(57)【要約】 【課題】  小型で、ターゲット交換周期が長く、かつ容易に基板上に積層膜を形成することができるターゲット基台、ターゲット装置およびスパッタリング装置を提供する。【解決手段】  スパッタリング装置に用いられるターゲット基台１のターゲット保持部２は多面体であり、保持面２ａおよび２ｂにターゲットを保持することが可能であるので、ターゲット基台の小型化が達成される。またターゲット基台１は回転軸を有し、回転可能であるので、基板に対向するターゲットを回転によって切替えて連続的にスパッタリング処理することが可能である。保持面２ａおよび２ｂに同種の材料からなるターゲットを保持させる場合、ターゲット交換周期が長くなる。また異種の材料からなるターゲットを保持させる場合、１台のスパッタリング装置で２層からなる積層膜を基板上に容易に形成することが可能になる。【選択図】      図１
2008095154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に薄膜を形成するスパッタリング装置に用いられる、ターゲットを保持するためのターゲット基台において、
前記ターゲットを保持可能に構成されているターゲット保持部と、
前記ターゲット保持部を回転させるための回転軸とを含んで構成され、
前記ターゲット保持部は、
形状が多面体であり、
前記多面体の１面に対して１つのターゲットを保持可能に構成され、
回転可能に構成されていることを特徴とするターゲット基台。
【請求項２】
前記ターゲット保持部は、
形状が直角柱であり、
前記直角柱の側面に前記ターゲットを保持可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のターゲット基台。
【請求項３】
前記ターゲットを冷却するための冷却手段を有し、
前記冷却手段で用いられる冷却水を、複数の前記ターゲットで共用可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のターゲット基台。
【請求項４】
前記冷却水を給排水するための管の一部が、前記回転軸であることを特徴とする請求項３に記載のターゲット基台。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のターゲット基台にターゲットが保持されているターゲット装置において、
前記ターゲットの材料は同種であることを特徴とするターゲット装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のターゲット基台にターゲットが保持されているターゲット装置において、
前記ターゲットの材料は異種のものを含むことを特徴とするターゲット装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のターゲット基台と、
薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成されることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項８】
請求項５または６に記載のターゲット装置と、
薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成されることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項９】
ターゲット保持部を含んで構成されるスパッタリング装置において、
前記ターゲット保持部は、
形状が多面体であり、
前記多面体の１面に対して１つのターゲットを保持可能に構成され、
前記多面体の少なくとも２面以上に前記ターゲットが保持され、
前記ターゲットに対向する位置に、薄膜が形成される基板を保持可能に構成されてい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、主に半導体基板の薄膜形成に用いられるターゲット基台、ターゲット装置およびスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング処理は、真空中に不活性ガスを導入しながら基板とターゲットとの間に直流高電圧を印加し、イオン化した不活性ガスをターゲットに衝突させて、はじき飛ばされるターゲット物質を基板に成膜させる方法である。
【０００３】
