(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽の天井に設けられた孔と、
前記孔内に配置されたカソードと、
前記カソードの底面に設けられ、前記孔の開口から前記真空槽内部に露出されたターゲットと、
前記カソードに取り付けられたアームとを有し、
前記アームが、水平方向に伸びる中心軸線を中心として、前記真空槽の上方に向けて回転すると、前記アームと共に、前記カソードと前記ターゲットとが、前記孔内から前記孔の上方へと移動するように構成されたスパッタリング装置であって、
前記アームを回転させるハンドルを有し、
前記真空槽の長手方向には当該スパッタリング装置以外の装置が位置しており、
当該スパッタリング装置は、前記ハンドルを回転させて、前記アームを前記真空槽の長手方向から所定角度だけずれた方向に回転させ、前記カソードと前記ターゲットとを、当該スパッタリング装置と当該スパッタリング装置以外の装置とが配置されていない場所に位置できるように構成され、
前記中心軸線は、前記真空槽の長手方向に対し、３０°以上６０°以下の角度をなすように配置されたことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項２】
前記真空槽の角部には、切り欠いた形状の部分が設けられ、
前記アームによって回転される前記カソードと前記ターゲットは、前記切り欠いた形状の部分に配置される請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
真空槽と、
前記真空槽の天井に設けられた孔と、
前記孔内に配置されたカソードと、
前記カソードの底面に設けられ、前記孔の開口から前記真空槽内部に露出されたターゲットと、
前記カソードに取り付けられたアームとを有し、
前記アームが、水平方向に伸びる中心軸線を中心として、前記真空槽の上方に向けて回転すると、前記アームと共に、前記カソードと前記ターゲットとが、前記孔内から前記孔の上方へと移動するように構成されたスパッタリング装置であって、
前記アームを回転させるハンドルを有し、
前記真空槽の長手方向には当該スパッタリング装置以外の装置が位置しており、
当該スパッタリング装置は、前記ハンドルを回転させて、前記アームを前記真空槽の長手方向から所定角度だけずれた方向に回転させ、前記カソードと前記ターゲットとを、当該スパッタリング装置と当該スパッタリング装置以外の装置とが配置されていない場所に位置できるように構成され、
前記真空槽の角部には、切り欠いた形状の部分が設けられ、
前記アームによって回転される前記カソードと前記ターゲットは、前記切り欠いた形状の部分に配置されるスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタリング装置に関し、特に、ターゲットメンテナンスの改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スパッタリング装置を複数有する真空処理装置において、その占有面積を小さくしたいという要求が高まってきている。
占有面積を小さくする目的で考案され、スパッタリング装置を複数有する真空処理装置の一例を図５の符号１５１に示す。
【０００３】
この真空処理装置１５１は、搬送ロボット１５２1、１５２2と、搬入・搬出室１５３、１５４と、第１、第２の処理部１３１、１３２と、連結室１５６とを有している。
【０００４】
第１の処理部１３１は、第１の搬送室１５５と、それに接続された第１、第２のスパッタリング装置１０１1、１０１2とを有しており、第２の処理部１３２は、第２の搬送室１５７と、第２の搬送室１５７に接続された第３、第４、第５のスパッタリング装置１０１3、１０１4、１０１5とを有している。
【０００５】
図６の符号１０１に、上述した第１〜第５のスパッタリング装置を示す。このスパッタリング装置１０１は、真空槽１１１を有している。
真空槽１１１の天井側には孔１７０が設けられ、この孔１７０を蓋するようにカソード１１２が気密に配置されている。カソード１１２にはターゲット１１３が設けられ、ターゲット１１３は真空槽１１１の内部側に配置されている。カソード１１２には、図示しない直流電源が接続されており、直流電源を起動すると、カソード１１２を介してターゲット１１３に直流電圧を印加することができるように構成されている。
【０００６】
