(57)【要約】【課題】スパッタリング装置の省スペース化と高スループット化を図る。【解決手段】複数のカソード６０ａ〜６０ｃを有し、基板１２の被成膜面１２ａと対向する位置に、中心軸回りに回転可能に設けられており、各カソード６０ａ〜６０ｃにそれぞれ取り付けられたターゲット７０ａ〜７０ｃから、前記中心軸回りの回転により、前記基板１２の被成膜面１２ａに対向させるターゲット７０ａ，７０ｂ又は７０ｃを選択可能な支持体５０と、前記基板１２の被成膜面１２ａとの対向方向に設けられた開口部８０ａを残して、前記支持体５０の周囲を囲んでいると共に、前記支持体５０の回転と連動した回転と該連動の解除とが可能に設けられたシールド８０との組み合わせを複数組備えたスパッタリング装置とする。【選択図】図５
2008081848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカソードを有し、基板の被成膜面と対向する位置に、中心軸回りに回転可能に設けられており、各カソードにそれぞれ取り付けられたターゲットから、前記中心軸回りの回転により、前記基板の被成膜面に対向させるターゲットを選択可能な支持体と、
前記基板の被成膜面との対向方向に設けられた開口部を残して、前記支持体の周囲を囲んでいると共に、前記支持体の回転と連動した回転と該連動の解除とが可能に設けられたシールドと
を備えていることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記支持体とシールドの組み合わせを複数組備えていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記支持体の相互間距離を調整する距離調整機構を備えていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記支持体とシールドの組み合わせが、前記支持体が基板の被成膜面の中心と対向する位置と、前記支持体が基板の被成膜面の周辺と対向する位置とにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記支持体とシールドの組み合わせが、両側に基板が搭載されるトレーを挟んで対称に設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記支持体の中心軸が前記基板の被成膜面に平行であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の特徴とするスパッタリング装置。
【請求項７】
前記基板の被成膜面に対向したターゲットの被スパッタリング面と、前記基板の被成膜面との間の対向距離を調整する距離調整機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
前記基板の被成膜面に対向していない側のターゲットをクリーニングするクリーニング装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項９】
前記支持体の断面形状が、三角形、四角形及び五角形以上の多角形の形状から選ばれたいずれか一つの形状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパッタリング装置、特に複数のターゲットの同時スパッタリングによって一枚の基板に対し成膜可能な構造とすることにより、省スペース化と高スループット化を図ったスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般的なスパッタリング装置では、基板への成膜は、基板の被成膜面に成膜出来るサイズの一つのターゲットに対するスパッタリングによって、行っていた。
【０００３】
図１は、従来のスパッタリング装置のスパッタリングプロセスチェンバ（スパッタリング室とも称する。）内の要部を説明するための概略図で、基板面に平行な上方から見た平面図である。この図１に示す従来例は、両面成膜の例である。１００はトレー、１０２はゲートバルブ、１０４は、それぞれ、トレーに搭載された基板である。周知の通り、これら基板１０４は、スパッタリング室に対し、ゲートバルブ１０２を経て、矢印ａの方向から搬入搬出される。
【０００４】
１１０は、それぞれ、基板面に対し平行なカソード搭載面を有するカソードであり、及び１１２は、このカソード搭載面上に搭載されたターゲットである。
【０００５】
通常、このターゲット１１２は、基板のサイズよりも大型サイズである。従来のスパッタリング室には、１枚の基板に対し１個のターゲットの関係で、ターゲットを成膜に好適な位置に対向配置させて成膜を行っていた。従って、異なる種類のターゲットを用いて１枚の基板上に順次に膜を積層させる場合には、通常は、ターゲットの種類と同数の専用のスパッタリング室を用意して、それぞれのスパッタリング室で順次の成膜を行っていた。
【０００６】
そのため、従来のスパッタリング装置では、種類の異なるターゲット毎に専用のスパッタリング室が必要であるため、装置の大型が避けられず、しかも、各スパッタリング室に対する基板の搬入搬出作業やその他の付帯作業を行う必要があるので、スループットの低減を来していた。
【０００７】
さらに、従来装置では、基板サイズの大型化に伴いターゲットも大型化してきており、従って、大面積の被成膜面上に均一の厚みで成膜することも難しい。そのため、従来のスパッタリング装置では、成膜装置で要求されている膜の厚み分布基準を達成するのは、容易ではない。
【０００８】
