スパッタリング装置及びスパッタリング方法
【課題】複数枚の比較的大面積の基板に成膜が可能なスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】複数枚の基板４ａ，４ｂの表面に、同時に成膜が可能なスパッタリング装置Ｘ０であって、基板４ａ，４ｂの表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲット２と、ターゲット２と対向して配置される基板４ａ，４ｂを保持可能に構成された基板ホルダ３ａ，３ｂと、基板４ａ，４ｂをそれぞれ保持する複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂを取り付けた成膜トレー１と、を有し、基板４ａ，４ｂは、基板４ａ，４ｂが成膜トレー１に対し所定の角度（α）を有するように傾斜させて基板ホルダ３ａ，３ｂに取り付けられたスパッタリング装置Ｘ０。
【解決手段】複数枚の基板４ａ，４ｂの表面に、同時に成膜が可能なスパッタリング装置Ｘ０であって、基板４ａ，４ｂの表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲット２と、ターゲット２と対向して配置される基板４ａ，４ｂを保持可能に構成された基板ホルダ３ａ，３ｂと、基板４ａ，４ｂをそれぞれ保持する複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂを取り付けた成膜トレー１と、を有し、基板４ａ，４ｂは、基板４ａ，４ｂが成膜トレー１に対し所定の角度（α）を有するように傾斜させて基板ホルダ３ａ，３ｂに取り付けられたスパッタリング装置Ｘ０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置等に関し、より詳しくは大面積の基板に成膜が可能なスパッタリング装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止や廃棄物量削減等、環境への関心が世界的に高まり、とりわけ製造業は、環境の改善・維持の推進を強く求められている。例えば、種々の物質の表面に膜を形成するスパッタリング装置にも、装置の低コスト化や小型化等が考えられている。
このような観点から、特許文献１には、同時に複数枚の基板の成膜が可能な、スパッタリング装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０１５８８３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、例えば、太陽電池の用途においては、比較的大面積な基板への成膜が必要となってきている。しかし、従来のスパッタリング装置では、複数枚の大面積な基板に、１度の放電で同時に成膜しようとすると、隣接する基板同士が接触し、均一な成膜が困難になるという問題がある。この場合、大型装置による成膜が考えられるが、消費電力の増大等の製造コストが大幅に上昇し、現実的ではない。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、複数枚の比較的大面積の基板に成膜が可能な、小型のスパッタリング装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かくして本発明によれば、複数枚の基板の表面に同時に成膜が可能なスパッタリング装置であって、基板の表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲットと、ターゲットと対向して配置される基板を保持可能に構成された基板ホルダと、基板をそれぞれ保持する複数個の基板ホルダを取り付けた成膜トレーと、を有し、基板は、基板が成膜トレーに対し所定の角度を有するように傾斜させて基板ホルダに取り付けられることを特徴とするスパッタリング装置が提供される。
【０００６】
ここで、本発明が適用されるスパッタリング装置において、その表面に薄膜が成膜される基板は、基板ホルダに保持されて回転する際に、基板の端部とその基板に隣接する他の基板の端部とが接触しないように、且つ所定の間隔を設けて重なるように、基板ホルダに保持されることが好ましい。このようにすることにより、隣接する基板の端部が互いに上下に空間を設けて重なるようになり、比較的大面積の基板同士の接触を回避することができる。
このとき、基板は、成膜トレーに対し少なくとも４°の角度を有するように傾斜させて基板ホルダに取り付けられることが好ましい。
また、基板と対向配置されるターゲットは、ターゲットの表面が基板の成膜される表面に対し平行になるように配置されることが好ましい。
【０００７】
さらに、基板ホルダは、基板の表面の端部を押さえる基板押さえを有することが好ましい。
また、基板ホルダは、基板の側面を遮蔽する基板側面マスクを有することが好ましい。
また、基板ホルダは、基板ホルダに基板が着脱可能となるように基板側面マスクの一部が開閉可能に取付けられていることが好ましい。
