(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ（２）内で成膜材料に分子を衝突させて材料分子を発生する分子放出源（６）と、この分子放出源（６）の分子放出口を開閉するシャッタ機構（７）とを有する分子堆積装置において、シャッタ機構（７）は分子放出源（６）の両側にその長手方向に配置した回転中心の回りに回転させる一対のシャッタ板（２０）を備え、シャッタ板（２０）を分子放出源（６）の両側で回転させる軸（２１）は歯車列（１９）により同期して対称に回転され、この歯車列（１９）のうち１つの歯車に回転駆動機構（１４）が連結されることを特徴とする分子堆積装置。
【請求項２】
一対のシャッタ板（２０）が分子放出源（６）の分子放出口を閉じたときにそれらの先端縁が互いに重なり合うことを特徴とする請求項１に記載の分子堆積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば真空チャンバ内でスパッタリング或いは加熱蒸発等の手段で分子放出源から成膜材料の分子を発射させ、これを基材の表面に堆積させる分子堆積装置であって、特に材料分子を発射する分子放出源の分子放出口を開閉するシャッタ機構を備えた分子堆積装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばスパッタリング法により、半導体ウエハ等の基板の上に多層の薄膜を形成する場合、真空チャンバ内において、異なる材料からなるターゲットをスパッタリングし、基板上に複数の材料を成膜することが必要である。また、単一材料の層を成膜する場合でも、多くの量のターゲットが必要なときは、スパッタリングにより消耗したターゲットからスパッタするターゲットを新たなものへと変える必要がある。
【０００３】
従来において、前述のように複数のターゲットをスパッタリングして成膜する場合、予め真空チャンバの内部に必要な種類と数のターゲットを設置しておく必要がある。これらのターゲットは、陰極またはマグネトロン電極等の電極類やそれを冷却する冷却配管等の冷却機構をも備えたユニットとして真空チャンバ内に設置される。
【０００４】
このような分子堆積装置は、分子の衝突により材料分子の放出口を開閉するシャッタを備える。このようなシャッタとしては、例えば特開２００４−２４４７２２号公報に記載されたように、分子放出源の分子放出口と平行な平面上を往復駆動されるシャッタ板を備えるものや、例えば特開２０００−１７８７１７号公報、特開平１０−２９８７４５号公報或いは特開平６−１７２４８号公報に記載されたように、部分円筒形のシャッタ板を円筒面上で往復駆動するもの等がある。
【０００５】
前述のように、分子堆積装置に備えるシャッタ機構は、基本的にはシャッタ板をその延長面方向に移動させて分子放出源の分子放出口を開閉するものである。
このような分子堆積装置では、例えば特開２００４−２４４７２２号公報に記載されたように、複数種類の分子放出源を備え、順次素子上に異なる材料を成膜するようなものが多い。或いは、特開２０００−１７８７１７号公報に記載されたように、フィルム状の基材をその長手方向に送ると共に、キャンロールに巻き付けて保持しながら複数の分子放射源から分子を放射して基材に成膜する装置もある。
【０００６】
このような複数の分子放出源を備える成膜装置では、分子線源の配置が過密となりやすく、複数の分子線源の間隔を広くとれない。このため、シャッタを開閉するためのストロークを取るスペースが無い。さらに隣接する分子放出源相互の干渉も起きやすく、分子が限定した範囲に放出されるように制限する対策が必要である。これらの要請から、前記のようなシャッタ板がその延長平面に沿って往復移動する形式のシャッタは、成膜面に向けて多くの分子放出源を配置する構造の成膜装置には甚だ不向きである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２４４７２２号公報
【特許文献２】特開２０００−１７８７１７号公報
【特許文献３】特開平１０−２９８７４５号公報
【特許文献４】特開平６−１９９５９２号公報