特許文献１には、複数のターゲットを設けて合金薄膜を成膜するスパッタリング装置が開示されている。このスパッタリング装置によれば、一つのスパッタリング室内に３個のカソードを設け、中央のカソードにはある種のターゲットを１枚取り付け、両側のカソードには、それぞれ中央とは異なる種類であるが、互いに同種のターゲットを１枚ずつ取り付けた構成と成っている。この従来例によれば、基板の被成膜面に対して、中央のターゲットは平行に配設され、両側のターゲットは、傾けて配設されると共に、それぞれのターゲットの被成膜面との距離と、両側のターゲットの傾斜角を調節出来ることが開示されている。
【０００９】
さらに、特許文献２には、複数のターゲットを設けて複数の構成要素から成る膜を成膜するスパッタリング装置が開示されている。このスパッタリング装置によれば、複数のターゲットを順次にスパッタリング位置を通過するように構成してあり、膜成分毎の成膜時には、一枚のターゲットが基板に対向するように形成されている。
【００１０】
【特許文献１】特公平８−２６４５３号公報
【特許文献２】特開平６−１２２９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１開示の装置は、それぞれのターゲット成分すなわち合金成分から成る組成の一つの合金膜を成膜する装置であるため、この合金膜上にさらに連続して他の種類の膜を成膜するには、別のスパッタリング室に対する基板の搬入搬出を行う必要がある。そのため、この装置によっても、依然として、上述した本願の省スペース化及び高スループット化の課題の解決が図れていない。
【００１２】
また、特許文献２開示の装置の場合にも、成膜時には、基板とターゲットとは、１対１の関係で対向配置される構造であるので、上述した本願の課題は依然として解消されていない。
【００１３】
そこで、この発明の目的は、複数のターゲットの同時スパッタリングによって一枚の基板に対し成膜可能な構造とすることにより、省スペース化と高スループット化を図った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】
【００１４】
この目的の達成を図るため、この発明のスパッタリング装置によれば、下記のような構成上の特徴を備えている。
【００１５】
すなわち、このスパッタリング装置は、複数のカソードを有し、基板の被成膜面と対向する位置に、中心軸回りに回転可能に設けられており、各カソードにそれぞれ取り付けられたターゲットから、前記中心軸回りの回転により、前記基板の被成膜面に対向させるターゲットを選択可能な支持体と、前記基板の被成膜面との対向方向に設けられた開口部を残して、前記支持体の周囲を囲んでいると共に、前記支持体の回転と連動した回転と該連動の解除とが可能に設けられたシールドとを備えている。
【００１６】
また、本発明のスパッタリング装置は、前記支持体とシールドの組み合わせを複数組備えていることが好ましい。
【００１７】
複数の支持体は、スパッタリング室内に、互いに離間して、設けられている。これら支持体は、基板ホルダまたはトレーに搭載される基板の被成膜面に対向してそれぞれのターゲット搭載面が配設されるように、設けられている。さらに、これら支持体の各々は、その中心軸の周りに回転（または、回動とも言う。）出来るように構成されている。
【００１８】
各支持体は、それぞれ、カソードを具えている。一つの支持体に設けられている複数のカソードは、互いに離間して設けられていて、各カソードは、複数のターゲット搭載面をそれぞれ有している。
【００１９】
ターゲット位置決め機構は、ターゲット搭載面にターゲットをそれぞれ搭載した各支持体を、それぞれ回転させて、一つの支持体が有する複数のターゲットのうち、一枚のターゲットを被成膜面に対向した成膜位置へ、支持体毎に、位置決めさせることが可能である。
【００２０】
このように、この発明のスパッタリング装置の構成によれば、各支持体を基板の被成膜面に対向させて設けてある。これら支持体には、同数の複数のカソードが設けられている。一つの支持体の複数のカソードのターゲット搭載面には、互いに異なる種類のターゲットを搭載することが出来る。各支持体に複数種類のターゲットをそれぞれ搭載する場合には、各種類とも同数枚ずつ、好ましくは同一順序で、搭載する。
【００２１】
このように、各支持体に同一種類のターゲットを搭載させることが出来るので、一枚の大型サイズのターゲットを用いる代わりに、複数枚に分けられた小型サイズであって、同一種類のターゲットを搭載することにより、一枚の共通の基板に、より均一な膜厚で成膜することが出来る。特に、基板をガラス基板とする場合には、ガラス基板が大型サイズ化するほど、小型サイズのガラス基板と同程度の面積のターゲットを複数枚配設して成膜するのが、膜厚の均一化の観点から、より有利となる。
【００２２】
さらに、この発明の構成によれば、上述したように、一つの支持体に複数のターゲットを設けることが出来るので、各支持体毎に設けたターゲットの種類も同じとなるように揃えておけば、先に成膜した膜とは異なる成分の膜を成膜する場合には、この支持体をターゲット位置決め機構によって回転させて、異なる成分の膜を成膜するターゲットを選択して、位置決めすることが出来る。従って、同一のスパッタリング室内で、同一基板上に２種類以上の異なる成分の膜を連続的に成膜することが出来る。そのため、従来は、ターゲットの種類毎にスパッタリング室を設ける必要があったが、この発明では、１つのスパッタリング室すなわち成膜室を、異なるターゲットを用いる複数の成膜に、兼用出来る。
【００２３】
このため、膜の成分毎に、異なるスパッタリング室に対する基板の搬入搬出作業やそれに付帯する作業を行わずに済むので、従来装置よりも一層の省スペース化と高スループット化が達成出来る。
【００２４】
また、大型サイズのターゲットでなく小型サイズのターゲットを用いるので、ターゲットの単価が安価となり、トータル的なコスト低減が図れる。
【００２５】