スパッタリング処理に用いられるスパッタリング装置は、半導体デバイス、電子部品および液晶パネルなどの製造工程において、基板表面に薄膜を成膜するために用いられる。スパッタリング装置は、薄膜を形成すべき基板を保持することが可能な基板保持部と、ターゲットを保持することが可能なターゲット基台とを含んで構成される。ターゲット基台には、ターゲットを保持することが可能なターゲット保持部が設けられている。スパッタリング処理する際には、基板保持部に基板が、ターゲット保持部にターゲットが保持される。ターゲットに負電位を印加することによって、プラズマが形成され、このプラズマ中のイオンがターゲットに衝突することによって、ターゲットからスパッタ粒子が飛散して、基板の表面に付着および堆積して基板に薄膜が形成される。またプラズマ中のイオンがターゲットに衝突するときに、ターゲットの衝突面は過熱される。
【０００４】
図１２（ａ）は従来のスパッタリング装置のターゲット基台１０１および基板１０４を示す平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の切断面線Ａ１−Ａ１からみた断面図である。ターゲット基台１０１の一面には、薄膜のターゲット材料からなるターゲット１０２が保持されている。蒸着法の場合と異なり、かなり激しい衝突を経て原子がターゲット１０２からたたきだされるので、ターゲット１０２の原子が衝突する面は過熱され、ターゲット１０２は冷却水によって冷却する必要がある。ターゲット１０２に対向する位置に、基板１０４が設けられ、ターゲット１０２からたたき出されたターゲット材料が基板上に付着することによって、基板１０４に薄膜１０５が形成され、スパッタリング処理が完了する。
【０００５】
図１３は、従来のスパッタリング装置１１０を示す平面図である。スパッタリング装置１１０を構成する真空チャンバ１１１内の略中央部には、基板１０４が保持された状態で回転する基板保持テーブル１１２が設けられている。基板保持テーブル１１２の周りには、保持された基板１０４が回転してそれぞれのターゲット１０２と対向することが可能な位置に、複数のターゲット基台１０１が、さらに基板１０４が収容されるカセット室１１３が設けられている。またカセット室１１３内には、カセットホルダ１１４が設けられている。ターゲット基台１０１には、予めターゲット１０２が保持されている。図示しないアームなどによってカセットホルダ１１４から取り出された基板１０４は、基板保持テーブル１１２に装着および保持され、基板１０４が保持された状態で基板保持テーブル１１２が回転する。基板１０４が所望のターゲット１０２と対向する位置で回転は停止し、基板１０４はスパッタリング処理される。ターゲット１０２として異種のものを用いることによって、基板１０４上に積層膜を形成することも可能である。
【０００６】
特許文献１は、上記のような複数のターゲット材料によって薄膜を形成するスパッタリング方法を開示する。また特許文献２は、同一チャンバ内で、第１のターゲットと第２のターゲットとを対面させ、それらの間に基板を配置して、第１のターゲットおよび第２のターゲットにレーザを照射して、基板の両面に同時に薄膜を形成するレーザ蒸着方法および装置を開示する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０６８７５号公報
【特許文献２】特開平８−２４６１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のターゲット基台１０１は、１台のターゲット基台に対して１枚のターゲットしか取り付けることができないので、異なるターゲット材料によって積層膜を形成する場合には、１台のスパッタリング装置に設けるターゲット基台の台数を増やして対応している。スパッタリング装置に設けることができるターゲット基台の台数には限りがあるため、１台のスパッタリング装置で対応できない多層の積層膜を形成する場合には、スパッタリング装置の台数を増やして対応している。
【０００９】
また複数のターゲット基台各々に冷却水を供給する必要があるため大量の冷却水を装置稼動のために使用することになり、工場側の供給能力を圧迫している。
【００１０】
さらに複数のターゲット基台を設けることができない場合は、ターゲットの材料がなくなる度にターゲットを交換しなければならず、その度に真空状態を解除し、再び真空引きしなければならないという手間がかかる。
【００１１】
本発明の目的は、上記の課題を解決して、小型で、ターゲット交換周期が長く、かつ容易に基板上に積層膜を形成することができるターゲット基台、ターゲット装置および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】
【００１２】
本発明は、基板に薄膜を形成するスパッタリング装置に用いられる、ターゲットを保持するためのターゲット基台において、
前記ターゲットを保持可能に構成されているターゲット保持部と、
前記ターゲット保持部を回転させるための回転軸とを含んで構成され、
前記ターゲット保持部は、
形状が多面体であり、
前記多面体の１面に対して１つのターゲットを保持可能に構成され、