真空槽１１１の内部底面には、ターゲット１１３と対向して載置台１１５が配置されている。載置台１１５の表面は平坦にされており、その表面に後述する基板を載置できるように構成されている。
【０００７】
真空槽１１１の内部底面には、真空ポンプ１１６が取り付けられており、真空ポンプ１１６を起動すると、真空槽１１１内部を真空排気することができるように構成されている。
【０００８】
かかる真空処理装置１５１を用いて、シリコン基板の表面に多層膜を成膜するには、各室を真空排気して所定の真空度にした状態で、搬送ロボット１５１1が搬入・搬出室１５３に基板を搬送し、その基板を、第１の搬送室１５５内の搬送ロボットが第１のスパッタリング装置１０１1に搬送する。搬送された基板を図６の符号１２０に示す。基板１２０は、載置台１１５の上に載置される。
【０００９】
次に、図示しないガス導入系から真空槽１１１内にアルゴンガス等のスパッタガスを一定量導入し、真空槽１１１の内部圧力を所定圧力にした状態でターゲット１１３に直流電圧を印加すると、放電が生じ、ターゲット１１３が基板１２０表面にスパッタリングされ、基板１２０の表面に薄膜が成膜される。
【００１０】
所定膜厚の薄膜が成膜されたら、基板１２０を取り出し、第１の搬送室１５５を介して第２のスパッタリング装置１０１2に基板を搬送し、基板表面に形成された薄膜上に、更に他の薄膜を積層させる。
【００１１】
次いで、第１の搬送室１５５を介して連結室１５６に基板を搬送した後に、連結室１５６から、第２の搬送室１５７を介して第３のスパッタリング装置１０１3に基板を搬送し、更に他の薄膜を積層させる。
【００１２】
次に、第４、第５のスパッタリング装置１０１4、１０１5に順次基板を搬送して、順次所定の薄膜を積層させた後に、第２の搬送室１５７を介して連結室１５６に基板を搬送する。その後、連結室１５６から第１の搬送室１５５を介して搬入・搬出室１５４に基板を搬送し、搬入・搬出室１５４内を大気雰囲気にした後に、搬送ロボット１５２2が基板を装置外へと取り出す。このようにして、一貫して真空雰囲気中で、基板表面に多層膜を成膜することができる。
【００１３】
上述の構成のスパッタリング装置１０１を用いて長期間スパッタリングをすると、ターゲット１１３が消耗し、安定したスパッタリングができなくなるので、スパッタリング装置１０１には、ターゲット１１３を交換可能な機構が設けられている。
【００１４】
このスパッタリング装置１０１の真空槽１１１の上部を図７に示す。
真空槽１１１には、取付具１２８が固定されている。取付具１２８には、真空槽１１１の長手方向と垂直になり、かつ水平に配置されたアーム軸１２３が挿通されている。アーム軸１２３には、アーム１２１の末端が固定されている。アーム１２１の先端にはカソード１１２が固定されており、アーム軸１２３を中心にしてアーム１２１を回転させると、アーム１２１の先端とともにカソード１１２が回転して、上方に持ち上がるように構成されている。
【００１５】
ターゲットの交換時には、作業者が、アーム軸１２３を中心としてアーム１２１を回転させる。アーム１２１と取付具１２８とはスプリングダンパ１２７で接続されており、少ない力でアーム１２１を回転させることができる。アーム１２１が回転すると、カソード１１２は上方に移動した後に、アーム１２１の先端とともに半円弧の軌跡を描きながら、真空槽１１１の長手方向に移動して静止する。その状態のカソード１１２の位置を、図７の符号１７２に示す。
【００１６】
こうしてカソード１１２が真空槽１１１から取り外されたら、カソード１１２に設けられたターゲット１１３を新たなターゲットに交換する。交換が終了したら、カソード１１２を取り外す向きと逆向きにアーム１２１を回転させると、カソード１１２が真空槽１１１の孔１７０上に気密に配置される。
【００１７】
上述した真空処理装置１５１において、第１〜第５のスパッタリング装置１０１1〜１０１5の各カソード１１２1〜１１２5が、移動した後の位置を図８の符号１７２1〜１７２5に示す。図８に示すように、このうち、第２のスパッタリング装置１０１2のカソード１１２2が移動する位置１７２2には、仕込・取出室１５２や搬入・搬出室１５４が位置しており、移動した結果これらと干渉してしまうため、ターゲットの交換ができなくなってしまう。