さらに、この発明のスパッタリング装置によれば、支持体自体を回転可能な支持体として構成したので、実際に基板に対向していない側の、陰になっている側のターゲットに対して、適宜、ターゲット表面の予備的なクリーニングを行って、非エロージョン領域の平坦化、スプラッツの除去、例えばＴｉターゲットなどの場合におけるターゲット表面に形成された窒化膜の除去などが可能である。
【００２６】
この発明の実施に当たり、好ましくは、被成膜面の中心側で対向する中心側ターゲット搭載面を、被成膜面に平行な面とする。さらに、好ましくは、被成膜面の周辺側で対向する周辺側ターゲット搭載面を、中心側ターゲット搭載面から離れるに従って、被成膜面に接近するように、中心側ターゲット搭載面に対して傾斜させて配置する。
【００２７】
このように、中心側ターゲットと周辺側ターゲットでは、被成膜面に対するターゲット面の傾き角度を変えておくことにより、膜厚のより均一化した膜を成膜することが可能となる。
【００２８】
また、支持体自体を回転させて、周辺側ターゲットの位置決めをするに当たり、回転角度を選定することにより、被成膜面に対するターゲット搭載面、従ってターゲット面、の傾き角度（傾斜角度とも言う。）を調整することが出来る。スパッタリングの初期の段階とターゲットのライフエンドの段階とでは成膜条件が異なるので、それぞれの段階に合わせた適当な成膜が行えるように、周辺側ターゲット面の傾き角度を調整することが出来る。また、必要ならば、支持体を一定の回転角度の範囲内で回転させる（回転振動させる。）ことにより、この傾き角度を一定の範囲内で振らせながら成膜することも出来る。
【００２９】
尚、この傾き角度は、予め、使用するターゲットの種類毎に、実験室で条件だしを行っておけば、所定の条件の下では、それに適した一定の角度に、周辺側ターゲットの傾き角度を調整すればよい。また、場合によっては、成膜の途中段階で、これらの角度調整を行って、最適な膜の成膜を行うことも可能となる。
【００３０】
この発明の好適なスパッタリング装置によれば、支持体の中心軸をこの支持体の回転軸とし、各回転軸を、被成膜面に平行であって、かつ互いに平行に設けるのがよく、及び又は、複数の支持体を、基板ホルダまたはトレーの搬入搬出方向に配列させておくのがよい。このようにすれば、ターゲット位置決め機構の構成がより簡単となる。
【００３１】
この発明のスパッタリング装置によれば、ターゲット搭載面に搭載されるターゲットの被スパッタリング面と被成膜面との間の対向距離及びまたは支持体のそれぞれの中心軸間の距離を調整する距離調整機構を設けておくのが好適である。
【００３２】
このようにすれば、成膜条件に合わせて膜厚の均一化を図ることが出来る。また、ターゲットの種類毎に、これらの距離関係を予め実験室で条件だしを行っておけば、所定の条件の下では、それぞれの距離を、それに適した一定の距離に設定出来る。また、場合によっては、成膜の途中段階で、これらの距離調整を行って、最適な膜の成膜を行うことも可能となる。
【００３３】
また、この発明のスパッタリング装置は、好ましくは、スパッタリング室内に設けられていて、支持体の周囲の一部分にわたってこの支持体を包囲するとともに、成膜時に基板と対向されるターゲットに対しては非包囲とするシールド（防着治具とも言う。）を、支持体毎に具えるのがよい。その場合、このシールドを、支持体に対し連動及び非連動のいずれかを選択して駆動させるためのシールド駆動機構を設けるのが好適である。
【００３４】
このようなシールドを設けることによって、ターゲットの位置決めに対応させて、成膜時に、スパッタリングされるターゲットの被スパッタリング面を確実に基板に対面させることが出来ると供に、スパッタリングされないターゲットをスパッタリング時に生じるスパッタ原子やパーティクルの飛散から防護出来る。その結果、クリーニングに要する時間の短縮が図れることはもとより、クリーニング回数の低減も図れる。
【００３５】
この発明のスパッタリング装置は、両面成膜型装置とするのがよい。また、同一スパッタリング室内で使用され、かつ一つの支持体に搭載されるターゲットの枚数に合わせて、支持体の断面形状を、三角形、四角形及び五角形以上の多角形の形状から選ばれたいずれか一つの形状とするのがよい。このようにすれば、一つの支持体に、異なる種類のターゲットを、最大、支持体の有する辺（面）の個数に相当する枚数だけ、搭載出来るので、一枚の基板上にこの枚数に相当する数の膜、また、Ｔｉ膜、反応性スパッタによるＴｉＮ膜の成膜等の場合には、それ以上の数の膜を積層出来る。
【００３６】
さらに、この発明のスパッタリング装置で成膜される基板を、ガラス基板とするのが好適であり、しかも、好ましくは、半導体用のシリコンウエハよりも大型のガラス基板とするのがよい。
【発明の効果】
【００３７】
この発明のスパッタリング装置の構成によれば、同一のスパッタリング室内に複数の回転可能な支持体を設け、一つの支持体には、最大、同一基板の被成膜面上に順次に積層する膜の数に対応した個数の、互いに異なるターゲットを設けてある。各支持体から、同一種類のターゲットの選択は、支持体を回転させて行う。
【００３８】
従って、この発明のスパッタリング装置によれば、同一基板上に、同一スパッタリング室内で、複数の膜を順次に積層出来る。このため、従来のスパッタリング装置のように、成膜する膜毎に、異なるスパッタリング室を必要とすることがないというメリットがある。このため、装置全体の占有面積を小さく出来、従って、装置の省スペース化を達成でき、さらに、成膜すべき膜毎に、スパッタリング室間での基板の搬送搬入を必要としないので、成膜に要する基板の処理時間を大幅に節約でき、従って、従来よりも高スループット化が図れる。
【００３９】
