(57)【要約】【課題】簡易な構造でガスの供給量を良好に調節し、良好な成膜が可能な成膜装置を提供する。【解決手段】成膜装置１０は、成膜室２１と、ターゲット２３と、スパッタカソード２４と、スパッタリングガス供給部３１，３２と、を備える。スパッタリングガス供給部３１，３２は、複数の噴出孔が形成された筐体と、噴出孔に嵌入し筐体に螺合されるボルトと、筐体にガスを導入する導入口と、を備える。噴出孔のボルトに対向する面は、テーパ状に形成されており、ボルトの平板部もテーパ状に形成されることにより、噴出孔とボルトとの間には間隙が生じる。ボルトのねじり込み具合を調節することによって、噴出孔とボルトとの間隙を調節し、ガスの噴出する量を連続的に変化させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内にガスを供給するガス供給手段と、を備え、
前記ガス供給手段は、ガスが導入される筐体と、該筐体に設けられ前記ガスが流出する複数の孔と、該複数の孔それぞれに設けられたボルトと、を備え、
前記複数の孔と、前記ボルトとは、螺合されており、前記複数の孔から流出する前記ガスの量は、前記ボルトのねじ込み度合いを調節し、前記孔と前記ボルトとの間隙を調節することにより、連続的に変化させることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記真空槽内に、成膜材料が取り付けられたターゲットを設置し、
前記ガス供給手段がスパッタリングガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記真空槽内に、成膜材料が取り付けられたターゲットを設置し、
前記ガス供給手段が反応ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記ボルトは、平板部と、前記平板部に対して垂直に設けられ前記筐体に螺合される軸部とから構成され、
前記複数の孔の前記ボルトの前記平板部に対向する領域に、テーパ状の傾斜が設けられ、
前記ボルトの前記平板部の前記複数の孔に対向する面に、テーパ状の傾斜が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記ボルトは、平板部と、前記平板部に対して垂直に設けられ前記筐体に螺合される軸部とから構成され、
前記ボルトの前記軸部には、前記孔との間に間隙が生ずるように切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記ボルトは、中心軸に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関し、特に基板上に薄膜を形成するスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学装置、半導体製造等の技術分野で基板上に薄膜を形成する成膜装置が利用されている。例えば、スパッタリング装置を例に挙げて説明すると、スパッタリング装置は、真空槽内部に、成膜材料が設置されるターゲットと、ターゲット粒子を放出させるためのスパッタリングガス供給手段と、ターゲットに対面する位置に基板を配置する手段とを備える。スパッタリングガス供給手段から、ターゲットに対してスパッタリングガスを導入し、プラズマを生成することにより、ターゲット粒子を放出させ、基板上にターゲット粒子を堆積させ、基板上に薄膜を形成する。この際、基板上に薄膜の厚みを面方向に均一に形成するためには、ガスの流量の制御が重要となる。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に開示されているように、予め設けた孔を遮蔽物で塞ぐことによって流量を調節する方法、特許文献２に開示されているように径の異なる複数の噴出孔が形成されたロータリースリーブを回転させることによって噴出孔から噴出するガスの流量を変化させる構成が開発されている。
【特許文献１】特開２００３−１３３２３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１５２５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された成膜装置では、孔と遮蔽物によって流量を調節するため、連続的に流量を変化させることができず、流量の微調整が難しいという問題がある。更に、特許文献２で開示されたガス噴出量調節装置では、ロータリースリーブに形成された孔で段階的に流量を調節できるが、連続的に流量を調節することができず、流量の微調整が難しく、更にロータリースリーブを回転させて噴出量を調節するため、モータ等が必要となり機構が複雑となる問題がある。
【０００５】
そこで、ガスの供給量を連続的に変化させることが可能で、更に簡易な構造で流量を変化させることが可能な成膜装置が求められている。
【０００６】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造でガスの供給量を良好に調節し、良好な成膜が可能な成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明の第１の観点に係る成膜装置は、