【特許文献５】特開平６−１７２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来のシャッタ機構を備えた分子堆積装置における課題に鑑み、分子線源の間隔が広くとれない過密な配置状態であっても、なお且つ分子線源から成膜面までの距離が短い配置状態であっても、確実に動作することが出来るシャッタ機構を備え、しかも限定した範囲に分子を放出するよう容易に制限することが可能な成膜装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、前記の目的を達成するため、分子放出源６の両側であって同分子放出源６の長手方向に回転中心を持つ一対のシャッタ板２０、２０を設け、このシャッタ板２０、２０を 前記回転中心の回りに回転させることにより、分子放出源６の放出口を開閉するようにした。
【００１０】
すなわち、本発明による成膜装置は、真空チャンバ２内で成膜材料に分子を衝突させて材料分子を発生する分子放出源６と、この分子放出源６の分子放出口を開閉するシャッタ機構７とを有し、このシャッタ機構７は分子放出源６の両側にその長手方向に配置した回転中心の回りに回転させる一対のシャッタ板２０を備えているものである。
【００１１】
このような構成を有する本発明による成膜装置では、シャッタ機構７は分子放出源６の両側にその長手方向に配置した回転中心の回りに回転させる一対のシャッタ板２０を備えているので、分子放出源６の幅の約１／２の幅のシャッタ板２０を回転中心の回りに回転させるだけで分子放出源６の分子放出口を開閉することが出来る。そのため、複数の分子放出源６が狭い間隔で配置されたレイアウトでも分子放出源６の分子放出口の開閉を問題なく行うことができる。また、分子放出源６の分子放出口と成膜面との距離が短いレイアウトでも分子放出源６の分子放出口の開閉を問題なく行うことができる。さらに、一対のシャッタ板２０が分子放出源６の両側に立ち上がる状態で分子放出口が開かれるため、シャッタ板２０が分子の放出方向を制限する機能を有することになる。この点でも分子放出源６が狭い間隔で配置されたレイアウトにおいて有効となる。
【００１２】
このような構成を有する本発明による成膜装置においては、一対のシャッタ板２０が分子放出源６の分子放出口を閉じたときにそれらの先端縁が互いに重なり合うように配置することにより、シャッタ板２０で分子放出源６の分子放出口を確実に閉じることができる。
また、シャッタ板２０を分子放出源６の両側で回転させる軸２１は歯車列１９により同期して対称に回転するようにし、さらにこられの歯車列１９のうち１つの歯車に回転駆動機構１４を連結すれば、回転機構もコンパクトに収めることが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明の通り、本発明による成膜装置では、複数の分子放出源６が狭い間隔で配置されたレイアウトや分子放出源６の分子放出口と成膜面との距離が短いレイアウトでも分子放出源６の分子放出口の開閉を行うことができる。さらに、シャッタ機構７が開いたとき、一対のシャッタ板２０が分子の放出方向を制限する機能を有する。従って前記のような狭いレイアウトにおいて優れた動作が可能な成膜装置となり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明では、前記の目的を達成するため、分子放出源６の両側であって同分子放出源６の長手方向に回転中心を持つ一対のシャッタ板２０、２０を設けてシャッタ機構７を構成した。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。  
【００１５】
図１と図２は、本発明による分子堆積装置の一実施例を示す全体の正面部分断面図と側面部分断面図である。分子体積装置は一般的には基板ホルダに平板状の基板を固定し、この基板の成膜面に分子を堆積させて成膜する。しかし図１と図２の例はキャンロール５に長尺フィルム状の基材８を送り、この基材８のキャンロール５に巻き付けた部分にスパッタ源である分子放出源６から分子を放射して成膜する形式を例として示している。もちろん本発明の適用はこのような形式の分子体積装置に限られるものではなく、前述した平板状の基板の他、種々の形式の分子体積装置に適用することが出来る。
【００１６】
真空チャンバは、巻出しローラ３と巻取りローラ４とを備えた基材搬送用チャンバ１とキャンロール５を備えた成膜チャンバ２とに分かれている。長尺なフィルム状の基材８は、基材搬送用チャンバ１にある巻出しローラ３から複数のテンションローラ１１を通って成膜チャンバ２側のキャンロール５に巻き付けられた後、複数のテンションローラ１２を通って基材搬送用チャンバ１にある巻取りローラ４に巻き取られる。