さらに、この発明のスパッタリング装置によれば、一つのスパッタリング室内に成膜すべき成分を有するターゲットを、複数枚のターゲットに分けて、基板に対向配置させる。このため、製造コストの安価な小型サイズのターゲットを使用出来ると共に、基板面の局所領域に対応してきめ細かく成膜条件を調整することが出来るので、大型基板の場合であっても、基板面全体にわたり成膜された膜の膜厚を均質化出来る。従って、この点からも、この発明のスパッタリング装置によれば、従来よりも高スループット化出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図を参照して、この発明のスパッタリング装置の実施の形態について説明するが、これら図において、各構成要件の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、この発明は何らこの好適例に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱することなく多くの変形及び変更が可能である。
【００４１】
図２は、この発明の参考例に係るスパッタリング装置のスパッタリング室内の主要構成要件である基板と、支持体と、ターゲット搭載面（従って、ターゲット）との配置関係を主として概略的に示す平面図である。尚、図２には、ターゲット搭載面に搭載されるターゲットの図示を省略してある。図２に示す参考例では、基板ホルダ１０ａに一枚の基板例えばガラス基板１２が搭載されている。この基板１２は、図面の紙面と直交する方向に立てられて基板ホルダ１０ａに保持されている。基板の被成膜面１２ａは、通常は平坦面である。
【００４２】
この基板の形状は、矩形型の平行平面板とする。この基板ホルダ１０ａは、矢印ａの方向から、基板１２を搭載した状態で、スパッタリング室１４内へとゲートバルブ１６を介して搬入されて位置決めされている。
【００４３】
この基板の被成膜面１２ａに対向して、ターゲット支持用の複数個、ここでは一例として３個の支持体２０，２２及び２４が配設されている。この参考例では、この支持体を、断面形状が四角形の支持体、例えば対向面が平行平面である矩形体とし、従って、その断面は一例として長方形とする。これら支持体２０，２２，及び２４は互いに同一形状でしかも同一サイズとし、基板ホルダの搬入搬出方向に順次に配列されている。これら支持体２０，２２，及び２４は、それぞれ中心軸を回転軸として回転（回動とも言う。）し、かつ適当な回転位置のところで停止されて、その停止位置に位置決め出来るように、形成されている。
【００４４】
この支持体２０，２２及び２４の被成膜面１２ａに対向する側の面２０ａ，２２ａ及び２４ａと、その反対側の対向面２０ｂ，２２ｂ及び２４ｂとがそれぞれターゲット搭載面を構成している。この場合、この支持体２０，２２，及び２４自体の面上に個別にカソード３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ，３４ａ及び３４ｂを設けて、これらカソードの外側面をターゲット搭載面２０ａ，２２ａ，２４ａ，２０ｂ，２２ｂ及び２４ｂとする。この参考例では、支持体とカソードとを別体とした構成としている。
【００４５】
この支持体２０，２２及び２４の長方形断面の中心を中心軸すなわちこの参考例では回転軸Ｃ１，Ｃ２及びＣ３とする。これらの回転軸Ｃ１，Ｃ２及びＣ３は、被成膜面に平行であると共に、回転軸同士が平行となっている。この支持体２０，２２及び２４は、回転軸Ｃ１，Ｃ２及びＣ３の周りに矢印ｂで示すように、正逆の両方向に回転できる構成となっている。
【００４６】
中心側支持体２２の回転軸Ｃ２は、基板１２の中心に合わせてあり、両側の支持体２０及び２４の回転軸Ｃ１及びＣ３は、回転軸Ｃ２から等距離のところに位置決めされている。さらに、回転軸Ｃ１及びＣ３は、被成膜面すなわち基板面１２ａから等距離の位置に位置決めされていて、しかも、中心側の回転軸Ｃ２よりも、基板面１２ａに接近させてある。いずれにしても、これらターゲットは、被成膜面との間及び互いのターゲット同士間で、成膜に最適な位置関係となるように、位置決めされる。
【００４７】
これら各ターゲット搭載面上に対応するターゲットがそれぞれ搭載される。これらターゲットのうち、一方のカソード３０ａ，３２ａ及び３４ａに搭載されるターゲットは、同一種類のターゲットとする。また、他方のカソード３０ｂ，３２ｂ及び３４ｂに搭載されるターゲットは、一方のターゲットとは異なる種類であって、互いに同一種類であるターゲットとする。
【００４８】
中心側支持体２２は、ターゲット搭載面２２ａ及び２２ｂ、すなわちこれらターゲット搭載面に搭載されたターゲットの被スパッタリング面が被成膜面１２ａと平行となるように位置決めされる。同様に、この中心側支持体を中心として両側の周辺側支持体２０及び２４のターゲット搭載面２０ａ，２０ｂ及び２４ａ，２４ｂすなわちこれらターゲット搭載面に搭載されたターゲットの被スパッタリング面が被成膜面１２ａと対向するように位置決めされる。
【００４９】
この場合、例えば、周辺側支持体２０及び２４のターゲット搭載面２０ａ，２４ａの延長線と被成膜面１２ａの延長線との交差角を互いに等しいα（角度）（０°＜α＜９０°）とする。このように、周辺側ターゲット搭載面３０ａ，３０ｂ及び３４ａ，３４ｂは、中心側ターゲット搭載面３２ａ，３２ｂから離れるに従って、被成膜面１２ａに接近するように、中心側ターゲット搭載面に対して傾斜させてある。その結果、周辺側ターゲットの被スパッタリング面と被成膜面とが角度αで傾斜（交差）する。
【００５０】
上述した、支持体の回転を制御するターゲット位置決め機構及び支持体の被成膜面との距離調整及び支持体間の距離調整のための距離調整機構については後述する。
【００５１】
