同様の構成を有している。第２のスパッタリングカソードにおいては、複数のターゲット部３１〜３３のうち内方側（リブ１８Ｂ側）に位置するターゲット部３１が、ターゲットベース３０に対して回動可能な軸部３１１を有している（図１参照）。第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂのそれぞれのターゲット部３１が通常姿勢にあるとき、これらターゲット部３１の間隔は、ターゲット部３１〜３３の配置間隔と同等の大きさに設定されている。
【００５３】
マグネットユニット２２は、図３において二点鎖線で示す通常位置（第１の位置）と、実線で示す非通常位置（第２の位置）とを有する。マグネットユニット２２の位置の変換は、移動ユニット２３によって行われる。
【００５４】
通常位置において、マグネットユニット２２は、各マグネット部４１〜４３がターゲットユニット２１に対して所定の距離離間して対向する高さ位置に設定される。マグネットユニット２２は、通常位置において、各ターゲット部３１〜３３の表面から所定強さの磁場を形成する磁気回路として構成され、基板Ｓとターゲット部３１〜３３との間にスパッタガスのマグネトロン放電を形成する。また、マグネットユニット２２は、通常位置において、その内方側が内側面開口部１２Ａｗの内方に位置しており、ｙ方向においてチャンバブロック１０Ａの端縁部１８Ａ（リブ１８）と対向している。
【００５５】
一方、マグネットユニット２２の非通常位置は、ターゲットユニット２１に対して上記通常位置から後方側へ所定距離遠ざかった位置に設定される。当該所定距離は、ターゲット部３１の通常姿勢から非通常姿勢への回動時に、マグネットユニット２２がターゲット部３１と干渉しない距離であれば特に限定されない。また、この非通常位置において、マグネットユニット２２は、内側面開口部１２Ａｗの内方には位置しておらず、したがって、ｙ方向においてチャンバブロック１０Ａの端縁部１８Ａ（リブ１８）と対向していない。上記非通常位置は、チャンバブロック１０Ａに対するスパッタリングカソード２Ａの着脱時に上記通常位置から変更される。
【００５６】
［スパッタリングカソードの着脱操作］
次に、チャンバ１に対する第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの着脱操作について説明する。
【００５７】
チャンバ１に対して第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂを取り付ける際、図４に示すように、各ターゲットユニット２１のターゲット部３１は非通常姿勢に変換され、マグネットユニット２２は非通常位置に移動される。したがって、第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂは、チャンバ１の２つの開口部１１Ａｗ、１１Ｂｗ間に位置するリブ１８と干渉することなく、空間部１９へ装着されることが可能となる。第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂは、各々の支持プレート２４が複数本のボルト部材を用いてチャンバの背面１１Ａ、１１Ｂへ接合されることによって、空間部１９内に設置される。
【００５８】
第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂが空間部１９に設置された後、ターゲット部３１は、軸部３１１のまわりへの回動操作によって、非通常姿勢から通常姿勢へ変換される。ターゲット部３１が通常姿勢へ変換された後、マグネットユニット２２は、移動ユニット２３によるｘ、ｙ方向への移動操作によって、非通常位置から通常位置へ移動される。このとき、移動ユニット２３によるマグネットユニット２２のｚ方向への移動操作が含まれてもよい。これにより、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂは、チャンバ１の内部において、図１に示したような形態をとる。これにより、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの個々のターゲットユニット２１だけでなく、全ターゲットユニット２１において全てのターゲット３１〜３３がｘ方向に沿って等間隔に配置される。
【００５９】
したがって、第１のスパッタリングカソード２Ａのターゲット部３１と第２のスパッタリングカソード２Ｂのターゲット部３１の離間距離よりも、チャンバ１のリブ１８の幅が大きい場合であっても、装着時において各ターゲット部３１とリブ１８との干渉を防止することができる。これにより、チャンバ１に対するスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの良好な装着作業性が確保される。
【００６０】
また、本実施形態によれば、各ターゲット部３１〜３３がそれぞれ等間隔に配置されているので、空間部１９内へ搬送された基板Ｓに対して、ターゲット部３１〜３３の連続性あるいは配置対称性が確保される。したがって、基板Ｓの全面に対する成膜の均一性を確保することができる。