真空槽の長手方向には他の装置が配置されることが多いので、従来のスパッタリング装置では、ターゲット交換ができなくなってしまうことが多々あった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、複数のスパッタリング装置を配置した場合に、ターゲット交換時に、カソードが他の装置と干渉して交換できなくなることを抑止する技術を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽と、前記真空槽の天井に設けられた孔と、前記孔内に配置されたカソードと、前記カソードの底面に設けられ、前記孔の開口から前記真空槽内部に露出されたターゲットと、前記カソードに取り付けられたアームとを有し、前記アームが、水平方向に伸びる中心軸線を中心として、前記真空槽の上方に向けて回転すると、前記アームと共に、前記カソードと前記ターゲットとが、前記孔内から前記孔の上方へと移動するように構成されたスパッタリング装置であって、前記アームを回転させるハンドルを有し、前記真空槽の長手方向には当該スパッタリング装置以外の装置が位置しており、当該スパッタリング装置は、前記ハンドルを回転させて、前記アームを前記真空槽の長手方向から所定角度だけずれた方向に回転させ、前記カソードと前記ターゲットとを、当該スパッタリング装置と当該スパッタリング装置以外の装置とが配置されていない場所に位置できるように構成され、前記中心軸線は、前記真空槽の長手方向に対し、３０°以上６０°以下の角度をなすように配置されたことを特徴とするスパッタリング装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のスパッタリング装置であって、前記真空槽の角部には、切り欠いた形状の部分が設けられ、前記アームによって回転される前記カソードと前記ターゲットは、前記切り欠いた形状の部分に配置される。
請求項３記載の発明は、真空槽と、前記真空槽の天井に設けられた孔と、前記孔内に配置されたカソードと、前記カソードの底面に設けられ、前記孔の開口から前記真空槽内部に露出されたターゲットと、前記カソードに取り付けられたアームとを有し、前記アームが、水平方向に伸びる中心軸線を中心として、前記真空槽の上方に向けて回転すると、前記アームと共に、前記カソードと前記ターゲットとが、前記孔内から前記孔の上方へと移動するように構成されたスパッタリング装置であって、前記アームを回転させるハンドルを有し、前記真空槽の長手方向には当該スパッタリング装置以外の装置が位置しており、当該スパッタリング装置は、前記ハンドルを回転させて、前記アームを前記真空槽の長手方向から所定角度だけずれた方向に回転させ、前記カソードと前記ターゲットとを、当該スパッタリング装置と当該スパッタリング装置以外の装置とが配置されていない場所に位置できるように構成され、前記真空槽の角部には、切り欠いた形状の部分が設けられ、前記アームによって回転される前記カソードと前記ターゲットは、前記切り欠いた形状の部分に配置されるスパッタリング装置である。
【００２０】
従来のスパッタリング装置では、アームの回転方向は、真空槽の長手方向と一致していたため、真空槽の長手方向に他の装置が配置されていた場合には、ターゲット交換時に、アームを回転させてカソードを移動させると、カソードが他の装置と干渉してしまい、ターゲットの交換ができないことがあった。
【００２１】
しかしながら、本発明では、例えばアームの中心軸線が真空槽の長手方向となす角が、３０°以上６０°以下になっており、カソードは真空槽の長手方向には移動しないので、真空槽の長手方向に他の装置が位置しても、他の装置と干渉しないため、ターゲットを交換することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
装置の占有面積を小さくする目的で考案され、スパッタリング装置を複数有する真空処理装置の一例を図１の符号５１に示す。
この真空処理装置５１は、搬送ロボット５２1、５２2と、搬入・搬出室５３、５４と、第１、第２の処理部３１、３２と、連結室５６とを有している。
【００２３】
搬送ロボット５２1、５２2は、搬入・搬出室５３、５４に、後述する基板を搬送することができるように構成されている。第１の処理部３１は、第１の搬送室５５と、第１の搬送室５５に接続された第１、第２のスパッタリング装置１1、１2とを有している。第１の搬送室５５には、上述した搬入・搬出室５３、５４が接続されるとともに、第１、第２のスパッタリング装置１1、１2が接続されている。第１の搬送室５５の内部には、図示しない搬送ロボットが設けられており、搬入・搬出室５３、５４と、第１、第２のスパッタリング装置１1、１2との間で、基板を搬送できるように構成されている。