図３は、３個の支持体を用いた参考例において、ガラス基板１２と各支持体２０，２２，２４が具えているカソード３０ａ、３２ａ，３４ａとの相対位置関係を説明するための概略図である。これらカソード３０ａ、３２ａ，３４ａは、全体的に矩形の短冊状の形をしている。基板１２は、搬送方向（ｘ方向とする。）に長辺を有し、それに直交する、基板を立てている方向（鉛直方向でｚ方向とする。）に短辺を有している。カソードの各中心軸を０１，Ｏ２，０３とすると、これらカソードを、それぞれの中心軸が互いに平行、かつ基板１２の短辺方向と平行となるように、位置決めされる。中央のカソード３２ａの中心軸０２は、基板１２の中心と一致させるのが好適である。図３に示す参考例では、カソード側から基板側を平面的に見た場合、基板周辺側に対向するカソード３０ａ及び３４ａは、中心側のカソード３２ａとは離れている側の端縁側の部分、すなわちｘ方向の幅領域の一部分、が基板１２から外れて、位置決めされている。カソードの基板に対する相対位置は、支持体の位置決めによって決まる。これらの相対位置は、搭載するターゲットの種類や大きさその他の任意好適な条件に応じて、適切な膜の形成が出来るように、決めればよい。従って、カソード側から基板側を平面的に見た場合、カソードの幅領域が基板面内に収まるように配設しても良い。
【００５２】
尚、当然ながら、これらカソードの形状、大きさ及び基板に同時に対面する個数は、設計に応じて任意好適に設定出来る。
【００５３】
上述した参考例において、支持体に取り付けた一つのターゲットを選択して成膜を行っている間に、非使用で退避している残りのターゲットに対して、クリーニングを行っても良い。このように、ターゲットを成膜時に予備的にクリーニングとすることにより、本成膜に当たり、正式のクリーニングの作業を軽減するので、全体的な処理時間の短縮が図れ、或いはクリーニング回数の低減が図れる。
【００５４】
図４は、両面成膜装置とした場合の参考例を概略的に示す、図２と同様な平面図である。この場合には、スパッタリング室内に対してトレー１０ｂの両側に基板例えばガラス基板１２，１２’が搭載されていて、両基板１２，１２’の被成膜面に同時に成膜を行う参考例である。この参考例では、図２に示した各支持体等の他に、これらに追加して、別の支持体等をトレー１０ｂに対し、対称的に、トレー１０ｂの反対側にも設けている。これら対称的に新たに設けられている支持体その他の所要の構成要件には、図２に示した構成要件の符号に’を付けてそれぞれ示す。これらの追加して設けられた支持体等は、図２で説明した支持体等と同一の構成及び作用（又は機能）を有するので、その重複する詳細な説明は省略する。この参考例においても、この支持体２０，２２，２４，２０’，２２’及び２４’は、回転軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ’１，Ｃ’２及びＣ’３の周りに矢印ｂで示すように、正逆の両方向に回転できる構成となっている。尚、図４には、ターゲットの図示を省略してある。
【００５５】
このように構成すれば、同一のスパッタリング室内で、２枚の基板に対して、それぞれ連続的に複数の成分の膜を順次に成膜させることが可能となる。その場合、一方の基板１２と他方の基板１２’に対する同時成膜のときに、支持体の回転により、それぞれの成膜に適したターゲットを選定して、位置決めさせる。そのようにすることによって、それぞれの基板に互いに異なる成分の膜を成膜することも可能である。
【００５６】
また、図２及び図４に示した参考例では、一つの支持体に２種類のターゲットの搭載が可能であるので、同一のスパッタリング室内で一枚の基板の被成膜面上に２種類の膜を積層出来る。また、両面成膜装置の場合であっても、一枚の基板のみを搭載させて、成膜を行っても良い。
【００５７】
図５は、この発明を両面成膜装置に適用した構成例を説明するための、概略的な平面図である。この構成例では、基本的には、図４の参考例と同じ構成であるが、１つの支持体に３つのターゲットを具えている点が異なる。従って、この構成例では、この相違点に着目して説明し、図２及び図４の構成と同一の構成部分については、その詳細な重複する説明を省略する。
【００５８】
図５に示す構成例では、同一構成の支持体をトレー１０の各側に３個ずつ具えている。支持体５０，５２，５４，５０’，５２’及び５４’は、それぞれ図４に示した支持体２０，２２，２４，２０’，２２及び２４’に対応している。これら支持体は、それぞれほぼ六角柱の形状をしているが、一つ置きに側面が大きく形成されていて、それら側面にカソードが設けられている。各支持体は、それぞれ中心軸Ｃ５０、Ｃ５２，・・・を回転軸として、矢印ｃで示すように、正逆方向に回転（回動）し、かつ適当な回転位置で停止して、その停止箇所にターゲットを位置決めできるように、形成されている。各支持体の中心軸は、既に説明した支持体２０，２２，及び２４の中心軸と同様に、被成膜面に平行かつそれぞれの中心軸と平行と成っている。
【００５９】
これら６個の支持体のうち、中心側及び一方の周辺側支持体５０及び５２につき代表として説明し、残りの支持体の構成及び作用などは、支持体５０及び５２のいずれかと同様であるので、重複する説明は省略する。
【００６０】
支持体５０及び５２のそれぞれの回転軸をＣ５０及びＣ５２とし、支持体の３つの側面に設けられているカソードを６０ａ，６０ｂ、６０ｃ及び６２ａ，６２ｂ、６２ｃとする。各カソードのターゲット搭載面５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ上には、ターゲット７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃがそれぞれ搭載されている。一つの支持体に対する３個のターゲットは、異なる種類のターゲットとする。支持体同士では、同一の順番位置には同一種類のターゲットを搭載しておく。従って、基板に対し同時に同一種類のターゲットが対向する。
【００６１】
