(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室内において成膜する成膜装置であって、内側が筒状の真空チャンバーと、前記真空チャンバー内にこれと同軸に配置され、外壁に基板を複数保持することが可能な中心部に開口部を有しかつ筒状の回転ドラムと、前記真空チャンバー外周部の法線方向位置に設けられた複数個の成膜部と、前記真空チャンバーの底面中心部に設けられる真空排気口を備え、
前記回転ドラムには、前記成膜部から個別に前記開口部を経由して排気できる回転ドラムの側壁に貫通する排気口が形成されると共に前記回転ドラムの開口部と前記真空排気口の径は等しく、かつ、前記排気口は前記回転ドラムの開口部の径より小さいことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
各成膜部近傍にプロセスガス導入口を有することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
各成膜部間に仕切部材を有することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上に薄膜を形成する成膜装置、特に数種類の膜を積層して堆積させ、薄膜素子を形成することの可能な成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄膜ヘッド、薄膜センサ等の薄膜デバイスにおいては、ますます高性能化が求められており、薄膜素子形成においては、高精度の膜厚コントロール、高品位な膜質が求められている。特に人口格子を用いたデバイスの薄膜素子形成においては、数Å〜数十Åの極薄膜において、高精度な膜圧、高品位の膜質の再現性を確保する必要がある。
【０００３】
以下、図面を参照しながら従来の成膜装置について説明する。図５は従来の成膜装置の構成を示す断面図であり、図中、２０は真空排気、圧力調整可能な真空チャンバー、２１，２２はその側壁対向位置に設けた孔部、２３は同底面に設けた真空排気口、２４，２５は孔部２１，２２にそれぞれ連設された成膜部、２６は基板２７，２８を保持することの可能なカルーセルで、保持された基板２７，２８は成膜部２４，２５とそれぞれ対向する位置に配置される。２９はプロセスガス導入口、３０は真空ポンプでバルブ３１を介して真空排気口２３に接続されている。３２は保持フランジ、３３，３４はベアリングでカルーセル２６を軸Ｙを中心として回転可能に支持している。
【０００４】
この状態で真空ポンプ３０を動作させて真空チャンバー２０内を真空状態とし、プロセスガス導入口２９よりプロセスガスを導入しながら、基板２７，２８に対してスパッタリング、蒸着など成膜部２４，２５に予め設定した真空薄膜形成ユニットの種類に応じた成膜を行うものである。なお、カルーセル２６は多角形もしくは円形の筒状体で構成され、必要に応じて回転させることができ、例えば、回転させながら成膜を行ったり、また、基板２７，２８が成膜部２４，２５に対向する位置に停止した状態で成膜を行い、その後ポジション送りを行って異なる成膜を行うこともできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構成ではそれぞれの成膜部近傍における成膜時の圧力状態にばらつきが発生し、このばらつきにより、それぞれの成膜部近傍における成膜状態に差異が発生して、所望の薄膜素子ができないという問題点があり、また、プロセスガスの流れは各基板に交差して流れて行くので、複数の膜を同時に成膜する場合、他の成膜部の膜成分の影響を受け、形成された膜に他の膜の成分が混在し、所望の膜特性が得られないという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、各成膜部近傍における成膜時の圧力状態のばらつきを低減し、かつそれぞれの成膜部の膜成分相互の汚染を低減することができる成膜装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の成膜装置は、真空室内において成膜する成膜装置であって、内側が筒状の真空チャンバーと、前記真空チャンバー内にこれと同軸に配置され、外壁に基板を複数保持することが可能な中心部に開口部を有しかつ筒状の回転ドラムと、前記真空チャンバー外周部の法線方向位置に設けられた複数個の成膜部と、前記真空チャンバーの底面中心部に設けられる真空排気口を備え、前記回転ドラムには、前記成膜部から個別に前記開口部を経由して排気できる回転ドラムの側壁に貫通する排気口が形成されると共に前記回転ドラムの開口部と前記真空排気口の径は等しく、かつ、前記排気口は前記回転ドラムの開口部の径より小さいことを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、それぞれの成膜部近傍から真空排気口までの排気経路の排気コンダクタンスはどの経路をとっても略同一であるため、それぞれの成膜部近傍における成膜時の圧力状態のばらつきが低減され、また、従来のもののように成膜部近傍から真空排気口までのプロセスガスの流れは交差することがないので、他の成膜部の膜成分の汚染が低減される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は本発明の成膜装置の一実施の形態における構成を示す断面図、図２はそのチャンバーフレーム部分の構成を示す一部断面斜視図である。各図において、１は真空排気，圧力調整可能な真空チャンバーでチャンバーフレーム２とチャンバーベース３から構成され、気密な真空容器を形成している。２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはチャンバーフレーム２の側壁に放射状に配置された孔部、４は同底面中央位置に設けた真空排気口、５，６は孔部２ａ，２ｂにそれぞれ連設され、スパッタリング，蒸着など真空中で成膜するユニットである成膜部、５ａ，６ａはプロセスガス導入口、７は多角形または円形の筒状体からなる回転ドラムで、その中心部には排気コンダクタンスの大きな開口８を有し、これと連設して回転ドラム７の側壁に貫通する複数の排気口８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが設けられている。なお、真空チャンバー１の内壁と回転ドラム７の外壁によって構成される排気経路は設計時、その間隔に配慮して排気コンダクタンスを可能な限り小さくする。