【００２４】
第２の処理部３２は、第２の搬送室５７と、第２の搬送室５７に接続された第３、第４、第５のスパッタリング装置１3、１4、１5とを有している。第２の搬送室５７は、連結室５６を介して第１の搬送室５５に接続されるとともに、第３、第４、第５のスパッタリング装置１3、１4、１5に接続されている。第２の搬送室５７内には、図示しない搬送ロボットが設けられており、第１の搬送室５５と、第３、第４、第５のスパッタリング装置１3、１4、１5との間で、基板を搬送することができるように構成されている。
【００２５】
図２の符号１に、本発明の一実施形態のスパッタリング装置を示す。このスパッタリング装置１は、真空槽１１を有している。
真空槽１１の天井側には孔７０が設けられ、この孔７０を蓋するようにカソード１２が配置されている。カソード１２底面の真空槽１１内部側には、ターゲット１３が配置されている。カソード１２には、図示しない直流電源が接続されており、その直流電源を起動すると、カソード１２を介してターゲット１３に直流電圧を印加することができるように構成されている。
【００２６】
真空槽１１の内部底面には、ターゲット１３と対向して載置台１５が配置されている。載置台１５の表面は平坦にされており、その表面に基板を載置できるように構成されている。
【００２７】
真空槽１１の内部底面には、真空ポンプ１６が取り付けられており、真空ポンプ１６を起動すると、真空槽１１内部を真空排気することができるように構成されている。
【００２８】
上述の構成の真空処理装置５１で、シリコン基板の表面にスパッタリング法で多層膜を成膜するには、予め各室を真空排気して所定の真空度にした状態で、搬送ロボット５２1が搬入・搬出室５３に基板を搬送する。搬送された基板は第１の搬送室５５内の搬送ロボットにより第１のスパッタリング装置１1に搬送される。搬送された基板を図２の符号２０に示す。搬送された基板２０は、載置台１５表面に載置される。
【００２９】
次に、図示しないガス導入系から真空槽１１内部にアルゴンガス等のスパッタガスを一定量導入し、真空槽１１の内部圧力を所定圧力にした状態でターゲット１３に直流電圧を印加すると、放電が生じ、ターゲット１３が基板２０表面にスパッタリングされ、基板２０の表面に薄膜が成膜される。
【００３０】
所定膜厚の薄膜が成膜されたら、第１の搬送室５５を介して基板を第２のスパッタリング装置１2に搬送し、第１のスパッタリング装置１1内で成膜された薄膜上に、更に他の薄膜を積層させる。
【００３１】
次いで、第１の搬送室５５を介して連結室５６に基板を搬送した後に、連結室５６から、第２の搬送室５７を介して第３のスパッタリング装置１3に基板を搬送し、基板表面に形成された薄膜上に更に他の薄膜を積層させる。
【００３２】
次に、第４、第５のスパッタリング装置１4、１5に順次基板を搬送し、順次所定の薄膜を積層させた後に、第２の搬送室５７を介して連結室５６に基板を搬送する。その後、連結室５６から第１の搬送室５５を介して搬入・搬出室５４に基板を搬送し、搬入・搬出室５４内を大気雰囲気にした後に、搬送ロボット５２2が基板を装置外へと取り出す。このようにして、一貫して真空雰囲気中で、基板表面に多層膜を成膜することができる。
【００３３】
上述の構成のスパッタリング装置１を用いて長期間スパッタリングをすると、ターゲット１３が消耗し、安定したスパッタリングができなくなるので、かかるスパッタリング装置１には、ターゲット１３を交換可能な機構が設けられている。
【００３４】
本実施形態のスパッタリング装置１の真空槽１１の上部を図３に示す。
真空槽１１上部には、取付具２８が固定されている。取付具２８には、その中心軸線が真空槽１１の長手方向と６０°の角をなし、かつ水平に配置されたアーム軸２３が挿通されている。図３の符号６０に、アーム軸２３の中心軸線を示す。
【００３５】
アーム軸２３には、引き起こし機構２９が設けられている。この引き起こし機構は、アーム軸２３に取り付けられた大ギア２４を有している。大ギア２４は、ウオームギア２５と、小ギア２６とを介してハンドル２７と連結されており、ハンドル２７を回転させると、大ギア２４がアーム軸２３の中心軸線６０を中心にして回転するように構成されている。大ギア２４はアーム軸２３に固定されており、大ギア２４が回転するとアーム軸２３も回転する。アーム軸２３にはアーム２１が固定されており、アーム軸２３が回転するとアーム２１の先端がアーム軸２３の中心軸線６０を中心にして回転する。アーム２１の先端にはカソード１２が取り付けられており、結果として、ハンドル２７を回転させると、カソード１２は、アーム軸２３の中心軸線６０を中心にして回転し、上方に移動する。