この図５に示す構成例では、各支持体を回転させて、互いに同一種類の第１のターゲットを基板に対向させて位置決めして、成膜を行う。２回目の成膜に当たり、それぞれの支持体を回転させて、第１のターゲットとは異なる種類であるが、互いに同一種類の第２のターゲットが基板に対向するように位置決めして、成膜を行う。３回目の成膜に当たり、それぞれの支持体をさらに回転させて、第１及び第２のターゲットとは異なる種類であるが、互いに同一種類の第３のターゲットが基板に対向するように位置決めして、成膜を行う。このようにして、同一のスパッタリング室内で、一枚の基板１２に、３つの異なる成分の膜を成膜することが出来る。
【００６２】
この図５に示す構成例においても、図２において説明した場合と同様に、成膜時に基板の被成膜面に対向するターゲットの被スパッタリング面、従って支持体のターゲット搭載面は、中心側支持体５２の場合には、被成膜面１２ａと平行であり、一方、周辺側支持体５０では、被成膜面１２ａに対して角度αで傾斜している。しかしながら、成膜時に基板に対面する全てのターゲットの被スパッタリング面を、この基板面に平行となるようにしても良い。
【００６３】
図５に示す構成例では、さらに、各支持体毎に、これを覆うシールド（防着治具とも称する。）８０，８２，８４，８０’，８２’，８４’をそれぞれ設けてある。これらシールドすなわち防着治具は、それぞれの支持体の中心軸方向に沿って、上下方向において、カソードやターゲットの全長を実質的に覆うように、設けてある。そして、このシールド８０，８２，８４，８０’，８２’，８４’は、支持体の周囲を囲むように、しかも、支持体の回転の妨げと成らないように、設けられている。さらに、このシールドは、成膜のときに基板の被成膜面に対向するターゲット７０ａ，７２ａが、このシールド８０，８２から露出するように、すなわち成膜時にスパッタリングされる当該ターゲットに対して非包囲となるように、形成されている。
【００６４】
図５に示す構成例では、このシールドの横断面は、ほぼＣ字状の形状となっている。従って、このＣ字状のシールド８０，８２，８４，８０’，８２’，８４’の縦割りの開口部８０ａ，８２ａ，８４ａ，８０’ａ，８２’ａ，８４’ａに成膜時に必要なターゲットが位置決めされる。
【００６５】
このように、シールドを設けることにより、成膜時に飛来するスパッタ原子や不所望なパーティクルが、成膜時に使用されていないで退避しているターゲットやカソードの面に、被着するのを防ぐことが出来る。
【００６６】
尚、このシールドは、後述するシールド駆動機構によって、支持体と連動して駆動させることが出来ると共に、支持体との連動を解除することも出来る。このシールド駆動機構によって、自動的にまたは外部からの指令により、この連動駆動及び連動解除の選択を行うことが出来る。このシールドと支持体との連動駆動は、ターゲットの被スパッタリング面と基板の被成膜面との交差角（傾斜角度）αの調整を行うとき、或いは、一定の傾斜角度（α）の範囲内で傾斜角度を周期的に変えるとき等に、支持体を一定の回転角度範囲内で回転振動させる場合に行われる。従って、成膜時に被スパッタリングを行うべきターゲットの選択のための支持体の回転に対しては、シールドと支持体との連動を解除しておくので、その場合には、シールドは静止している。
【００６７】
また、各シールドの内側にクリーニング装置を設けることにより、各支持体毎に予備的なクリーニングを、他の支持体及び基板への影響を及ぼさずに、実施することが出来る。尚、このクリーニング装置については、後述する。
【００６８】
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、支持体の変形例の説明に供する概略的な平面図である。図６（Ａ）に示す構成例では、支持体９０は、三角柱状の構造としてあり、その３つの面上にそれぞれカソード９２が形成されていて、そのターゲット搭載面上にターゲット９４が個別に固定される。この支持体９０は、その中心軸（回転軸）Ｃ９０の周りに回転可能とする。
【００６９】
図６（Ｂ）に示す構成例では、支持体９５は、四角柱状の構造としてあり、その４つの面上にそれぞれカソード９７が形成されていて、そのターゲット搭載面上にターゲット９９が個別に固定される。この支持体９５は、その中心軸（回転軸）Ｃ９５の周りに回転可能とする。
【００７０】
これら支持体９０または９５を、図２、図４及び図５を参照して既に説明した各支持体の代わりに使用することが出来る。
【００７１】
また、上述した各支持体の構成例の他に、傘型の支持体も利用できる。
【００７２】
尚、スパッタリング室内に設ける支持体の個数及び配置関係は、任意好適な個数及び配置関係とすることが出来る。例えば、上述の図２，図４及び図５の構成例では、基板の片側に３個の支持体を配置した例を示したが、４個以上であっても良く、また、これらの配列は、一列であっても、そうでなくても良く、碁盤目状に配列しても良く、円形状に配列しても良い。
【００７３】
次に、ターゲット位置決め機構及び距離調整機構について、図７及び図８を参照して、簡単に説明する。
【００７４】
図７は、ターゲット位置決め機構を説明するための図式的説明図である。図７中、２６は支持体、２８はこの支持体に設けられた回転軸、３６はこの回転軸を回動駆動させるための回動機構で例えばモータや動力伝達部を含む。３８はこの回動機構を駆動制御する制御部である。これら回転軸２８、回動機構３６、制御部３８がターゲット位置決め機構４０を構成している。このターゲット位置決め機構４０の回動機構３６及び制御部３８は、従来周知の、任意好適な手法を用いて、容易に構成出来る。但し、この発明では、支持体２６の回転駆動は、正逆方向に３６０度の角度範囲内で回転でき、その間の適正な回転位置で回転駆動を停止して、支持体の位置決めを行えばよい。或いは、必要に応じて、この支持体２６を所要の回転角度範囲内において正逆方向に交互に回転させて、すなわち回動振動させることも可能である。
【００７５】