【０００８】
次に、本発明によれば、複数枚の基板の表面に同時に成膜するスパッタリング方法であって、所定の真空チャンバー内に基板の表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲットを配置し、複数枚の基板をターゲットに対向して配置するとともに、基板をそれぞれ保持する複数の基板ホルダが取り付けられた成膜トレーに対し、基板を所定の角度を有するように傾斜させ、傾斜させた基板の表面に、ターゲットの表面からスパッタリングすることにより薄膜を成膜することを特徴とするスパッタリング方法が提供される。
【０００９】
ここで、本発明が適用されるスパッタリング方法において、複数の基板ホルダにそれぞれ保持された基板は、基板の端部とその基板に隣接する他の基板の端部とが、所定の間隔を設けて重なりつつ接触しないように回転することが好ましい。
また、基板の端部とその基板に隣接する他の基板の端部とが、所定の間隔を設けて重なる際、重なる面積に比例するように基板の回転速度を増大させることが好ましい。このようにすることにより、基板の表面に製膜される薄膜の膜厚を均等にすることができる。
さらに、ターゲットは、ターゲットの表面が、基板の成膜される表面に対し、平行になるように配置されることが好ましい。
ここで基板の形状としては種々の形状を採用することができ、特に、基板の幅が、隣接する２個の基板ホルダの回転中心同士の間隔より広い場合に、本発明は特に有効である。このとき、基板の幅は、例えば、基板が円形の場合はその直径、基板が正方形・長方形の場合はその対角線方向の長さが対応する。
【００１０】
また、基板は、基板の表面全体が成膜されるように基板の成膜される面の逆側の面が基板ホルダにより吸着されることが好ましい。
ここで、基板ホルダは、基板ホルダへの膜付着を回避するために、基板の幅よりも小さい幅を有することが好ましい。
また、基板ホルダは、基板の表面に所定のパターン又は模様を有する薄膜を形成するマスクを用いて基板を押さえることにより基板を保持することが好ましい。
さらに、基板は、スパッタリングにより成膜トレーの表面に断続的に薄膜が積層されないように、基板の幅と少なくとも略同じ直径を有する基板ホルダにより保持されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスパッタリング装置により、複数枚の比較的大面積の基板に同時に成膜が可能である。特に、基板の成膜される面の幅を測った際に最長となる幅が、互いに隣接する基板ホルダの回転中心同士の間隔より広い場合、基板同士が接触することなく表面に成膜が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のスパッタリング装置の基本構成を説明する図である。図１に示すスパッタリング装置Ｘ０は、所定の真空チャンバー１０の内部に、複数の基板４ａ，４ｂの表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲット２と、ターゲット２と対向して配置された複数の基板４ａ，４ｂを、それぞれ保持可能に構成された複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂと、これらの基板ホルダ３ａ，３ｂを取り付けた成膜トレー１と、が配置されている。図１に示すように、ターゲット２と成膜トレー１とは互いに平行になるように設置されている。また、複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂは、それぞれの中心５ａと中心５ｂとの中心間距離６を隔て、成膜トレー１に取り付けられている。
【００１４】
本実施の形態では、複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂは、基板４ａ，４ｂをそれぞれ回転可能に保持する面が、成膜トレー１の表面と所定の角度（α）を有するように傾斜して、成膜トレー１に取り付けられている。これにより、基板４ａ，４ｂは、それぞれ成膜トレー１に対し所定の角度（α）を有するように傾斜させて、基板ホルダ３ａ，３ｂにそれぞれ１枚ずつ取り付けられる。このとき、互いに隣接する基板４ａと基板４ｂとは、それぞれ基板ホルダ３ａ，３ｂに保持された状態で、中心５ａ，５ｂを中心として回転する際に、基板４ａの端部と基板４ａに隣接する基板４ｂの端部とが接触しないように、且つ所定の間隔７を設けて重なるように基板ホルダ３ａ，３ｂに保持される。
成膜トレー１に対する基板４ａ，４ｂの角度（α）は、基板４ａ，４ｂが接触せずに回転可能であれば特に限定されないが、通常、１°以上、好ましくは、４°以上である。但し、通常、１２°以下、好ましくは、８°以下である。
【００１５】
尚、ターゲット２は、高周波電源Ｉに接続されたターゲット電極２ａと一体的に接合されている。また、基板電極を兼ねる成膜トレー１は、高周波電源ＩＩに接続されている。また、真空チャンバー１０には、真空ポンプＶａに接続された排気口が設けられていると共に、アルゴンガス等の不活性ガスＡｒ（放電ガス）の導入口が設けられている。基板４ａ，４ｂの表面には、ターゲット２の表面からスパッタリングすることにより薄膜が成膜される。