【００６１】
なお、スパッタ成膜時において、通常位置にあるマグネットユニット２２を移動ユニット２３の駆動によってｘ方向へ揺動させるようにしてもよい。これにより、ターゲット部３１〜３３の表面に形成されるエロージョン領域を拡張でき、ターゲット部３１〜３３の使用効率を高めて、ターゲット部３１〜３３の高寿命化を図ることができる。マグネットユニット２２の揺動は、移動ユニット２３により各スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂごとに独立して制御してもよいし、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂ間で同期駆動されてもよい。
【００６２】
一方、ターゲット部３１〜３３の交換など、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂのメンテナンス時は、チャンバ１の空間部１９を大気圧に調整した後、チャンバ１からスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂが取り外される。この場合、通常位置にあるマグネットユニット２２を非通常位置へ移動させた後、ターゲット部３１を通常姿勢から非通常姿勢へ変換する。これにより、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂをチャンバ１から取り外す際、チャンバ１のリブ１８とマグネットユニット２２及びターゲット部３１との干渉が防止される。したがって、チャンバ１からスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂを容易に取り外すことが可能となる。
【００６３】
以上のように、本実施形態のスパッタリング装置によれば、第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの着脱の際、各スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂのターゲット部３１とチャンバ１のリブ１８との干渉を防止でき、良好な作業性を確保することができる。また、成膜時において、各スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂのターゲット部３１〜３３を等間隔に配列することができるため、基板Ｓが大型基板である場合においても良好な成膜均一性を確保することができる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、ターゲット部３１の姿勢を変換するための変換機構を上述のようにターゲットベース３０に対するターゲット部３１の回動機構によって実現しているため、当該変換機構の構成の簡素化を図ることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態によれば、ターゲットユニット２１、マグネットユニット２２及び移動ユニット２３を支持プレート２４によって共通に支持する構成を採用しているため、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂのユニット化でき、チャンバ１に対する着脱作業性の効率化を図ることができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本実施形態のスパッタリング装置の概略構成を示す平面視断面図である。なお、図において上述の第１の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００６７】
本実施形態のスパッタリング装置２００は、チャンバ１と、チャンバ１の内部に設置されたスパッタリングカソード２Ａ及び２Ｂとを備えている。本実施形態のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂにおいては、ターゲットユニット２１のターゲット部３１の姿勢変換機構が上述の第１の実施形態と異なっている。
【００６８】
本実施形態では、ターゲットユニット２１を構成する複数のターゲット部３１〜３３のうち内方側（リブ１８Ａ側）に位置するターゲット部３１は、ｚ方向に延在する軸部３１３を有している。軸部３１３は、ターゲットベース３０の側部に形成された長孔３０３（ガイド部）に係合しており、ｘ方向へスライド自在に構成されている。長孔３０３は、ｘ方向に長手方向を有する。
【００６９】
ターゲット部３１は、図５において二点鎖線で示す通常位置（第１の姿勢）と、実線で示す非通常位置（第２の姿勢）とを有する。通常位置では、ターゲット部３１は、他のターゲット部３２とターゲット部３３との間隔と同等の間隔をもって、ターゲット部３２と隣接する。基板Ｓに対するスパッタ成膜時は、ターゲット部３１は当該通常位置をとる。通常位置において、ターゲット部３１の一部は、チャンバブロック１０Ａの内側面開口部１２Ａｗの内方に位置しており、ｙ方向においてチャンバブロック１０Ａの端縁部１８Ａ（リブ１８）に対向する。
