(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内において、ターゲットを配置するための配置面を有する電極と、
前記配置面の周囲に設けられ、凹部を有する固定部と、
前記配置面に配置されたターゲットを、前記チャンバ内において遮蔽するためのシャッ
タ機構と、
前記チャンバ内において、前記シャッタ機構を予め定められた位置に位置決めする移動
機構と、
を備え、
前記シャッタ機構には凸部が設けられており、
前記移動機構により前記シャッタ機構が前記固定部に接近した位置に位置決めされると
、前記凸部は前記凹部に非接触の状態で挿入されるように構成されていることを特徴とす
るスパッタ装置。
【請求項２】
前記凹部は、少なくとも２つの同心円状に形成されたリング状部材と、該２つのリング
状部材の間に設けられた溝とを有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置
。
【請求項３】
前記凸部は、リング状部材であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記移動機構は、上下移動動作と回転による水平移動動作が可能であることを特徴とす
る請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記凹部と前記凸部の間に形成される隙間は、前記配置面に垂直な断面において、コの
字型に屈曲した形状に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の
スパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパッタ装置に関し、特に、基板を処理する真空チャンバ内に複数ターゲットを装備したスパッタ装置においてターゲットからのスパッタ粒子の飛散および他のターゲットからのスパッタ粒子の流入を防止するのに好適なシャッタ機構を有するスパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ装置において、基板に対して成膜等の処理を行う真空チャンバの内部にターゲット材料の異なる複数のターゲットを装備するように構成されたものが知られている。このようなスパッタ装置では、基板上に成膜する膜の種類に応じてターゲットを選択してスパッタを行う。こうして、真空チャンバ内にセットされた基板の上に所望の多層膜を成膜する。
【０００３】
それぞれのターゲットは、それぞれの電極に設けられたターゲットを配置するための配置面に設置される。従って各ターゲットの背後には個別に電極が設けられている。電極には、電力が供給されてターゲットの処理空間側表面に放電を生じさせ、対応するターゲットの表面においてイオン衝撃に基づきスパッタ現象を生じさせる。
【０００４】
基板上に多層膜を堆積させる場合において、堆積させる膜の種類に応じてターゲットが選択され、電極に供給された電力による放電作用に基づいてスパッタされる。ターゲットから飛び出したターゲット材料物質はスパッタ粒子になり、基板上に堆積する。
【０００５】
１つの真空チャンバの内部の天井部等にターゲット材料の異なる複数種類のターゲットが装備され、少なくとも１つ以上のターゲットが選択されてスパッタされ、基板上に多層膜を形成するスパッタ装置では、ターゲット相互の間でのスパッタ粒子による汚染が問題となる。すなわち、ターゲット材料の異なる複数のターゲットのいずれかがスパッタされているとき、当該ターゲットから飛散するスパッタ粒子が隣接する他のターゲットの表面に到達して付着し、これを汚染するという問題である。
【０００６】
そこで従来では、ターゲットのそれぞれにシャッタ機構を設け、スパッタ粒子の移動を阻止することにより、ターゲットの表面における上記汚染を避けるようにしていた。その具体例を、特許文献１および特許文献２に基づいて説明する。
【０００７】
特許文献１は、その第３図で、スパッタ装置に設けたターゲットを覆うシャッタ機構であって、固定されたシャッタ機構の部分（固定部）と移動するシャッタ機構の部分（可動部）とを備え、シャッタを閉じたとき、これらの部分の間で隙間を隔てて相互に重なる部分を有するようにしたシャッタ機構を開示している。
【０００８】
特許文献２は、ターゲットの表面の前方位置に所定距離を隔ててシャッタ板を配置させた構造を開示している。特許文献２の第１図に示されたシャッタ板は平板形状を有し、平板状のターゲットに対して平行に２５〜３０ｍｍの間隔をあけて配置されている。この構成によれば、スパッタされたターゲット材料物質が当該間隔から外部に漏れるという問題を有している。そこで、特許文献２の第２図または第３図に示されるシャッタ板が提案される。このシャッタ板は、平板状部分の周縁部にリング状のカバーを有する構造に形成されている。これにより、ターゲット材料物質が外部に漏れるのを防止している。第２図の構成では、シャッタ板のカバーは、ターゲットの周囲に配置されたアノード電極の外側位置に、アノード電極との間で隙間をあけて相互に重なる部分が形成される。第３図の構成では、シャッタ板のカバーの先端縁部が、アノード電極の周囲に配置されたアダプタに密着するようにしている。なお第２図と第３図に示されるシャッタ板は、アームと回転軸によって回転自在および上下動自在となるように設けられている。