【００１６】
図２は、実施の形態１のスパッタリング装置Ｘ０における複数の基板の配置を説明する図である。図３は、互いに隣接する２枚の基板のサイズを説明する図である。
図２に示すように、円形の成膜トレー１上に、円形の４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが、所定の中心間距離６を隔てて取り付けられている。このとき、成膜トレー１の表面において、４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの各取り付け位置が正方形を形成するように、成膜トレー１の中心部に設置することが好ましい。各基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄには、それぞれ正方形の基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが、互いに接触しないように、且つ所定の間隔を設けて重なるように保持されている。スパッタリングは、基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ保持された基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを、各基板ホルダの中心５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを回転軸として図中の矢印Ａ方向に回転させながら行われ、基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの各表面に所定の薄膜が同時に成膜される。
【００１７】
本実施の形態では、４個の正方形の基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは同じ大きさである。また、４個の円形の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは同じ大きさである。図３において、基板４ａは、一辺の長さ（ｌａ）１３８ｍｍ、対角線長（ｍａ）１９５．２ｍｍ、厚さ０．５５ｍｍのガラス製である。基板ホルダ３ｂは、直径（Ｌｂ）１３８ｍｍ、半径（ｒｂ）６９ｍｍである。また、隣接する２個の基板ホルダ３ａと基板ホルダ３ｂとの中心間距離６（図２参照）は１４５ｍｍである。
【００１８】
図３に示すように、本実施の形態では、隣接する基板ホルダ３ａの端部と基板ホルダ３ｂの端部との間隔（ｄ）は７ｍｍである。一方、正方形である基板４ａ，４ｂの対角線長（ｍａ）は１９５．２ｍｍであるので、基板ホルダ３ａと基板ホルダ３ｂとの中心間距離６（１４５ｍｍ）よりも長い。そのため、これらを同一平面内に配置すると、隣接する基板４ａの端部と基板４ｂの端部とが重なる。その重なり（Ｄ）は、最大で約５０．２ｍｍであるため、それぞれが回転する際に接触する。
【００１９】
本実施の形態では、４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをそれぞれ回転可能に保持する面が、成膜トレー１の表面と４°の角度を有するように傾斜して、成膜トレー１に取り付けられている。これによって、４個の基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが回転する際に、各基板の端部同士が、それぞれ互いに上下に所定の間隔を空けて重なるようになるので、端部同士の接触が避けられる。
尚、図２中、基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの太線で示したそれぞれの辺８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、所定の角度（α）（図１参照）で傾斜させて保持された各基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて、それぞれ正方形の４辺の中で最も成膜トレー１の表面に近づく辺を表している。
【００２０】
図４は、隣接する基板同士が互いに回転する様子を説明する図である。図４は、図２において成膜トレー１に取り付けられた４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの中、基板ホルダ３ｂ，３ｃにそれぞれ保持された基板４ｂ，４ｃが示されている。前述したように、基板４ｂ，４ｃは、各基板の端部同士が、それぞれ互いに上下に所定の間隔を設けて重なりつつ接触しないように、矢印Ａ方向に回転する。このとき、隣接する基板４ｂ，４ｃが接触せず、それぞれの一辺同士が、互いに平行になる状態（図４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ））と、それぞれの端部同士が互いに重なる状態（図４（ｂ），（ｄ），（ｆ））と、が交互に繰り返される。