回転可能に構成されていることを特徴とするターゲット基台である。
【００１３】
また本発明によれば、前記ターゲット保持部は、
形状が直角柱であり、
前記直角柱の側面に前記ターゲットを保持可能に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また本発明によれば、ターゲットを冷却するための冷却手段を有し、
前記冷却手段で用いられる冷却水を、複数の前記ターゲットで共用可能に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また本発明によれば、前記冷却水を給排水するための管の一部が、前記回転軸であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明によれば、前記ターゲット基台にターゲットが保持されているターゲット装置において、
前記ターゲットの材料は同種であることを特徴とするターゲット装置である。
【００１７】
また本発明によれば、前記ターゲット基台にターゲットが保持されているターゲット装置において、
前記ターゲットの材料は異種のものを含むことを特徴とするターゲット装置である。
【００１８】
また本発明によれば、前記ターゲット基台と、
薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成されることを特徴とするスパッタリング装置である。
【００１９】
また本発明によれば、前記ターゲット装置と、
薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成されることを特徴とするスパッタリング装置である。
【００２０】
また本発明によれば、ターゲット保持部を含んで構成されるスパッタリング装置において、
前記ターゲット保持部は、
形状が多面体であり、
前記多面体の１面に対して１つのターゲットを保持可能に構成され、
前記多面体の少なくとも２面以上に前記ターゲットが保持され、
前記ターゲットに対向する位置に、薄膜が形成される基板を保持可能に構成されていることを特徴とするスパッタリング装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板に薄膜を形成するスパッタリング装置に用いられる、ターゲットを保持するためのターゲット基台において、ターゲット基台は、ターゲットを保持するためのターゲット保持部と、ターゲット保持部を回転させるための回転軸とからなる。ターゲット保持部は形状が多面体であり、ターゲット保持部の多面体の各面にそれぞれターゲットを保持させることが可能になっており、さらにターゲット保持部は、回転軸を中心に回転することが可能である。これによって複数のターゲットを１台のターゲット基台で保持して、さらにターゲット保持部を回転させることによってターゲットの種類を切替えることが可能になるので、複数のターゲットでスパッタリング処理して基板上に積層膜を形成する際、ターゲット基台を複数設ける必要はなく、ターゲット基台が設けられているスパッタリング装置を小型化することが可能になる。またターゲットの切替えを、ターゲット保持部を回転させることよって実行することができるので、ターゲットを切替るたびに、スパッタリング装置の真空を解除する手間を省くことができ、スパッタリング処理の効率が向上する。
【００２２】
また本発明によれば、ターゲット保持部は形状が直角柱であり、直角柱の側面に、ターゲットを保持することが可能になっている。これによって回転中心の設定が容易になり、またターゲット保持部の側面に平行な回転軸を選択することによって、基板と対向する位置への位置合わせが容易になる。
【００２３】
また本発明によれば、ターゲット基台は冷却手段を有し、冷却手段は冷却水を用いてターゲットを冷却する。冷却手段は冷却水を貯蔵する貯蔵部からなり、貯蔵部に冷却水を給水して使用される。冷却手段は、ターゲット基台が保持する複数のターゲット間で共用される。これによって複数のターゲットごとに冷却水を備える必要がなくなり、ターゲット基台の省スペース化が可能になる。
【００２４】
また本発明によれば、冷却手段に冷却水を給水および排水するための管の一部を、回転軸の位置に配置して、回転軸とすることによって、回転軸を別途設ける必要がなくなり、ターゲット基台の構造を簡素化することが可能になる。
【００２５】
また本発明によれば、ターゲット装置は、ターゲット基台に同種の材料からなるターゲットが複数保持されてなる。ターゲット装置が設けられるスパッタリング装置を用いてスパッタリング処理する際、１つのターゲットのターゲット材料がなくなっても、ターゲット保持部を回転させてターゲットを切替えることによって、ターゲットの交換周期を長くすることが可能になる。
【００２６】