【００７０】
一方、ターゲット部３１の非通常位置は、ターゲット部３１が、これと隣接するターゲット部３２と近接した位置に設定される。この非通常位置において、ターゲット部３１は、内側面開口部１２Ａｗの内方には位置しておらず、したがって、ｙ方向においてチャンバブロック１０Ａの端縁部１８Ａ（リブ１８）と対向していない。上記非通常位置は、チャンバブロック１０Ａに対するスパッタリングカソード２Ａの着脱時に上記通常位置から変換される（変換機構）。通常位置と非通常位置との間のターゲット部３１の位置変換は、長孔３０３の長手方向に沿った軸部３１３のスライド操作によって行われる。ターゲット部３１の位置変換は、作業者による手動で行われてもよいし、別途駆動源を用いて自動的に行われてもよい。図示せずとも、ターゲットユニット２１は、ターゲット部３１の通常位置と非通常位置をそれぞれ固定するロック機構を備えている。
【００７１】
第２のスパッタリングカソード２Ｂも、上述と同様の構成を有している。第２のスパッタリングカソードにおいては、複数のターゲット部３１〜３３のうち内方側（リブ１８Ｂ側）に位置するターゲット部３１が、ターゲットベース３０に対してスライド可能な軸部を有している。第１及び第２のスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂのそれぞれのターゲット部３１が上記通常位置にあるとき、これらターゲット部３１の間隔は、ターゲット部３２とターゲット部３３の配置間隔と同等の大きさに設定されている。
【００７２】
以上のように構成される本実施形態のスパッタリング装置２００においても、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。これにより、チャンバ１に対するスパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの良好な着脱作業性と、スパッタ成膜時における良好な均一性を確保することができる。また、ターゲット部３１の姿勢を変換するための変換機構を上述のようにターゲットベース３０に対するターゲット部３１のスライド機構によって実現しているため、当該変換機構の構成の簡素化を図ることができる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００７４】
例えば以上の実施形態では、チャンバ１が第１のチャンバブロック１０Ａと第２のチャンバブロック１０Ｂとの接合構造を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、単独のチャンバブロックで構成されてもよい。この場合、スパッタリングカソードの装着用開口が補強用のリブで複数に分割されているようなチャンバ構造に対して、本発明は適用可能である。
【００７５】
チャンバ１に装着されるスパッタリングカソードの数は２つに限られず、その開口部の数に合わせてスパッタリングカソードの装着数を設定することができる。この場合、各スパッタリングカソードは、水平方向に限られず、鉛直方向にも配列させてもよい。
【００７６】
マグネットユニット２２を直線移動させる移動ユニット２３は、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂについて共通に構成することも可能である。この場合、スパッタリングカソード２Ａ、２Ｂの支持プレートを共通化して、これらスパッタリングカソードを単独のモジュールとして構成することも可能である。
【００７７】
また、以上の実施形態では、インライン式のスパッタリング装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、枚葉式スパッタリング装置にも本発明は適用可能である。また、成膜形式も縦型に限られず、基板を水平方向に横臥させた姿勢で成膜する横型スパッタリング装置にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  チャンバ
２Ａ  第１のスパッタリングカソード
２Ｂ  第２のスパッタリングカソード
１０Ａ  第１のチャンバブロック
１０Ｂ  第２のチャンバブロック
１１Ａｗ、１１Ｂｗ  背面開口部
１８  リブ
１８Ａ  第１の端縁部
１８Ｂ  第２の端縁部
１９  空間部
２１  ターゲットユニット
２２  マグネットユニット
２３  移動ユニット
２４  支持プレート
３１〜３３  ターゲット部
４１〜４３  マグネット部
１００、２００  スパッタリング装置
３０３  長孔
３１１、３１３  軸部
【図１】
2011038169.tif 000003
【図２】
2011038169.tif 000004
【図３】
2011038169.tif 000005
【図４】
2011038169.tif 000006
【図５】
2011038169.tif 000007