【００２１】
図５は、図４に示すように隣接する基板４ｂ，４ｃの端部同士が重なる場合の重複面積と時間との関係を説明するグラフである。横軸は時間を表し、縦軸は重複面積を表す。図５に示すように、基板４ｂ，４ｃ（図４参照）の回転に伴い、隣接するそれぞれの端部同士の重なり（図４（ｂ），（ｄ），（ｆ））による重複面積の増大と、重複面積ゼロの状態（図４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ））とが繰り返される。
【００２２】
ここで、図４（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示すように、スパッタリングが行われている間、隣接する基板４ｂの端部と基板４ｃの端部とが所定の間隔を設けて重なる場合は、各基板の端部に成膜される薄膜の膜厚が薄くなる傾向がある。この場合、各基板の回転速度を、基板同士が重ならない場合の回転速度より増大させることが好ましい。このように、隣接する基板４ｂ，４ｃの端部同士が重なる場合（図４（ｂ），（ｄ），（ｆ））は、各基板を保持している基板ホルダ３ｂ，３ｃの回転速度を増大させ、隣接する基板４ｂ，４ｃ同士が接触しない場合（図４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ））は、基板ホルダ３ｂ，３ｃの回転速度を低下させるように、スパッタリング処理中に、各基板の回転速度を制御することにより、各基板の表面に成膜される薄膜の膜厚を均等にすることができる。この場合、重複面積に比例するように所定の計算式に基づき基板の回転速度を増大させることが好ましい。
【００２３】
また、上述したように、隣接する基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれの端部同士が重なる場合と平行になる場合とを断続的に繰り返しながら回転すると、長期間の運転により、成膜トレー１（図１参照）の表面にもスパッタリング膜が積層されることとなる。
図６は、スパッタリング膜が積層される成膜トレー１の表面を説明する図である。図６（ａ）は、成膜トレー１の表面のスパッタリング膜が積層される範囲を説明する図である。図６（ａ）に示すように、図１及び図２に示す４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをそれぞれ保持して成膜する場合、成膜トレー１の表面の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが占める部分（白地で示す）を除く他の部分（網掛けで示す）に、スパッタリング膜が積層される。
【００２４】
この場合、積層されたスパッタリング膜を除去しないまま装置の運転を続けると、回転する基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより削られたスパッタリング膜が、真空チャンバー１（図１参照）内に舞い上がり、基板の表面に混入するおそれがある。このような事態を防止するため、基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの回転により成膜トレー１の表面に断続的にスパッタリング膜が積層される領域が生じないようにすることが好ましい。
具体的には、例えば、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態では、基板ホルダ３ａの直径が基板４ａの幅と略同じであるが、これを図６（ｃ）に示すように、基板４ａの幅と略同じ又は大きい直径を有する基板ホルダ３１ａを設けることにより、成膜トレー１の表面に成膜が断続的にＯＮ／ＯＦＦされる領域を取り除くことができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２のスパッタリング装置の基本構成を説明する図である。実施の形態１と同様な構成については同じ符号を使用し、その説明を省略する場合がある。
図７に示すスパッタリング装置Ｘ１は、実施の形態１と同様に、所定の真空チャンバー１０の内部に、ターゲット２と、ターゲット２と対向して配置される複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂと、これらの基板ホルダ３ａ，３ｂを取り付けた成膜トレー１と、が配置されている。基板ホルダ３ａ，３ｂは成膜トレー１の表面と所定の角度（α）を有するように傾斜して成膜トレー１に取り付けられ、これにより、基板４ａ，４ｂは、それぞれ成膜トレー１に対し所定の角度（α）を有するように傾斜させて基板ホルダ３ａ，３ｂにそれぞれ１枚ずつ取り付けられる。
【００２６】
図７に示すように、本実施の形態では、ターゲット２は、成膜トレー１の表面と所定の角度（α）を有するように、ターゲット電極２ａに傾斜して取り付けられている。即ち、この場合、ターゲット２は、ターゲット２の表面が基板４ａ，４ｂの成膜される表面に対し平行になるように配置されている。これにより、基板４ａ，４ｂの成膜される面にスパッタ粒子が垂直に入射されるようになる。