また本発明によれば、ターゲット装置は、ターゲット基台に異種の材料からなるターゲットを複数保持されてなる。ターゲット装置が設けられるスパッタリング装置を用いてスパッタリング処理する際、ターゲット保持部を回転させてターゲットを切替えることによって、基板に対向するターゲットの種類を変え、１台のターゲット基台で異種の材料からなる積層膜を基板上に形成することが可能になる。
【００２７】
また本発明によれば、スパッタリング装置は、上記の効果を備えるいずれかのターゲット基台と、薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成される。１台のターゲット基台は複数のターゲットを保持しているので、ターゲットの数だけターゲット基台が設けられるスパッタリング装置に比べて小型である。またターゲット保持部は回転するので、スパッタリング処理する際、基板に対向する位置に設けられてスパッタリング処理されるターゲットの切替えが容易である。
【００２８】
また本発明によれば、スパッタリング装置は、上記の効果を備えるいずれかのターゲット装置と、薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成される。ターゲットの交換回数が少なくなるので、スパッタリング装置の高寿命化が達成される。また１台のターゲット装置は複数のターゲットを保持するので、スパッタリング装置の小型化が達成される。
【００２９】
また本発明によれば、スパッタリング装置のターゲット保持部の少なくとも２面以上がターゲットを保持しており、それぞれのターゲットに対向する位置に基板を保持可能に構成されているので、スパッタリング装置の占有面積を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明に係るスパッタリング装置を用いて行われるスパッタリング処理とは、真空中にたとえばＡｒガスなどの不活性ガスを導入しながら基板とターゲットとの間に直流高電圧を印加し、イオン化したＡｒをターゲットに衝突させて、はじき飛ばされたターゲット物質を基板に成膜させる方法である。たとえば成膜させる物質としては、ＣｒまたはＴｉなどがある。
【００３１】
また、Ａｒガスと共に微量のＯ２またはＮ２ガスを導入して、反応性スパッタリング処理によって、たとえばＴｉＮ等を成膜することができる。
【００３２】
スパッタリング処理は乾式メッキ法に分類され、コーティングする対象物を液体や高温気体にさらす事なくメッキ処理することができる。それによって様々な基板材料、たとえば樹脂、ガラス、セラミックなどの板物または成型品に、たとえばシールド処理またはマスキング処理する際に使用されている。
【００３３】
図１（ａ）は、本発明に係るスパッタリング装置のターゲットを保持可能に構成されているターゲット基台１を示す平面図である。ターゲット基台１には、ターゲットを保持することが可能なターゲット保持部２と、中心には回転軸４とが設けられている。ターゲット保持部２の保持面２ａは円形になっているが、保持するターゲットの形状に対応して様々な形状をとることが可能である。
【００３４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断面線Ａ２−Ａ２からみた断面図である。ターゲット保持部２の形状は直角柱のひとつである直方体であり、ターゲット保持部２の保持面２ａおよび２ｂが、直方体の対向する２面に設けられている。このようにターゲット基台１は、１台で２枚のターゲットを保持することが可能で、さらに回転軸４を中心に回転可能に構成されている。たとえば保持面２ａおよび２ｂにターゲットを保持させ、保持面２ａに保持されているターゲットと対向する位置に基板を配置してスパッタリング処理し、その後ターゲット保持部２を１８０°回転させて、保持面２ｂに保持されているターゲットを基板に対向させて、スパッタリング処理する。保持面２ａおよび２ｂに同種の材料からなるターゲットを保持させる場合、どちらか一方の面のターゲット材料がなくなっても、ターゲット保持部２を１８０°回転させることによってスパッタリング処理を続行することが可能になるので、ターゲット交換周期が長くなる。また保持面２ａおよび２ｂに異種の材料からなるターゲットを保持させる場合、どちらか一方の面のターゲットによってスパッタリング処理した後、ターゲット保持部２を１８０°回転させてもう一方の面のターゲットによってスパッタリング処理することによって、１台のスパッタリング装置で２層からなる積層膜を基板上に容易に形成することが可能になる。
【００３５】
回転軸４は、直方体の形状をしているターゲット保持部２の中心を通り、保持面２ａおよび２ｂを有する平面に対して平行であるので、スパッタリング処理する際に、処理する基板と任意のターゲットとを向かい合わせ、次に回転させて別のターゲットと向かい合わせる場合、位置合わせが容易である。