【００３６】
本発明では、作業者がハンドル２７を回転させてアーム２１を回転させると、アーム２１がアーム軸２３の中心軸線６０を中心として回転するが、その中心軸線６０と、真空槽１１の長手方向とが水平面内でなす角は６０°になるように構成されているので、アーム２１を回転させると、アーム２１の先端に取り付けられたカソード１２は、半円弧の軌跡を描きながら、移動して静止する。そのときカソード１２の移動方向は、真空槽１１の長手方向と３０°の角をなす方向になっている。移動して静止した状態におけるカソード１２の位置を、図３の符号７２に示す。
【００３７】
上述した真空処理装置５１において、第１〜第５のスパッタリング装置１1〜１5の各カソード１２1〜１２5が、移動した後の位置を図４の符号７２1〜７２5に示す。
【００３８】
上述した真空処理装置５１においては、各スパッタリング装置１1〜１5の長手方向には、他の装置が位置しているが、各カソード１２1〜１２5は、真空槽１１の長手方向と３０°の角をなす移動方向に移動し、移動後の位置７２1〜７２5には、他の装置は配置されていないので、従来のように他の装置と干渉することなく、ターゲット交換することができる。
【００３９】
このように、本実施形態のスパッタリング装置では、真空槽１１の長手方向に、他の装置が位置していた場合であっても、カソード１２は真空槽１１の長手方向には移動せず、その方向に配置された他の装置とは干渉しないので、ターゲット交換をすることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、アーム２１の中心軸線６０と、真空槽１１の長手方向とのなす角が６０°になり、カソード１２の移動方向と真空槽１１の長手方向とのなす角が３０°になるようにしているが、本発明はこれに限らず、アーム軸２３の中心軸線６０が真空槽１１の長手方向となす角が３０°以上６０°以下の範囲であればよく、例えば４５°でもよい。アーム軸２３の中心軸線６０が真空槽１１の長手方向となす角が３０°以上６０°以下の範囲になっていれば、カソード１２の移動方向が真空槽１１の長手方向となす角もまた、３０°以上６０°以下の範囲になっている。
【００４１】
また、本実施形態の真空処理装置５１では、各スパッタリング装置１1〜１5の真空槽１１の角部が切り欠かれており、その切り欠かれた箇所に、カソード１２が位置するように構成されているが、本発明の各スパッタリング装置１1〜１5の真空槽の形状はこれに限られるものではない。
【００４２】
【発明の効果】
他の装置と干渉することなく、ターゲットの交換が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のスパッタリング装置を複数備えた真空処理装置の構成を説明する平面図
【図２】本発明の一実施形態のスパッタリング装置の構成を説明する断面図
【図３】本発明の一実施形態のスパッタリング装置を説明する斜視図
【図４】本発明の一実施形態の真空処理装置において、ターゲット交換時の各カソードの位置を説明する平面図
【図５】従来のスパッタリング装置を複数備えた真空処理装置の構成を説明する平面図
【図６】従来のスパッタリング装置の構成を説明する断面図
【図７】従来のスパッタリング装置を説明する斜視図
【図８】従来の真空処理装置において、ターゲット交換時の各カソードの位置を説明する平面図
【符号の説明】
１……スパッタリング装置    １１……真空槽    １３……ターゲット    １５……載置台    ２１……アーム    ６０……中心軸線    ７０……孔
【図１】
0004837163.tif 000002
【図２】
0004837163.tif 000003
【図３】
0004837163.tif 000004
【図４】
0004837163.tif 000005
【図５】
0004837163.tif 000006
【図６】
0004837163.tif 000007
【図７】
0004837163.tif 000008
【図８】
0004837163.tif 000009