真空槽と、
前記真空槽内にガスを供給するガス供給手段と、を備え、
前記ガス供給手段は、ガスが導入される筐体と、該筐体に設けられ前記ガスが流出する複数の孔と、該複数の孔それぞれに設けられたボルトと、を備え、
前記複数の孔と、前記ボルトとは、螺合されており、前記複数の孔から流出する前記ガスの量は、前記複数の孔と前記ボルトとのねじ込み度合いを調節し、前記孔と前記ボルトとの間隙を調節することにより、連続的に変化されることを特徴とする。
【０００８】
前記真空槽内に、成膜材料が取り付けられたターゲットを設置し、前記ガス供給手段がスパッタリングガスまたは反応ガスを供給する構成としてもよい。
【０００９】
前記ボルトは、平板部と、前記平板部に対して垂直に設けられ前記筐体に螺合される軸部とから構成され、
前記複数の孔の前記ボルトの前記平板部に対向する領域に、テーパ状の傾斜が設けられ、
前記ボルトの前記平板部の前記複数の孔に対向する面に、テーパ状の傾斜が設けられていてもよい。
【００１０】
前記ボルトは、平板部と、前記平板部に対して垂直に設けられ前記筐体に螺合される軸部とから構成され、
前記ボルトの前記軸部には、前記孔との間に間隙が生ずるように切欠部が設けられていてもよい。
【００１１】
前記ボルトは、中心軸に貫通孔が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、筐体にボルトを螺合させ、ボルトのねじ込み度合いを調節することによって、簡易な構造でガスの供給量を良好に調節し、良好な成膜が可能な成膜装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る成膜装置について、図を用いて説明する。本実施の形態では、成膜装置として通過成膜型のスパッタリング装置を例に挙げて説明する。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る成膜装置１０を図１に示す。成膜装置１０は、図１に示すように、成膜室２１と、仕切りバルブ２２ａ、２２ｂと、ターゲット２３と、スパッタカソード２４と、トレイ２５と、基板搬送ライン２６と、電源２７と、シールド２８と、スパッタリングガス供給部３１と、反応ガス供給部３２と、ガス導入手段３３ａ〜３３ｃと、基板３５と、を備える。
【００１５】
成膜室２１は、図示しない排気手段を備える真空槽から構成される。成膜室２１の一端には基板搬入用の仕切りバルブ２２ａが接続されており、成膜室２１の他端には基板搬出用の仕切りバルブ２２ｂが接続されている。仕切りバルブ２２ａ、２２ｂによって、成膜室２１内へ連続的に基板３５を搬入・搬出することができる。
【００１６】
ターゲット２３は、基板に成膜するための材料が設置され、スパッタカソード２４上に設置される。スパッタリングガス供給部３１はターゲット２３に対してアルゴン（Ａｒ）等のスパッタリングガスを噴出し、スパッタカソード２４に電源２７によって電圧が印加されると、ターゲット２３の上側領域にプラズマが生成される。このプラズマによってターゲット粒子がスパッタリングされ、基板３５上に堆積する。
【００１７】
トレイ２５は、成膜が施される基板３５を保持する。
基板搬送ライン２６は、トレイ２５によって保持された基板３５を搬送する。基板搬送ライン２６をトレイ２５が流れ、ターゲット２３上に生成されたプラズマ領域を通過することにより、基板３５にターゲット材料が堆積し、基板３５上に薄膜が形成される。なお、本実施の形態では、基板搬送ライン２６の一方のみにスパッタカソード２４を配置してプラズマを発生させ、基板３５の一面のみに成膜を施す構成を例に挙げて説明しているが、これを基板搬送ライン２６の両側面にスパッタカソード２４を配置し、基板３５の両面に成膜することも可能である。
【００１８】
シールド２８は、ターゲット２３を囲むように成膜室２１の真空槽壁に固定される。シールド２８のスパッタカソード２４側には、スパッタリングガスを導入するためのスパッタリングガス供給部３１が設置される。
【００１９】
スパッタリングガス供給部３１は、ターゲット２３の近傍に２カ所に設置され、スパッタリングガス、例えばＡｒをターゲット２３に対して噴出させる。スパッタリングガス供給部３１へは、ガス供給手段３３ａによってスパッタリングガスが供給される。スパッタリングガス供給部３１は、図２及び図３（ｂ）に示すように複数の噴出孔５１ａと流路５１ｂとが形成された筐体５１と、筐体５１に螺合されたボルト５２と、筐体５１にガスを導入するガス導入口５３と、を備える。複数の噴出孔５１ａとボルト５２とには、それぞれ図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、間隙が生ずるように傾斜が形成されており、ガス導入口５３によって筐体５１内に供給されたＡｒガスは、流路５１ｂを通り複数の噴出孔５１ａとボルト５２とのそれぞれの間隙から成膜室２１内へ噴出される。
【００２０】