【００３６】
またターゲット保持部２の内部には、ターゲットを冷却するための冷却水を貯蔵する冷却水貯蔵部３が設けられている。スパッタリング処理において、イオンがターゲットに衝突する際に、ターゲットの衝突面は過熱されるので、ターゲットを冷却しなければならないからである。冷却水貯蔵部３を、２つの保持面２ａおよび２ｂで共用するので、スパッタリング装置の小型化が達成される。またターゲット基台１は２枚のターゲットを保持することができるのに対して、従来のターゲット基台１０１は１つのターゲットしか保持することができないので、ターゲット１つが占める冷却水貯蔵部３の容積は、従来に比べて半分ですむことになる。
【００３７】
図２は、本発明に係るスパッタリング装置のターゲットを保持するターゲット基台５を示す斜視図である。ターゲット保持部６の形状は直角柱のひとつである立方体であり、側面４面にそれぞれターゲットを保持することが可能な保持面６ａ〜６ｄが設けられている。このようにターゲット基台５は、１台で４つのターゲットを保持することが可能であり、さらにターゲット基台５は、回転軸４を中心に回転可能に構成されている。たとえば保持面６ａ〜６ｄにターゲットを保持させ、ターゲットと対向する位置に基板を配置してスパッタリング処理する際、ターゲット保持部６を９０°、１８０°または２７０°回転させることによって、基板に対向するターゲットを変えることができる。保持面６ａ〜６ｄに同種の材料からなるターゲットを保持させる場合、いずれか一面のターゲット材料がなくなっても、ターゲット保持部６を回転させることによってスパッタリング処理を続行することが可能になるので、ターゲット交換周期が長くなる。また保持面６ａ〜６ｄに異種の材料からなるターゲットを保持させる場合、いずれか一面のターゲットによってスパッタリング処理した後、ターゲット保持部６を回転させていずれか別の面のターゲットによってスパッタリング処理することによって、１台のスパッタリング装置で最大４層からなる積層膜を基板上に容易に形成することが可能になる。保持面６ａ〜６ｄに保持させるターゲットは、すべて同種または異種である必要はなく、様々な組み合わせが可能である。たとえばターゲット６ａおよび６ｂのみを同種にしてもよい。
【００３８】
回転軸４は、立方体の形状をしているターゲット保持部６の中心を通り、保持面６ａ〜６ｄを有する平面に対して平行であるので、スパッタリング処理する際に、処理する基板と任意のターゲットとを対向させて、次に回転させて別のターゲットと対向させる場合、位置合わせが容易である。
【００３９】
またターゲット保持部６の内部には、ターゲットを冷却するための冷却水を貯蔵する冷却水貯蔵部３が設けられている。スパッタリング処理において、イオンがターゲットに衝突する際に、ターゲットの衝突面は過熱されるので、ターゲットを冷却しなければならないからである。冷却水貯蔵部３を、４つの保持面６ａ〜６ｄで共用するので、スパッタリング装置の小型化が達成される。またターゲット基台５は４つのターゲットを保持することができるのに対して、従来のターゲット基台１０１は１つのターゲットしか保持することができないので、ターゲット１つが占める冷却水貯蔵部３の容積は、従来に比べて４分の１ですむことになる。
【００４０】
ターゲット保持部の形状として、直方体および立方体のものをあげたが、ターゲット保持部の形状はこれらのものに限定されるものではない。多面体であれば、２枚以上のターゲットを保持することができるからである。特に直角柱であれば、側面と平行な回転軸を設けることによって、基板との位置合わせが容易になる。
【００４１】
図３は、冷却水を給排水する管７を示す図である。管７は、給水管７ａと排水管７ｂとが一体化されてなる。本発明では、管７を回転軸４として使用する。管７のうち、回転軸４として使用する部分は硬質の管からなり、回転軸４として使用する部分を除く管末端部は、ホース状の軟質の管からなるので、回転に対する尤度を有している。また管７が一回転以上すると管７が末端部でねじれてしまうので、図示しない回転センサによって管７が一回転以上しないよう制御される。管７が回転軸４として用いられることによって、回転軸４と管７とを別体で設ける必要がなくなり装置構造を簡素化することができる。図示しない回転センサを含む回転機構については、後述する。
【００４２】