この回転駆動、回転停止及び回動振動などの所要の制御を行うために、予め、制御部３８にプログラムを格納しておいて、外部からの指令により或いは当該指令によらずに自動的に、そのプログラムにそって、回転・回転振動・停止等の所望の駆動制御を行えばよい。
【００７６】
この構成例とは異なり、回転軸２８に直接回動機構を結合させる代わりに、支持体２６自体を、その中心軸を中心として回転する回転板（図示せず）上に搭載させ、この回転板を回動機構で回動させるように構成することもできるが、いずれの手法を用いるかは単なる設計上の問題であり、この発明の本質的事項ではない。
【００７７】
また、このターゲット位置決め機構４０は、スパッタリング室の内部または外部に設けることが出来、どちらに設けるかは設計上の問題であるにすぎない。
【００７８】
一方、図８は、距離調整機構を説明するための図式的説明図である。図８中、４２は支持体２６及び上述した回動機構３６を搭載して支持するステージである。このステージ４２は、従来周知の、任意好適な手法を用いて構成することが出来る。この構成例では、２次元または３次元駆動機構４４と、この駆動機構４４の駆動を制御する制御部３８とでステージ４２の駆動を制御する。従って、距離調整機構４６は、ステージ４２と、駆動機構４４と、制御部３８とで構成している。駆動機構４４は、ステージ４２を水平方向のｘ、ｙの２方向と、場合によっては垂直方向すなわちｚ方向とに、制御部３８のプログラムに従って、駆動をすることが出来る。
【００７９】
また、この距離調整機構４６は、スパッタリング室の内部または外部に設けることが出来、どちらに設けるかは設計上の問題であるにすぎない。
【００８０】
上述したターゲット位置決め機構４０及び距離調整機構４６のそれぞれの制御駆動に必要なデータ及び駆動手順などは、予め、実験等により求めておいたデータに基づいてプログラムして、予め制御部３８に格納しておけばよい。
【００８１】
これらの必要なデータとして、例えば、支持体の個数、一つの支持体に取り付けるターゲットの枚数、基板サイズ、ターゲットサイズ及び種類、各支持体の中心間の調整可能な距離範囲、基板面と各支持体の中心との間の調整可能な距離範囲、周辺側支持体の基板面との調整可能な傾き角度範囲その他の適当なデータである。これらデータは、予め実測により、ターゲットの種類毎の、設計通りの最適な膜が得られるデータの組として、入手しておく。得られたデータに基づいて作成したプログラムで上述の各制御駆動を行えばよい。
【００８２】
また、上述した構成例では、距離調整機構４６は、ステージ４２に回動機構３６を搭載した構成であるが、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の各方向に支持体を移動させることが出来る構成ならば、他の任意好適な構成とすることも可能である。
【００８３】
尚、このような駆動制御をどのようにして行うかは、この発明の本質的事項でないので、これ以上の説明は省略する。
【００８４】
ところで、図２，図４及び図５を参照して既に説明した参考例又は構成例において、成膜時にスパッタリングに使用されていないターゲットに対して、クリーニングを行うクリーニング装置を設けるるのが好適である。このクリーニング装置は、少なくとも、各ターゲットを搭載するカソード毎に、専用の直流又は高周波電源と、クリーニングに用いるガス供給部とを具えている。必要ならば、さらに、スパッタリング室を成膜側の領域とクリーニング側の領域との間で、互いに不所望なスパッタ原子、ガスや飛来パーティクルが行き交わさないような遮蔽手段を設けるのがよい。これらのクリーニング装置や遮蔽手段は、設計に応じて任意好適な構成とし得る。
【００８５】
図９は、クリーニング装置の一構成例の説明に供する図式的な概略図である。一例として、図６（Ａ）で示した支持体９０にシールド８６を設けている場合につき説明すると、各カソード９２には、それぞれに個別にパワーを印加できる直流又は高周波電源８８を設けておく。また、クリーニングに必要なガスを外部から導入してシールド８６と支持体９０に搭載された非選択ターゲットとの間の空間に吹き出すことが出来るガス供給部８９を設ける。また、遮蔽手段９３は、例えば、図に破線で示すように、シールド８６と支持体９０とでおおよその密閉空間ができるように設けることが出来る。
【００８６】
尚、直流又は高周波電源８８の各カソード９２との接続は、支持体９０の回転軸内を通して行うことが出来る。また、ガス供給部８９は、互いに連通させても良いし、或いは個別に独立させて設けても良い。また、ガス供給部８９は、シールド８６と一体結合させて設けても良いし、或いは、シールド８６とは独立させて設けても良い。また、クリーニング装置９１の制御は、成膜処理と連動させて自動的に行えるように構成しても良いし、或いは、成膜処理とは独立させて、手動での指令により、クリーニング装置９１の制御を行う構成としても良く、設計上の問題である。
【００８７】
図１０は、シールド駆動機構の一例を説明するための概略的な図式的説明図である。この構成例では、図６（Ａ）に示した支持体９０にシールド８６を設けている場合を示している。シールド駆動機構は、その動力伝達機構を、歯車やラックや各種ベルトその他の動力伝達手段を用いて、かつこの駆動機構を設ける環境や操作性を考慮して、最適な組み合わせとして構成することが出来る。
【００８８】
図示のシールド駆動機構９６は、歯車と回転軸の組み合わせで構成した例である。支持体９０の回転軸Ｃ９０は、図７で既に説明したような回転機構３６で駆動される。この回転軸Ｃ９０に歯車Ａを取り付ける。Ａ歯車との結合解除が自在となるようにこの歯車Ａに歯車Ｂを結合すなわち噛み合わせ、さらにこの歯車Ｂに歯車Ｃを結合させる。歯車Ｃには回転軸Ｃ９６が設けられて、この回転軸に別の歯車Ｄが設けられている。この歯車Ｄに歯車Ｅを結合させ、さらに、この歯車Ｅとシールド８６の外壁に設けられた歯車Ｆとを結合させる。