【特許文献１】実開昭５７−８７０６１号公報
【特許文献２】特開昭５８−２１０１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載されたシャッタ機構は、シャッタ機構の固定部と可動部との間に隙間を介在させて相互に重なる部分が形成される。また特許文献２の第２図に示されたシャッタ構造は、アノード電極とシャッタ板のカバーとの間で隙間をあけて相互に重なる部分が形成される。
【００１０】
一般的に、図５の（Ａ）に示すごとく、真空チャンバ内に装備された１組のカソード１００とターゲット１０１に対して取り付けられたシャッタ機構１０２を想定する。このシャッタ機構１０２は、固定部１０３と可動部１０４とを有し、それらの間には相互に重なる部分１０５が形成されている。可動部１０４は図５（Ａ）中上下動自在である。可動部１０４を上下動させる駆動機構の図示は省略されている。このようなシャッタ機構１０２を、前述した複数のターゲットを装備した真空チャンバに適用したとする。当該シャッタ機構１０２において、相互に重なる部分１０５の寸法が短いと、遮蔽効果が不十分となり、プリスパッタ時における隣のターゲット表面等へのスパッタ粒子の飛散や、他のターゲットからのスパッタ粒子の流入を、十分に防止することができない。
【００１１】
反対に、図５の（Ａ）に示すごとくシャッタ機構１０２の相互に重なる部分１０５の寸法を大きくすると、十分な遮蔽効果を達成できる。しかし、その反面、シャッタ機構１０２の可動部１０４の移動の幅が必然的に大きくなり、装置設計の自由度という観点で大きな制約を受ける。さらに、図５の（Ｂ）に示すごとく、シャッタを開いて、ターゲット１０１をスパッタして、基板に成膜しようとするとき、シャッタ機構１０２の固定部１０３が遮蔽物になり、スパッタ粒子の移動（矢印１０６）が遮蔽される。その結果、基板への膜付着が阻害され、成膜速度の低下が顕著になるという問題が提起される。これは、いわゆるシャドウ効果と呼ばれる現象である。さらにシャッタ装置１０２の固定部と可動部の相互の重なる部分１０５を大きくすると、固定部１０３および可動部１０４の長さが長くなり、スパッタ作用で固定部１０３や可動部１０４からパーティクルが生成しやすくなるという問題も提起される。
【００１２】
以上のごとく、シャッタ機構の固定部と可動部との間に隙間を介在させて相互に重なる部分を形成する構造は、相互に重なる部分を適切に作ることが難しく、十分な遮蔽効果を生じさせることができない。さらに、シャドウ効果等の各種の問題が提起される。
【００１３】
また特許文献２の第３図に示されたシャッタ構造は、シャッタ構造が閉動作時にシャッタ板のカバーの先端縁部がアダプタに密着するので、カバーがアダプタに接触する時にアダプタの表面に付着した膜が剥がれ、その結果、真空チャンバ内で好ましくないパーティクルが発生するという問題が生じる。
【００１４】
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、複数ターゲットを備える真空チャンバで、シャッ
タ機構で固定部と可動部との相互に重なる長さが短くとも、プリスパッタ時におけるスパ
ッタ粒子の飛散と他のターゲットからのスパッタ粒子の流入を防止でき、シャドウ効果の
発生がなく、さらに接触状態が生じることをなくして膜の剥離およびパーティクルの発生
を防止することができるスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るスパッタ装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００１６】
第１のスパッタ装置（請求項１に対応）は、
チャンバ内において、ターゲットを配置するための配置面を有する電極と、
配置面の周囲に設けられ、凹部を有する固定部と、
配置面に配置されたターゲットを、チャンバ内において遮蔽するためのシャッタ機構と
、
チャンバ内において、シャッタ機構を予め定められた位置に位置決めする移動機構と、
を備え、
シャッタ機構には凸部が設けられており、
移動機構によりシャッタ機構が固定部に接近した位置に位置決めされると、凸部は凹部
に非接触の状態で挿入されるように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
第２のスパッタ装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、凹部は
、少なくとも２つの同心円状に形成されたリング状部材と、該２つのリング状部材の間に
設けられた溝とを有することを特徴とする。
【００２０】
第３のスパッタ装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、凸部は