【００２７】
次に、基板４ａを保持する基板ホルダ３ａの好ましい実施の形態について説明する。
図８は、基板の裏面を吸着した基板ホルダを説明する図である。図８に示すように、基板ホルダ３２ａは、基板４ａの幅より小さい直径を有するテーブル３２１ａと、テーブル３２１ａと一体に成形され内部に吸引用の空洞３２３ａが形成された支柱３２２ａとから構成されている。基板ホルダ３２ａは、テーブル３２１ａを基板４ａの裏面に密着させ、空洞３２３ａ内をＥ方向に吸引することにより基板４ａを吸着している。尚、基板４ａを吸着する方法は、吸引以外の方法を適宜採用することができる。
【００２８】
図９は、基板押さえを設けた基板ホルダを説明する図である。図９（ａ）は、基板押さえを設けた基板ホルダの断面図である。図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、基板の四隅を押さえる基板押さえを設けた基板ホルダを説明する図である。図９（ｄ）及び図９（ｅ）は、基板の四辺の一部を押さえる基板押さえを設けた基板ホルダを説明する図である。
図９（ａ）に示すように、基板ホルダ３３ａは、基板４ａの表面の端部を押さえる基板押さえ３３１ａを有している。基板押さえ３３１ａによって押さえられた基板４ａの一部は、スパッタリングによる成膜が遮られる。基板４ａ表面にこのような部分が多少存在しても構わない場合は、基板押さえ３３１ａによって基板ホルダ３３ａに基板４ａを確実に保持することが可能であるため、有効である。
【００２９】
図９（ｂ）は、基板４ａの四隅部分が、４個の基板押さえ３３１ａによりそれぞれ押さえられている状態を説明する図である。図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示す基板４ａの裏面を説明する図である。図９（ｃ）に示すように、基板ホルダ３３ａは、対角線状に交差したテーブル３３２ａと、テーブル３３２ａの中央部に一体に成形された支柱３３３ａとを有している。
図９（ｄ）は、基板４ａの四辺の略中央部分が、４個の基板押さえ３４１ａによりそれぞれ押さえられている状態を説明する図である。図９（ｅ）は、図９（ｄ）に示す基板４ａの裏面を説明する図である。図９（ｅ）に示すように、基板ホルダ３４ａは、略直角に交差したテーブル３４２ａと、テーブル３４２ａの中央部に一体に成形された支柱３４３ａとを有している。
【００３０】
図１０は、基板側面マスクを備えた基板ホルダを説明する図である。図１０（ａ）に示すように、基板ホルダ３５ａは、基板４ａ（図９参照）を保持するテーブル３５１ａと、テーブル３５１ａの４辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク３５２ａを有している。基板側面マスク３５２ａを設けることにより、基板４ａ（図９参照）の成膜する面と垂直方向に位置する側面への成膜を避けることができる。図９（ｂ）は、基板ホルダ３５ａの裏面を説明する図である。図１０（ｂ）に示すように、基板ホルダ３５ａは、テーブル３５１ａの略中央部に、テーブル３５１ａと一体に成形された支柱３５３ａを有している。
【００３１】
図１０（ｃ）は、さらに基板押さえ３６３ａを設けた基板ホルダ３６ａを説明する図である。図１０（ｃ）に示すように、基板ホルダ３６ａは、基板４ａ（図９参照）を保持するテーブル３６１ａの４辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク３６２ａと、基板４ａの四隅を抑えるように設けられた４個の基板押さえ３６３ａとを有している。本実施の形態では、基板側面マスク３６２ａと基板押さえ３６３ａとを設けることにより、基板４ａが傾斜した状態で回転する場合、基板の移動やズレを防止することができる。
【００３２】
図１１は、基板側面マスクの一部が開閉可能に形成された基板ホルダを説明する図である。図１１に示すように、基板ホルダ３７ａは、基板４ａを保持するテーブル３７１ａと、テーブル３７１ａの３辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク３７２ａと、テーブル３７１ａの一辺に開閉可能に形成された基板側面マスク３７２ａ０と、基板４ａの四隅を抑えるように設けられた４個の基板押さえ３７３ａとを有している。基板４ａは、基板側面マスク３７２ａ０を開閉することにより、基板ホルダ３７ａに脱着（図中、矢印方向）が可能である。基板４ａの表面には、基板ホルダ３７ａの四隅に設けた基板押さえ３７３ａに対応する部分４ａ１を残し、スパッタリング膜Ｆ１が形成される。
【００３３】
図１２は、所定のマスクを有する基板ホルダを説明する図である。