【００１７】
キャンロール５の基材８が巻き付けられる部分のうち１８０゜の区間を囲むように複数の分子放出源６が等角度間隔で配置されている。これら分子放出源６は例えばスパッタリング用のターゲットを収納したスパッタ源である。その分子放出口はキャンロール５の中心軸と平行な方向に長い矩形状であり、その分子放出口はキャンロール５の周面に対して垂直な向きで対向している。これら分子放出源６にはその分子放出口を開閉するシャッタ機構７が備えられている。
【００１８】
図３は、一つの分子放出源６をキャンロール５側から見た平面図であり、図４は図３のＡ−Ａ’断面図である。
これらの図に示すように、シャッタ機構７は一対のシャッタ板２０、２０を備えており、このシャッタ板２０は分子放出源６の分子放出口の約片側半分ずつを開閉する。図３及び図４に実線で示すように、シャッタ板２０、２０が閉じたときはそれらの先端縁が僅かに重なり合う。このシャッタ板２０、２０は、分子線放出源６の両側であってその長手方向に配置した一対の軸２１、２１に取り付けられている。これら軸２１、２１の基端にはそれぞれ同じ歯数の歯車が取り付けられ、これら歯車が何れもそれらの間にある同じ歯数の２つの歯車に噛み合っている。すなわち同じ歯数の４つの歯車が横一列に並んだ歯車列が構成され、両側の軸２１、２１に取り付けた歯車が中央の２つの歯車の一方に噛み合い、これらの中央の２つの歯車が互いに噛み合っている。
【００１９】
こられの歯車列のうち１つの歯車には回転駆動機構１４が連結されている。図示の例では、最も端の歯車の軸２１がカップリング１８を介して真空チャンバ２の外に配置した回転導入機１７が連結され、さらに回転導入機１７がカップリング１８を介してアクチュエータ１５に連結されている。このアクチュエータ１５の往復回転駆動により中央の歯車が往復回転され、これに伴い軸２１、２１が同期して互いに反対方向に回転し、シャッタ板２０、２０を回転させる。これによりシャッタ板２０、２０が分子放出源６の分子放出口の約片側半分ずつを開閉する。
【００２０】
図５と図６は図４の部分をさらに拡大した部分断面図であり、図５がシャッタ板２０、２０が閉じた状態、図６がシャッタ板２０、２０が開いた状態である。
シャッタ板２０、２０は図５及び図６から見て分子放出口を閉じる部分の幅が広くなったクランク状の形をしており、幅の狭い端部側が軸２１、２１に取り付けられている。シャッタ板２０、２０の分子放出口を閉じる部分の幅は分子放出口の幅の約１／２である。また、シャッタ板２０、２０の軸２１、２１に取り付けられた部分は分子放出口を閉じる部分よりキャンロール５に対し遠く離れている。このような形状を採用することにより、シャッタ板２０、２０をコンパクトに取り付けることが出来、分子放出口とキャンロール５の周面との距離が或る程度近い場合でも問題無く設置出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による分子体積装置の全体をの一実施例を示す全体の正面部分断面図である。
【図２】本発明による分子体積装置の全体をの一実施例を示す全体の側面部分断面図である。
【図３】本発明による分子体積装置の全体をの一実施例を示す一つの分子放出源６をキャンロール５側から見た平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】図４の部分をさらに拡大したシャッタ板が閉じた状態の部分断面図である。
【図６】図４の部分をさらに拡大したシャッタ板が開いた状態の部分断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
２    真空チャンバ
６    分子放出源
７    シャッタ機構
１９  歯車列
２０  シャッタ板
２１  シャッタ板の軸
【図１】
0004461072.tif 000002
【図２】
0004461072.tif 000003
【図３】
0004461072.tif 000004
【図４】
0004461072.tif 000005
【図５】
0004461072.tif 000006
【図６】
0004461072.tif 000007