、リング状部材であることを特徴とする。
【００２２】
第４のスパッタ装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、移動機
構は、上下移動動作と回転による水平移動動作が可能であることを特徴とする。
【００２３】
第５のスパッタ装置（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、凹部と
凸部の間に形成される隙間は、配置面に垂直な断面において、コの字型に屈曲した形状に
形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば次の効果を奏する。
搬入された基板に成膜等の処理を行う真空チャンバ内に複数ターゲットを装備したスパッタ装置においてターゲットに固定部と可動部からなるシャッタ機構を設け、固定部と可動部が接近するとき、固定部の一部と可動部の一部とは相互に重なり、隙間を形成し、隙間は、直進する粒子が隙間を通り抜けようとする際に、隙間を形成する壁に必ず衝突するように、前記ターゲットに垂直な断面において、屈曲した形状に形成するようにしたため、任意のターゲットからのスパッタ粒子の飛散、または他のターゲットからのスパッタ粒子の流入を確実に防止し、ターゲットまたはカソード間の相互の汚染を確実に防止することができる。
【００２５】
また、前記シャッタ機構は固定部と可動部から成り、固定部と可動部が接近するとき、固定部の一部と可動部の一部とは相互に重なり、ターゲットに垂直な断面において、コの字型に屈曲した形状を有する隙間を形成すれば、直進する粒子は、隙間を通り抜けようとする際に、隙間を形成する壁に必ず衝突するので、任意のターゲットからのスパッタ粒子の飛散、または他のターゲットからのスパッタ粒子の流入を確実に防止し、ターゲットまたはカソード間の相互の汚染を確実に防止することができる。
【００２６】
また本発明によるシャッタ機構を有するスパッタ装置によれば、固定部と可動部との相互に重なる部分を少なくすることができ、固定部の長さを短くできるので、シャドウ効果の発生をなくし、成膜速度の低下を抑えることができる。
【００２７】
また固定部と可動部とは接触するのを避けることができるため、固定部の表面に付着した膜等の剥離を防止でき、真空チャンバ内でパーティクルが発生するのを防止することができる。
【００２８】
さらに本発明によれば、シャッタ機構の可動部の上下の移動距離を小さくすることができるので、ターゲットと基板、ターゲットとシャッタ部材との間の距離の選択の自由度が増し、設計の自由度を増すことができる。それによって真空チャンバをコンパクトに設計できる。
【００２９】
また、プリスパッタ時には遮蔽用移動部をターゲットから十分に離し放電空間を十分に確保することができるので、プリスパッタ用放電が立ちやすいという効果がある。
【００３０】
さらに本発明によれば、ターゲットの表面における汚染を確実に防止することができるので、ブリスパッタの際に、プリスパッタ時間を正確に設定でき、かつプリスパッタ時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１〜図４を参照して本発明に係るシャッタ機構を有するスパッタ装置について説明する。図１は複数ターゲットを備えた真空チャンバを有するスパッタ装置の一例の平面図を示し、図２はシャッタ機構の可動部の移動状態を示す斜視図を示し、図３はシャッタ機構の要部構成の部分断面側面図を示し、図４は本発明のスパッタ装置に係るシャッタ機構の拡大図を示している。
【００３３】
図１で、本実施形態に係るスパッタ装置を概説する。このスパッタ装置は、一例として、光学多層膜干渉フィルタの作製する装置である。なおスパッタ装置は、この構成の装置に限定されるものではない。図１では、スパッタ装置の内部機構の概略構成が分かる程度に描かれている。以下では「光学多層膜干渉フィルタの作製装置」を「光学多層膜作製スパッタ装置」という。この光学多層膜作製スパッタ装置１０はクラスタ型の構成を有し、複数の成膜用真空チャンバを備えている。各真空チャンバでは、基板ホルダに搭載された１枚の基板に対してスパッタリング法により多層膜の成膜処理が行われる。放電方式は好ましくは反応性ＤＣスパッタリング法である。
【００３４】
図１で光学多層膜作製スパッタ装置１０の中央位置には、ロボット搬送装置１１が備えられた搬送チャンバ１２が設置されている。
【００３５】
光学多層膜作製スパッタ装置１０の搬送チャンバ１２には、ロード／アンロードチャンバ１５，１６が設けられている。ロード／アンロードチャンバ１５によって、外部から光学多層膜作製スパッタ装置１０に処理対象の基板３１を搬入すると共に、光学多層膜干渉フィルタの成膜処理が終了した基板を光学多層膜作製スパッタ装置１０から外部へ搬出する。ロード／アンロードチャンバ１６も同じ機能を有し、ロード／アンロードチャンバ１６を経由して搬入された基板は、同チャンバから搬出される。ロード／アンロードチャンバを２つ設けた理由は、２つのチャンバを交互に使い分けることにより、生産性を高めるためである。