【００８９】
当然ながら、シールド８６には、シールドの回転を支持する回転支持部（図示せず。）が設けられている。また、各歯車の歯数関係を、このシールド８６と支持体９０の回転を同期させることが出来るように、設定しておく。さらに、回転軸Ｃ９０の回転方向とシールド８６の回転方向とが一致するように、使用する歯車の枚数が決められる。
【００９０】
シールド８６と支持体９０の回転を連動させるためには、すべての歯車Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを順次に噛合させておく。しかしながら、シールド８６を支持体９０の回転と連動させないで、停止させておく場合には、例えば、歯車Ｂを両隣の歯車Ａ及びＣとの噛合を解除すればよい（図１０に破線で示す。）。このような連結及びまたは解除の制御は、制御部３８からの指令で、自動的に、行えばよい。
【００９１】
既に説明したように、シールド駆動機構９６の構成は、図１０に示した構成例に何ら限定されない。
【００９２】
上述した実施の形態例では、ガラス基板を用いた例につき説明したが、ガラス基板の代わりに、半導体用のシリコン基板、その他の基板を用いても本発明は適用され、その場合にもガラス基板の場合と同様に、この発明の効果を奏し得る。
【００９３】
尚、上述したスパッタリング装置において、本発明の特徴的部分につき詳述したが、当然ながら、スパッタリング装置は、例えば、真空排気系、スパッタリング用のガス供給系、搬送系、ロード／アンロード室、他の処理室等の、通常必要な構成要素も備えている。しかし、これらの通常の構成要素は、この発明の本質的事項でないので図示や説明を省略してある。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】従来のスパッタリング装置の説明に供する、要部の概略的な平面図である。
【図２】この発明のスパッタリング装置の説明に供する、要部の概略的平面図であって、３個のターゲットを用いて１枚の基板に同時に成膜する参考例を示す図である。
【図３】この発明のスパッタリング装置に使用する、支持体のカソードと基板との相対位置関係の説明に供する概略的な説明図である。
【図４】この発明のスパッタリング装置の他の構成例の説明に供する、要部の概略的平面図であって、この発明を両面成膜装置に適用した参考例を示す図である。
【図５】この発明のスパッタリング装置の構成例の説明に供する、要部の概略的平面図であって、この発明を両面成膜装置に適用した構成例を示す図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明のスパッタリング装置に使用する支持体の他の構成例の説明に供する概略的平面図である。
【図７】この発明のスパッタリング装置に使用するターゲット位置決め機構の説明に供する説明図である。
【図８】この発明のスパッタリング装置に使用する距離調整機構の説明に供する説明図である。
【図９】この発明のスパッタリング装置の要部であるクリーニング装置の説明に供する概略的な説明図である。
【図１０】この発明のスパッタリング装置の要部であるシールド駆動機構の説明に供する概略的な説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０ａ：基板ホルダ
１０ｂ：トレー
１２，１２’：基板（ガラス基板）
１２ａ：被成膜面
１４：スパッタリング室
１６：ゲートバルブ
２０，２２，２４，２０’，２２’，２４’，５０，５２，５４，５０’，５２’，５４’９０，９５：支持体
２０ａ，２０ｂ，２２ａ，２２ｂ，２４ａ、２４ｂ，２０’ａ，２０’ｂ，２２’ａ，２２’ｂ，２４’ａ、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ：ターゲット搭載面
２８：回転軸
３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３０’ａ，３０’ｂ，３２’ａ，３２’ｂ，３４’ａ，３４’ｂ，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，９２，９７：カソード
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，９４、９９：ターゲット
３６：回転機構
３８：制御部
４０：ターゲット位置決め機構
４２：ステージ４４：駆動機構
４６：距離調整機構
８６：シールド（防着治具）
８８：直流又は高周波電源
８９：ガス供給部
９１：クリーニング装置
９３：遮蔽手段
９６：シールド駆動機構
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ’１，Ｃ’２，Ｃ’３，Ｃ５０，Ｃ５２，Ｃ９０，Ｃ９５：（支持体の）中心軸（回転軸）
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３：（カソードの）中心軸
Ｃ９６：回転軸
Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ：歯車（動力伝達部）
【図１】
2008081848.tif 000003
【図２】
2008081848.tif 000004
【図３】
2008081848.tif 000005
【図４】
2008081848.tif 000006
【図５】
2008081848.tif 000007
【図６】
2008081848.tif 000008
【図７】
2008081848.tif 000009
【図８】
2008081848.tif 000010
【図９】
2008081848.tif 000011
【図１０】
2008081848.tif 000012