図４は、本発明に係るターゲット基台１１ａ〜１１ｃが設けられるスパッタリング装置１０を示す平面図である。スパッタリング装置１０は、カセット室２０、３つのスパッタ室２１および搬送室２２からなる。搬送室２２を中心として、その周りにカセット室２０および３つのスパッタ室２１が配置されている。カセット室２０には、基板１７を保管するカセットホルダ１５が設けられており、カセットホルダ１５には、処理前または処理後の基板１７を収納することが可能である。３つのスパッタ室２１には、ターゲット基台１１ａ〜１１ｃが設けられており、ターゲット基台１１ａ〜１１ｃは、図１に示すターゲット基台１と同じ構成のものである。搬送室２１には、基板１７を保持することが可能で、さらに回転可能な円形の基板保持テーブル１６が設けられている。基板保持テーブル１６は、円柱状であり、円柱の側面に処理される基板１７を保持することができる。
【００４３】
スパッタリング装置１０を用いてスパッタリング処理する工程を説明する。カセット室２０内のカセットホルダ１５に、これからスパッタリング処理される基板１７が収納され、またスパッタ室２１内のターゲット基台１１ａ〜１１ｃの保持面１２ａ〜１２ｆには、予めターゲット１８ａ〜１８ｆが保持される。カセットホルダ１５から、基板１７は図示しない搬送ロボットなどによって、搬送室２２内に送られ、搬送室２２内の基板保持テーブル１６保持される。
【００４４】
たとえばターゲット１８ａ、１８ｃおよび１８ｅの順番にスパッタリング処理される場合には、基板保持テーブル１６が回転して、まずターゲット基台１１ａに保持されているターゲット１８ａと、基板１７とが対向する位置で回転は停止し、基板１７はターゲット１８ａによってスパッタリング処理される。次にさらに回転して、基板１７はターゲット基台１１ｂおよびターゲット基台１１ｃが保持するターゲット１８ｃおよびターゲット１８ｅによっても、それぞれ対向する位置で回転は停止し、順にスパッタリング処理される。その結果ターゲット１８ａ、１８ｃおよび１８ｅの材料からなる積層膜が基板１７上に形成される。基板１７は、カセットホルダ１５から次々に基板保持テーブル１６に送られ、スパッタリング処理される。なおスパッタ処理中は、カセット室２０、スパッタ室２１および搬送室２２内はすべて真空状態に保たれる。
【００４５】
たとえばターゲット１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅおよび１８ｆの順番にスパッタリング処理される場合には、基板保持テーブル１６が回転して、まずターゲット基台１１ａに保持されているターゲット１８ａと、基板１７とが対向する位置で回転は停止し、基板１７はターゲット１８ａによってスパッタリング処理される。次にターゲット基台１１ａが１８０°回転して、ターゲット１８ｂと基板１７とが対向する位置で、基板１７はターゲット１８ｂによってスパッタリング処理される。その後基板保持テーブル１６が回転して、基板１７はターゲット基台１１ｂおよびターゲット基台１１ｃが保持するターゲット１８ｃ〜１８ｆによっても、順にスパッタリング処理される。その結果ターゲット１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅおよび１８ｆの材料からなる積層膜が基板１７上に形成される。
【００４６】
図５は、図４の切断面線Ａ３−Ａ３からみた断面図である。２つのスパッタ室２１の間に搬送室２２が、つまりターゲット基台１１ａとターゲット基台１１ｃとの間に基板保持テーブル１６が設けられている。ターゲット１８ａとターゲット１８ｂとのターゲット材料が同種である場合、ターゲット１８ａのターゲット材料がなくなると、ターゲット基台１１ａは、回転軸１４ａまわりに１８０°回転して、ターゲット１８ｂが搬送室２２と対向する位置に配置される。
【００４７】
ターゲット１８ａ〜１８ｆは、同種のものであっても異種のものであっても構わない。すべて同種にすれば、たとえばターゲット１８ａの材料が減り交換しなければならなくなっても、ターゲット１８ｂが保持されている面に１８０°回転させて切替えることによって、真空状態を保ったまま、新しいターゲット１８ｂに切替えることができる。通常のターゲット交換では１つのターゲットの材料が減り交換しなければならなくなると、真空状態を解除して新しいターゲットを取り付けた後、再度高真空状態にする必要がある。このためには約１日かけて真空引きしなければならない。この作業の回数を減らし、スパッタリング装置の作業効率を向上させることが可能になる。すべて異種にすれば、スパッタリング装置１０によって、最多で６種類のターゲットの材料からなる積層膜を基板上に形成することが可能である。
【００４８】
スパッタ室２１および搬送室２２には、回転軸４が貫通している。スパッタ処理中、カセット室２０、スパッタ室２１および搬送室２２内をすべて真空状態に保つために、貫通孔と回転軸４との間の隙間を真空シール３４でふさいでいる。
【００４９】
基板に均一な薄膜を形成するためには、ターゲットと基板とが平行に対向することが望ましい。もし平行にずれが生じると、薄膜の厚みが均一にならない。そこでターゲットと基板とを精確に平行に配置するために、以下のようにターゲット基台および基板保持テーブルの回転を制御している。