具体的に筐体５１は、図３（ｂ）に示すように、ボルト５２の軸部５２ｂが螺合されるボルト固定部５１ｅが形成されており、ボルト固定部５１ｅによって、ボルト５２は筐体５１に所定の位置で固定される。また、噴出孔５１ａには、ボルト５２の平板部５２ａに対向するテーパ状の傾斜面が形成される。一方、ボルト５２は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、いわゆる皿ボルトから構成される。ボルト５２は、平板部５２ａと軸部５２ｂとを備える。また、平板部５２ａの中心を横切るようにネジ溝５２ｅが形成される。平板部５２ａの噴出孔５１ａに対向する面には、噴出孔５１ａのテーパ状の傾斜面とほぼ同じ角度を備えるテーパ状の傾斜面５２ｃが設けられている。
【００２１】
噴出孔５１ａがテーパ状に形成され、更にボルト５２の平板部５２ａがテーパ状の傾斜面５２ｃを備えることによって、ボルト５２をボルト固定部５１ｅにねじ込むと、ボルト５２と噴出孔５１ａとの間隙が小さくなり、ガス噴出量を減少させることができる。逆に、ボルト５２を緩めると間隙が大きくなり、ガス噴出量を増加させることができる。このように、ボルトのねじり込み度合いを利用することにより、１つの噴出孔５１ａからのガス噴出量を容易に、且つ連続的に調節することができる。また、噴出孔５１ａは筐体５１に複数設けられているため、筐体５１全体からのガス噴出量を細かく制御することが可能である。なお、噴出孔５１ａは、基板３５の搬送方向（図１に示す横方向）に対して垂直に等間隔に形成される。なお、噴出孔５１ａの径は任意に設定可能である。
【００２２】
反応ガス供給部３２は、基板搬送ライン２６の搬入側と搬出側の２カ所に設置され、反応ガス、例えば酸素と窒素を噴出させる。反応ガス供給部３２は、それぞれ酸素供給部４１と、窒素供給部４２と、バッファ室４３とを備える。酸素供給部４１へは、図１に示すようにガス供給手段３３ｂによって酸素が供給される。窒素供給部４２へは、ガス供給手段３３ｃによって窒素が供給される。
【００２３】
酸素供給部４１と窒素供給部４２から噴出される酸素と窒素は、バッファ室４３で混合され、成膜室２１内に噴出される。バッファ室４３はスパッタリングガス供給部３１とほぼ同様の構造を採っており、複数の噴出孔が形成された筐体と、噴出孔に螺合されるボルトと、筐体へガスを導入する導入口とを備える。従って、スパッタリングガス供給部３１と同様に、供給するガス噴出量の制御が容易である。
【００２４】
スパッタリングガス供給部３１と、反応ガス供給部３２を構成することにより、スパッタリングガスの供給量と、反応ガスの供給量とを微調節することが可能となり、基板３５上に良好な膜を形成することができる。各種ガスはそれぞれ別々の供給室に導入されるので、導入段階でそれぞれのガスが互いに混合することが無く、それぞれ独立して流量を正しく制御することが可能であり、導入ガス流量の不正確さ、およびそれによる再現性の悪化を解決することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では酸素と窒素を供給する構成であるため、酸素供給部４１と、窒素供給部４２と、バッファ室４３を備える構成を示しているが、酸素のみを供給する場合、反応ガス供給部３２は、バッファ室４３を省略しスパッタリングガス供給部３１と同様の構造としても良い。
【００２６】
図８に、図１に示す成膜装置１０を用い、反応ガスとして酸素を、スパッタリングガスとしてアルゴンを導入し、酸素及びアルゴンのガス分圧分布を調整して基板にＳｉＯ２を形成した結果を示す。特に図８に示す実験では、反応ガスとして酸素を供給する噴出孔の径を中心付近では小さく中心から離れた位置では大きくとった。図８は、基板中心からの距離に対応する基板位置に対して、下記に示す式によって規格化した光学膜厚をプロットしたグラフである。
（式１）
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【００２７】
図６に示す白抜き三角のプロット点が従来技術によるもの、塗りつぶし四角のプロット点が本実施の形態の成膜装置を用いたものである。従来技術では基板位置５０mm〜１５０mmでの光学膜厚が他の位置と比較して減少しているのに対し、本実施例では平坦な分布が得られていることがわかる。従来技術での光学膜厚分布が±７.４％であるのに対し、本発明のガス供給部を用いた場合の光学膜厚分布は±２.５%である。従って、良好な光学膜厚分布を得ることができる。
【００２８】
このように、本実施の形態の成膜装置１０によれば、噴出孔５１ａを備える筐体５１と、噴出孔５１ａに螺合されるボルト５２とのねじ込み具合を変化させ、噴出孔５１ａとボルト５２との間隙を調節し、ガスの供給量を調節するため、簡易な構造でガスの供給量を連続的に細かく調節することができ、更に良好な成膜が可能となる。
【００２９】