【００１１】
９，１０は基板で、回転ドラム７の回転中心からの距離が等しく、かつ、成膜部５，６と対向する位置に保持されている。１１は真空ポンプでバルブ１２を介して真空排気口４に接続されている。１３，１４はベアリングで回転ドラム７を軸Ｘを中心として回転可能に支持している。なお、図面上は省略しているが、チャンバーフレーム２の孔部２ａ，２ｃに設けられた成膜部５，６の他に孔部２ｂ，２ｄにも成膜部が設けられており、さらに、これらの成膜部間にはチャンバーフレーム２の法線方向に後述の仕切部材が設けられている。
【００１２】
図３は本発明の成膜装置の一実施の形態における仕切部材の各例を模式的に示す平面図であり、図３（ａ）は成膜装置の構成が図１に示すような構成である場合を示し、図３（ｂ）はチャンバーフレームと回転ドラムの間隙が狭い場合を示している。図３（ａ）に示すものは、各成膜部間に、この間のプロセスガス等の流れを制限する仕切部材１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが設けられている。この仕切部材の形状は任意であり、チャンバーフレーム２の形状に応じて形成され、図３（ｂ）に示すようにチャンバーフレーム２と回転ドラム７の間隙が狭いものにあっては、チャンバーフレーム２そのものの辺部１’ａ，１’ｂ，１’ｃ，１’ｄが仕切部材１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと同等の機能を備えることになる。このような仕切部材により、これら成膜部間を仕切ることにより成膜部近傍の独立性が高まり、他の成膜部の膜成分の汚染が低減される。
【００１３】
次にその動作を説明する。まず、真空ポンプ１１を動作させて真空チャンバー１内を真空状態とし、プロセスガス導入口５ａ，６ａよりプロセスガスを導入しながら、基板９，１０に対してスパッタリング、蒸着など成膜部５，６に予め設定した真空薄膜形成ユニットの種類に応じた成膜を行う。この際、プロセスガスを連続導入して連続成膜もしくは断続成膜を行うこともでき、この場合、回転ドラム７を回転させてその保持基板を順次異なる成膜部と対向する位置に移動させ、所望の成膜を行う。勿論、回転させながら成膜を行うことも可能である。
【００１４】
このようにして成膜が行われるが、この成膜装置においては各成膜部５，６および前記その他の成膜部近傍から複数の排気口８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと排気コンダクタンスの大きな開口８を経由して真空ポンプ１１に至る排気経路の形態は各成膜部共、同一になっているので、これら成膜部近傍における成膜時の圧力状態のばらつきが低減されると共に、それぞれの成膜部５，６および前記その他の成膜部近傍の排気は混合されることなく独立して開口８に導かれるので成膜部相互の膜成分の汚染が低減される。これに加えて、前記仕切部材により成膜部近傍の独立性が高められているので、他の成膜部の膜成分の汚染はより低減されることになる。
【００１５】
図４は本発明の成膜装置の一実施の形態における他の構成例を示す断面図であり、図１に示した構成に加えて各成膜部個別に単独で排気できる真空ポンプ５ｂ，６ｂを排気手段として追加したものであり、これら真空ポンプ５ｂ，６ｂによる排気を調整することにより、成膜部近傍における成膜時の圧力状態のばらつきをさらに低減させることができる。
【００１６】
以上のように本実施の形態によれば、チャンバーフレームの真空排気口がその中心に位置していることから、それぞれの成膜部近傍から真空排気口までの排気経路の形態が同一（排気コンダクタンスが均一）になり、それぞれの成膜部近傍における成膜時の圧力状態のばらつきが低減され、加えて、プロセスガス導入口をそれぞれの成膜部近傍に個別に設けることにより、それぞれの成膜部近傍における成膜時の圧力状態のばらつきがより低減される。また、成膜部近傍から真空排気口までのプロセスガスの流れが交差しないので、他の成膜部の膜成分の汚染が低減され、加えて、それぞれの成膜部間に配置された仕切部材により、成膜部近傍の独立性が高まり、他の成膜部の膜成分の汚染がより低減される。さらに、回転ドラム外壁とチャンバー内壁で構成されるコンダクタンスが均一になっているので、プロセスガスを連続導入して連続成膜もしくは断続成膜する場合の回転ドラム回転時の成膜部近傍における圧力状態のばらつきがより低減される。このようにして安定した成膜が可能となり、高品位な膜を形成できるので、所望の薄膜素子を形成することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各成膜部近傍における圧力状態のばらつきを低減し、かつそれぞれの成膜部の膜成分相互の汚染を低減することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜装置の一実施の形態における構成を示す断面図
【図２】本発明の成膜装置の一実施の形態におけるチャンバーフレーム部分の構成を示す一部断面斜視図
【図３】本発明の成膜装置の一実施の形態における仕切部材の各例を模式的に示す平面図
【図４】本発明の成膜装置の一実施の形態における他の構成例を示す断面図
【図５】従来の成膜装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１  真空チャンバー
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  仕切部材
２  チャンバーフレーム
３  チャンバーベース
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  孔部
４  真空排気口
５，６  成膜部
５ａ，６ａ  プロセスガス導入口
５ｂ，６ｂ  真空ポンプ
７  回転ドラム
８  開口
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ  排気口
９，１０  基板
１１  真空ポンプ
１２  バルブ
１３，１４  ベアリング
【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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