【００５０】
図５に示すように、スパッタ室２１および搬送室２２の外部の回転軸４の軸周りには、歯車３０が固定されている。回転モータ３１を用いて歯車３０を回転させることによって、回転軸４に平行な軸線まわりにターゲット１１ａを回転させる。さらに回転軸４の軸周りには、回転板３２が固定され、回転板３２を検出する受発光センサ３３が別体で設けられている。
【００５１】
図６は図５の回転板３２および受発光センサ３３を示す図であり、図７（ａ）は図６の回転板３２を示す平面図であり、図７（ｂ）は回転板３２のその他の形状を示す平面図である。受発光センサ３３は、図示しない発光素子と受光素子とが一つのパッケージに組み込まれ、間隔をおいて対向するように配置されている構造である。通常、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子およびフォトトランジスタなどの受光素子が用いられ、被検出物体が両素子間に挿入されると、光が被検出物体によって遮断され、フォトトランジスタの出力信号は変化する。
【００５２】
図７（ａ）に示すように、回転板３２は円板であり、２箇所に切り欠き部３２ａが設けられている。２つの切り欠き部３２ａは、回転板３２の中心を中心として互いに１８０°をなす位置に設けられている。回転板３２は、２つの切り欠き部３２ａを結ぶ線と、保持面が設けられている面とが垂直になるように、回転軸４と垂直に回転軸４に固定されており、回転軸４は、回転板３２の中心を貫通している。受発光センサ３３の光３３ａが回転板３２に遮断されている間は、回転軸４を回転させ、切り欠き部３２ａの位置に光３３ａが照射されるときは、光３２ａは受光センサに達し、回転軸４の回転を停止させるように自動制御される。
【００５３】
図２に示すターゲット基台５のように、ターゲット保持部６の４つの保持面６ａ〜６ｄにターゲットを保持することができる場合は、図７（ｂ）に示すように、回転板３２は円板であり、４箇所に切り欠き部３２ａが設けられている。４つの切り欠き部３２ａは、回転板３２の中心を中心として互いに９０°をなす位置に設けられている。回転板３２は、回転板３２の中心を中心として互いに１８０°対向する２つの切り欠き部３２ａを結ぶ２本の線と、保持面が設けられている面とがそれぞれ垂直になるように、回転軸４と垂直に回転軸４に固定されており、回転軸４は、回転板３２の中心を貫通している。受発光センサ３３の光３３ａが回転板３２に遮断されている間は、回転軸４を回転させ、切り欠き部３２ａの位置に光３３ａが照射されるときは、光３２ａは受光センサに達し、回転軸４の回転を停止させるように自動制御される。
【００５４】
図８は、本発明に係るスパッタリング装置４０を示す図である。ターゲット保持部４１をはさんで、２台のスパッタリング装置４０ａおよび４０ｂが設けられている構成となっており、それぞれスパッタ室２１ａおよび２１ｂ、搬送室２２ａおよび２２ｂが設けられている。スパッタ室２１ａおよび２１ｂの間に、ターゲット保持部４１が設けられている。１台のターゲット保持部４１を２台のスパッタリング装置４０ａおよび４０ｂで共用しているので、省スペース化が達成される。ターゲット保持部４１は、図１に示すターゲット保持部２とほぼ同じ構成であり、ターゲット保持部４１の対向する２面に保持面４２ａおよび４２ｂが設けられ、保持面４２ａはスパッタリング装置４０ａに、保持面４２ｂはスパッタリング装置４０ｂにおいて用いられる。保持面４２ａおよび４２ｂと対向する位置に、基板保持部４３ａおよび４３ｂが設けられている。搬送室２２ａおよび２２ｂ内には、基板を搬送して基板保持部に装着する搬送ロボット４４ａおよび４４ｂが設けられている。
【００５５】
スパッタリング装置４０を構成するスパッタリング装置４０ａにおいて、搬送ロボット４４ａによって基板１７は搬送室２２ａからスパッタ室２１ａへ挿入され、基板保持部４３ａに装着される。基板１７は、予め保持面４２ａに保持されているターゲット１８によってスパッタリング処理された後、搬送ロボット４４ａによって、基板保持部４３ａから取り外され、スパッタ室２１ａから搬送室２２ａへ戻る。
【００５６】