【００３６】
上記の光学多層膜作製スパッタ装置１０では、搬送チャンバ１２の周囲に、３つの成膜用真空チャンバ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと、１つの酸化膜成膜用真空チャンバ１８と、１つのクリーンニング用真空チャンバ１９とが設けられている。２つの真空チャンバの間には、両真空チャンバを隔離し、かつ必要に応じて開閉自在なゲートバルブ２０が設けられている。なお各真空チャンバには真空排気機構、原料ガス（またはプロセスガス）導入機構、電力供給機構等が付設されているが、図１においてそれらの図示は省略されている。なお、成膜用真空チャンバの数は目的に応じて任意に変更することができる。
【００３７】
この実施形態によれば、基板上に堆積される光学多層膜を成膜するにあたり、例えば３つの成膜用真空チャンバ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを用意し、各成膜用真空チャンバに複数のターゲットを設けている。各々でプロセス（膜厚や総数）を変えることにより異なる波長の光学フィルタ用の膜を作製することが可能となる。
【００３８】
上記のごとく３つの成膜チャンバ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃをクラスタ型構造で接続して光学多層膜作製スパッタ装置１０を構成し、これにより光学多層膜干渉フィルタの生産性を高める。
【００３９】
成膜用真空チャンバ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの各々では、反応性ＤＣスパッタリング法に基づき、２種類の成膜材料（誘電体膜材料）に係るターゲットを用いて、２種類の誘電体膜を交互に堆積させる成膜処理が行われる。
【００４０】
真空チャンバ１７Ａでは、五酸化タンタルと二酸化ケイ素の各誘電体膜が交互に連続的に堆積される。このため、真空チャンバ１７Ａでは、天井部にＴａ（タンタル）とＳｉ（ケイ素）のそれぞれに対応する２つのターゲット２３，２４が取り付けられている。
【００４１】
また図１においては、真空チャンバ１７Ａの内部を所要の真空状態にするための真空排気機構、ターゲット２３，２４のスパッタに要する電力を供給するための機構、プラズマを生成するための機構等の図示は省略されている。このことは他の成膜用真空チャンバでも同じである。
【００４２】
なおターゲットの種類と個数は、上記の実施形態に限定されず、目的に応じて任意に変更することができる。
【００４３】
次に図２と図３を参照して上記の光学多層膜作製スパッタ装置１０のシャッタ機構を詳述する。図２は、図１に示した真空チャンバ１７Ａ内に設けられた２つのターゲット２３，２４と、これらに関するカソード５１，５２と、シャッタ機構の要部とを示す。また図３は各シャッタ機構の要部構成を示す。
【００４４】
ターゲット２３，２４はそれぞれ対応するカソード５１，５２の下面に取り付けられている。カソード５１，５２の下面に取り付けられたターゲット２３，２４は円板形状である。２つのターゲット２３，２４の材料物質は前述の通り成膜物質に応じて異なっている。さらにカソード５１，５２の下面には、ターゲット２３，２４の周囲の位置にて、当該ターゲット２３，２４を囲むようにリング状のシャッタ固定部５３，５４が取り付けられている。リング形状のシャッタ固定部５３，５４ではその下面に全周に渡り溝５５が形成されている。シャッタ固定部５３，５４は、その高さ（厚み）がターゲット２３，２４よりも若干高くなるように設定され、その分或る程度シールド部材としての働きも有している。
【００４５】
カソード５１，５２の下面に取り付けられたシャッタ固定部５３，５４に対して、カソード５１，５２のターゲット２３，２４の下側の位置にシャッタ可動部５６，５７を配置する。シャッタ可動部５６，５７は、移動機構６０によって、図２に示されるごとき３つの位置Ａ，Ｂ，Ｃをとって移動するように設けられる。
【００４６】
移動機構６０は回転軸部６１とアーム６２とから構成されている。回転軸部６１は図示しない回転駆動装置で矢印Ｌ１のごとく回転し、図示しない上下動駆動装置で矢印Ｌ２のごとく回転軸部６１の全体が上下動する。アーム６２は回転軸部６１に固定され、回転軸部６１の動作に伴って同様に動作する。アーム６２の先端に上記シャッタ可動部５６，５７が取り付けられている。従って、シャッタ可動部５６，５７は、それぞれの対応する移動機構６０の動作に伴って共に動作する。
【００４７】
シャッタ可動部５６，５７における移動位置について、図２に示される位置Ａはシャッ
タ閉の位置であり、位置Ｃはシャッタ開の位置である。位置Ｂはそれらの中間の位置であ
る。シャッタ移動部５５，５６は、位置Ａと位置Ｂの間では上下移動動作を行い、位置Ｂ
と位置Ｃの間では回転による水平移動動作を行う。
【００４８】
シャッタ可動部５６，５７は、円形状平板部５８と、この平板部５８の周縁に沿って一体的形状にて設けられる周縁リング部５９とを有している。