図１２（ａ）に示す基板ホルダ３８ａは、基板４ａを保持するテーブル３８１ａと、テーブル３８１ａの対向する２辺にそれぞれ設けられた基板押さえ３８２ａと、テーブル３８１ａの１辺に開閉可能に設けられた基板押さえ３８２ａ０と、基板押さえ３８２ａ０に対向する１辺に設けられた基板側面マスク３８３ａと、基板４ａの表面に形成されるスパッタリング膜の成膜を遮るように設けられたマスクＭ１とを有している。
図１２（ａ）に示すように、マスクＭ１と基板側面マスク３８３ａとテーブル３８１ａとが一体に成形され、マスクＭ１が基板押さえの役割を果たしている。尚、基板４ａは、基板押さえ３８２ａ０を開閉することにより、基板ホルダ３８ａに脱着（図中、矢印方向）が可能である。基板４ａの表面には、マスクＭ１により遮られた部分以外の部分にスパッタリング膜Ｆ１が成膜されている。
【００３４】
図１２（ｂ）に示す基板ホルダ３９ａは、基板４ａを保持するテーブル３９１ａと、テーブル３９１ａの３辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク３９２ａと、テーブル３９１ａの１辺に開閉可能に設けられた基板側面マスク３９２ａ０と、基板４ａの表面に形成されるスパッタリング膜の成膜を遮るように設けられたマスクＭ２とを有している。
図１２（ｂ）に示すように、マスクＭ２と基板側面マスク３９２ａとテーブル３９１ａとが一体に成形され、マスクＭ２が基板押さえの役割を果たしている。尚、基板４ａは、基板押さえ３９２ａ０を開閉することにより、基板ホルダ３９ａに脱着（図中、矢印方向）が可能である。基板４ａの表面には、マスクＭ２により遮られた部分以外の部分にスパッタリング膜Ｆ２が成膜されている。
【００３５】
図１２（ｃ）に示す基板ホルダ４０ａは、基板４ａを保持するテーブル４０１ａと、テーブル４０１ａの３辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク４０２ａと、テーブル４０１ａの１辺に開閉可能に設けられた基板側面マスク４０２ａ０と、基板４ａの表面に形成されるスパッタリング膜の成膜を遮るように設けられたマスクＭ３とを有している。マスクＭ３には、スパッタリング膜が成膜可能なように形成された所定の形状のパターン４０３ａが設けられている。
図１２（ｃ）に示すように、マスクＭ３と基板側面マスク４０２ａとテーブル４０１ａとが一体に成形され、マスクＭ３が基板押さえの役割を果たしている。尚、基板４ａは、基板押さえ４０２ａ０を開閉することにより、基板ホルダ４０ａに脱着（図中、矢印方向）が可能である。基板４ａの表面には、マスクＭ３により遮られた部分以外の部分に、パターン４０３ａに対応するスパッタリング膜Ｆ３が成膜されている。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、成膜トレーや基板ホルダは、円形のものに限定されず、多角形やその他の形状のものが適宜選択される。また、基板は、正方形のガラス板に限定されず、円形や多角形等の他形状のものが適宜選択される。さらに、成膜トレーに対する基板の角度は、スパッタリング装置やスパッタリング条件に応じ、適宜選択される。
【００３７】
本実施の形態において説明したスパッタリング装置及びスパッタリング方法を用いると、隣接する基板の端部が、互いに上下に間隔を設けて接触せずに重なるようになる。このため、同一平面に配置すれば互いに接触する大面積の複数枚の基板に成膜する場合、基板数を減らさずに一度に成膜することが可能となる。また、スパッタリングの処理能力を落とす必要も無い。さらに、装置の容積、体積、占有面積を大きくする必要も無い。これにより、生産コストの低減、材料費増加の抑制、装置の改造費や新規購入資金の発生の回避が可能となる。また、装置を大型化・大占有面積化にした場合に必要となる空調機等の維持・管理・稼働費等の増加も回避出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１のスパッタリング装置の基本構成を説明する図である。
【図２】実施の形態１のスパッタリング装置における複数の基板の配置を説明する図である。
【図３】互いに隣接する２枚の基板のサイズを説明する図である。
【図４】隣接する基板同士が互いに回転する様子を説明する図である。
【図５】図４に示すように隣接する基板の端部同士が重なる場合の重複面積と時間との関係を説明するグラフである。
【図６】スパッタリング膜が積層される成膜トレーの表面を説明する図である。
【図７】実施の形態２のスパッタリング装置の基本構成を説明する図である。
【図８】基板の裏面を吸着した基板ホルダを説明する図である。
【図９】基板押さえを設けた基板ホルダを説明する図である。
【図１０】基板側面マスクを備えた基板ホルダを説明する図である。
【図１１】基板側面マスクの一部が開閉可能に形成された基板ホルダを説明する図である。