図９は、図８の切断面線Ａ４−Ａ４からみた断面図である。スパッタリング装置４０のうち、スパッタリング装置４０ａを示す。スパッタリング装置４０ａは、カセット室２０ａ、４つのスパッタ室２１ａおよび搬送室２２ａからなり、４つのスパッタ室２１ａは直線状に一列に並んでいる。４つのスパッタ室２１ａには、それぞれ保持面４２ａ、４２ｃ、４２ｄおよび４２ｅが設けられている。また搬送室２２ａは、４つのスパッタ室２１ａが並んでいる方向に平行に設けられ、搬送室２２ａには搬送ロボット４４ａが設けられている。搬送ロボット４４ａは、基板を搬送するためのロボットアーム４５を備えている。搬送室２２ａと隣接して、カセット室２０ａが設けられている。搬送ロボット４４ａのロボットアーム４５によって、カセット室２０から基板１７が搬出され、ロボットアーム４５は９０°回転して、ロボットアーム４５の長手方向がスパッタ室２１ａの方向を向く。搬送ロボット４４ａは、４つのスパッタ室２１ａが並んでいる方向と平行方向に基板１７を移動させ、スパッタリング処理されるスパッタ室の前で停止し、基板１７をスパッタ室に挿入される。その後スパッタ室２１ａにおいて、基板１７はスパッタリング処理される。
【００５７】
それぞれの保持面に保持させるターゲットの種類は、同種のものであっても異種のものであってもよい。４つのターゲット保持部の保持面にすべて異種のターゲットを保持させれば、４層からなる積層膜を基板上に容易に形成することが可能になる。また同種のターゲットを保持させれば、１つのターゲットの材料がなくなっても、別のターゲットによってスパッタリング処理することができるので、ターゲットの交換周期を長くすることができる。
【００５８】
図１０は搬送ロボット４４ｂのロボットアーム４５および基板保持部４３を示す平面図、図１１は図１０の切断面線Ａ５−Ａ５からみた断面図である。基板１７が搬送ロボット４４によって搬送され、基板保持部４３上にくると、基板保持部４３から基板１７に向かって垂直にピン４６が突出してきて、基板１７を受け取る。ピン４６の位置は、基板保持部４３に３箇所設けられているが、これに限定されるものではない。ただし基板１７が載置されるときに、基板１７の重量が均等にかかるような位置で、かつロボットアーム４５と接触しない位置でなければならない。図１０に示すように、３箇所が正三角形の頂点の位置となるようにピン４６を設ける場合、上記の条件を満たし、かつピン４６の数は最少となるので、装置の構造が簡素化される。またピン４６の突出時の高さは、ロボットアーム４５よりも高くなるように構成されている。基板１７をピン４６に載置した後で、ロボットアーム４５を抜き出すことができるようにするためである。基板１７がピン４６上に載せられると、ロボットアーム４５は搬送室２２に戻る。ピン４６は降下し、基板１７が基板保持部４３上に載せられる。ピン４６が出てくることによって、基板１７と基板保持部４３との間に隙間ができるので、基板１７を基板保持部４３に載置した後に、ロボットアーム４５を抜き出すことが容易になる。また、ピンが下がることによって、衝撃を受けずに基板１７は基板保持部４３に載置されるので、基板１７の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は本発明に係るターゲット基台１を示す平面図、（ｂ）は図１（ａ）の切断面線Ａ２−Ａ２からみた断面図である。
【図２】本発明に係るターゲット基台５を示す斜視図である。
【図３】冷却水を給排水する管７を示す図である。
【図４】本発明に係るスパッタリング装置１０を示す平面図である。
【図５】図４の切断面線Ａ３−Ａ３からみた断面図である。
【図６】回転板３２および受発光センサ３３を示す図である。
【図７】回転板３２を示す平面図である。
【図８】本発明に係るスパッタリング装置４０を示す図である。
【図９】図８の切断面線Ａ４−Ａ４からみた断面図である。
【図１０】ロボットアーム４５および基板保持部４３を示す平面図である。
【図１１】図１０の切断面線Ａ５−Ａ５からみた断面図である。
【図１２】（ａ）は従来のターゲット基台１０１を示す平面図、（ｂ）は図１２（ａ）の切断面線Ａ１−Ａ１からみた断面図である。
【図１３】従来のスパッタリング装置１１０を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，５，１１ａ〜１１ｃ  ターゲット基台
２，６，４１  ターゲット保持部
２ａ〜２ｂ，６ａ〜６ｄ，１２ａ〜１２ｆ，４２ａ〜４２ｅ  保持面
３  冷却水貯蔵部
４  回転軸
７  管
１０，４０  スパッタリング装置
１５  カセットホルダ
１６  基板保持テーブル
１７  基板
１８ａ〜１８ｆ  ターゲット
２０，２０ａ  カセット室
２１，２１ａ〜２１ｅ  スパッタ室
２２，２２ａ〜２２ｂ  搬送室
３０  歯車
３１  回転モータ
３２  回転板
３２ａ  切り欠き部
３３  受発光センサ
３３ａ  センサ光
３４  真空シール
４３ａ〜４３ｂ  基板保持部
４４  搬送ロボット
４５  ロボットアーム
４６  ピン
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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