本発明は上述した実施の形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、上述した実施の形態ではスパッタリングガス供給部の噴出孔からの流量を調節する方法として、孔の周囲にテーパ状の傾斜を設ける構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、図４に示すボルト６２のように、ボルト６２にのみ切欠部６２ｃを設けても良い。図４は、ボルト６２を示す斜視図である。図５（ａ）は、図４に示すボルト６２のＸａ−Ｘａ線断面図であり、図５（ｂ）は、Ｘｂ−Ｘｂ線断面図である。図４、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、筐体６１の噴出孔６１ａには斜面を設けず、ボルト６２の軸部６２ｂの側面の一部に切欠部６２ｃを設けてある。切欠部６２ｃは、ボルト６２の平板部６２ａから離れるに従って、多く切り欠かれるように形成されている。また、平板部６２ａの中心を横切るようにネジ溝６２ｅが形成される。このような切欠部６２ｃを備えることによって、ボルト６２のねじり込みを緩めるほど、噴出孔６１ａとの間隙が広がり、強くねじり込むほど間隙が狭くなる。図５（ａ）及び（ｂ）では、筐体６１の噴出孔６１ａにボルト６２を螺合する構成を例に挙げているが、図３と同様に、筐体６１の噴出孔６１ａに流路６１ｂを介して対面する位置にボルト固定部を設けて、ボルト固定部にボルトを螺合させてもよい。
【００３０】
また、図６、図７（ａ）及び（ｂ）に示すボルト７２のように、軸部７２ｂに切欠部７２ｃを設けた上で、更に平板部７２ａと平板部７２ａの中心領域に形成されたネジ溝７２ｅと軸部７２ｂとのほぼ中心を貫通する貫通孔７２ｄを設けてもよい。このようなボルト７２によれば、ボルト７２のねじり込みによる流量の調節にあわせて、貫通孔７２ｄによって一定の流量が保たれるため、一定の流量を確保した上で更に噴出量を調節することができる。また、貫通孔７２ｄの径ｄを調節することにより、噴出量の調節が可能である。また、図６、図７（ａ）及び（ｂ）に示すボルト７２も、図３と同様に、筐体７１の噴出孔７１ａに流路７１ｂを介して対面する位置にボルト固定部を設けて、ボルト固定部にボルトを螺合させてもよい。この場合、ボルト７２もしくは筐体７１に、貫通孔７２ｄと流路７１ｂとを通じさせる流路を形成すればよい。
【００３１】
なお、これらのボルト５２、ボルト６２、ボルト７２は、単独で利用される場合に限られず、適宜組み合わせて利用することが可能である。
【００３２】
また、上述した実施の形態で、ガスの圧力等によってねじ込み度合いが変化し流量が変化することを防ぐよう、ボルトの軸部にナットを嵌め、ねじ込み度合いを一定に保ち、流量を一定に保っても良い。ナットはボルト平板部と筐体との間に装着し、図３に示すように噴出孔に傾斜面を設けた場合等はナットにガス流路を形成すればよい。或いは、ねじ込み度合いの変化を抑えるよう、細目ネジを使用することも有効である。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、基板３５の付近に反応性ガスを供給する反応性スパッタリングを例に挙げて説明したが、これに限られず、真空槽内部にガスを供給する成膜装置であれば本発明を実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の構成例を示す図である。
【図２】本実施の形態の成膜装置に設置されるスパッタリングガス供給部の構成例を示す図である。
【図３】図３（ａ）は噴出孔に螺合されるボルトの構成例を示す斜視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）に示すボルトの断面図である。
【図４】ボルトの変形例を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は図４に示すボルトのＸａ−Ｘａ線断面図であり、（ｂ）は図４に示すボルトのＸｂ−Ｘｂ線断面図である。
【図６】ボルトの変形例を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、図６に示すボルトのＹａ−Ｙａ線断面図であり、（ｂ）はＹｂ−Ｙｂ線断面図である。
【図８】従来の成膜装置と、本実施の形態の成膜装置とによる光学膜厚分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  成膜装置
２１  成膜室
２２ａ，２２ｂ  仕切りバルブ
２３  ターゲット
２４  スパッタカソード
２５  トレイ
２６  基板搬送ライン
２７  電源
２８  シールド
３１  スパッタリングガス供給部
３２  反応ガス供給部
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ  ガス供給手段
５１，６１，７１  筐体
５１ａ，６１ａ，７１ａ  噴出孔
５１ｂ，６１ｂ，７１ｂ  流路
５２，６２，７２  ボルト
５３  ガス導入口
【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】
2007332434.tif 000009
【図７】
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【図８】
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