【００４９】
例えばターゲット２３に係るシャッタ機構において、シャッタ可動部５６がターゲット２３を遮蔽すべくシャッタ閉の位置Ａにあるときには、シャッタ可動部５６の周縁リング部５９の先端縁はシャッタ固定部５３の溝５５の中に挿入される。シャッタ可動部５６の周縁リング部５９の先端縁は、溝５５の底面には接触せず、隙間が形成された状態で溝５５内に挿入された状態にある。シャッタ機構がシャッタ閉の位置Ａにあるとき、シャッタ可動部５６の周縁リング部５９と、シャッタ固定部５３の溝５５との間には、図４に示されるように、その断面において折れ曲がり形状の隙間７１が形成される。このように、シャッタ可動部５６とシャッタ固定部５３との位置関係において、シャッタ閉の状態にあるとき、ターゲット２３はシャッタ可動部５６によって覆われ、十分に遮蔽される。このため、他のターゲット２４の前面の空間において放電が生成され、ターゲット２４がプリスパッタ等されるときにターゲット２４からのスパッタ粒子がターゲット２３の側へ流入するのを十分に遮蔽し、ターゲット２３が汚染させるのを防止することができる。
【００５０】
シャッタ機構において、シャッタ開の状態にするときには、シャッタ可動部５６は位置Ａから位置Ｂへ下動する。シャッタ移動部５６とターゲット２３の間の距離を十分に離すことができる。その距離は３０〜６０ｍｍ程度である。当該距離はスパッタ物質やスパッタ条件に応じて適宜に決められる。さらにシャッタ可動部５６は、回転軸部６１を回転させることにより、ターゲット２３からさらに離すことができる。
【００５１】
上記のごとくターゲット２３に係るシャッタ機構のシャッタ可動部５６のシャッタ閉の時には、固定部の一部と前記可動部の一部とは相互に重なり、隙間を形成し、隙間は、直進する粒子が隙間を通り抜けようとする際に、隙間を形成する壁に必ず衝突するように、前記ターゲットに垂直な断面において、屈曲した形状に形成されるので、スパッタ中の他のターゲット２４からの汚染を確実に防止することができる。またシャッタ閉の場合において、シャッタ移動部５６の周縁リング部５９は、シャッタ固定部５３には密着させないので、接触することにより生じる付着物の膜剥離に起因する発塵を生じることはない。
【００５２】
さらに、ターゲットに垂直な断面において、コの字型に屈曲した形状を有する隙間を形成すれば、直進する粒子が隙間を通り抜けようとする際に、隙間を形成する壁に必ず衝突するので、スパッタ中の他のターゲット２４からの汚染を確実に防止することができる。
【００５３】
シャッタ機構におけるシャッタ固定部５３とシャッタ可動部５６の周縁リング部５９との相互に重なる部分の寸法は約２０ｍｍ程度である。この相互に重なる部分の寸法はスパッタする物質やスパッタ条件等によって変更される。
【００５４】
またターゲット２３のシャッタ機構をシャッタ開にし、ターゲット２３の前面空間に放電を発生してスパッタを行うときには、シャッタ固定部５３の高さが相対的に低いので、シャドウ効果を生じることはない。
【００５５】
ターゲット２４のためのシャッタ機構におけるシャッタ固定部５４とシャッタ可動部５８の間の構成、作用についても、前述した例えばターゲット２３に係るシャッタ機構の場合と同じである。
【００５６】
上記の実施形態で説明された構成、形状、および配置関係については本発明が理解できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、上記で説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、複数ターゲットを具備した真空チャンバを有するスパッタ装置の各ターゲットのシャッタ機構に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】シャッタ装置が適用された複数ターゲットを備えた真空チャンバを有するスパッタ装置の平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスパッタ装置のシャッタ機構におけるシャッタ可動部の移動状態を示す斜視図である。
【図３】本実施形態でのシャッタ装置の要部構成の部分断面側面図である。
【図４】本実施形態でのシャッタ装置の特徴的構造の拡大図である。
【図５】従来のシャッタ機構の問題点を説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１７Ａ〜１７Ｃ      真空チャンバ
２３，２４          ターゲット
５１，５２          電極
５３，５４          シャッタ固定部
５５                溝（凹部）
５６，５７          シャッタ可動部
５９ 周縁リング部（凸部）
【図１】
0004562764.tif 000002
【図２】
0004562764.tif 000003
【図３】
0004562764.tif 000004
【図４】
0004562764.tif 000005
【図５】
0004562764.tif 000006