【図１２】所定のマスクを有する基板ホルダを説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…成膜トレー、２…ターゲット、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…基板ホルダ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…基板、７…間隔、１０…真空チャンバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置等に関し、より詳しくは大面積の基板に成膜が可能なスパッタリング装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止や廃棄物量削減等、環境への関心が世界的に高まり、とりわけ製造業は、環境の改善・維持の推進を強く求められている。例えば、種々の物質の表面に膜を形成するスパッタリング装置にも、装置の低コスト化や小型化等が考えられている。
このような観点から、特許文献１には、同時に複数枚の基板の成膜が可能な、スパッタリング装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０１５８８３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、例えば、太陽電池の用途においては、比較的大面積な基板への成膜が必要となってきている。しかし、従来のスパッタリング装置では、複数枚の大面積な基板に、１度の放電で同時に成膜しようとすると、隣接する基板同士が接触し、均一な成膜が困難になるという問題がある。この場合、大型装置による成膜が考えられるが、消費電力の増大等の製造コストが大幅に上昇し、現実的ではない。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、複数枚の比較的大面積の基板に成膜が可能な、小型のスパッタリング装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かくして本発明によれば、複数枚の基板の表面に同時に成膜が可能なスパッタリング装置であって、基板の表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲットと、ターゲットと対向して配置される基板を保持可能に構成された基板ホルダと、基板をそれぞれ保持する複数個の基板ホルダを取り付けた成膜トレーと、を有し、基板は、基板が成膜トレーに対し所定の角度を有するように傾斜させて基板ホルダに取り付けられることを特徴とするスパッタリング装置が提供される。
【０００６】
ここで、本発明が適用されるスパッタリング装置において、その表面に薄膜が成膜される基板は、基板ホルダに保持されて回転する際に、基板の端部とその基板に隣接する他の基板の端部とが接触しないように、且つ所定の間隔を設けて重なるように、基板ホルダに保持されることが好ましい。このようにすることにより、隣接する基板の端部が互いに上下に空間を設けて重なるようになり、比較的大面積の基板同士の接触を回避することができる。
このとき、基板は、成膜トレーに対し少なくとも４°の角度を有するように傾斜させて基板ホルダに取り付けられることが好ましい。
また、基板と対向配置されるターゲットは、ターゲットの表面が基板の成膜される表面に対し平行になるように配置されることが好ましい。
【０００７】
さらに、基板ホルダは、基板の表面の端部を押さえる基板押さえを有することが好ましい。
また、基板ホルダは、基板の側面を遮蔽する基板側面マスクを有することが好ましい。
また、基板ホルダは、基板ホルダに基板が着脱可能となるように基板側面マスクの一部が開閉可能に取付けられていることが好ましい。
【０００８】
次に、本発明によれば、複数枚の基板の表面に同時に成膜するスパッタリング方法であって、所定の真空チャンバー内に基板の表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲットを配置し、複数枚の基板をターゲットに対向して配置するとともに、基板をそれぞれ保持する複数の基板ホルダが取り付けられた成膜トレーに対し、基板を所定の角度を有するように傾斜させ、傾斜させた基板の表面に、ターゲットの表面からスパッタリングすることにより薄膜を成膜することを特徴とするスパッタリング方法が提供される。
【０００９】
ここで、本発明が適用されるスパッタリング方法において、複数の基板ホルダにそれぞれ保持された基板は、基板の端部とその基板に隣接する他の基板の端部とが、所定の間隔を設けて重なりつつ接触しないように回転することが好ましい。
また、基板の端部とその基板に隣接する他の基板の端部とが、所定の間隔を設けて重なる際、重なる面積に比例するように基板の回転速度を増大させることが好ましい。このようにすることにより、基板の表面に製膜される薄膜の膜厚を均等にすることができる。
さらに、ターゲットは、ターゲットの表面が、基板の成膜される表面に対し、平行になるように配置されることが好ましい。
ここで基板の形状としては種々の形状を採用することができ、特に、基板の幅が、隣接する２個の基板ホルダの回転中心同士の間隔より広い場合に、本発明は特に有効である。このとき、基板の幅は、例えば、基板が円形の場合はその直径、基板が正方形・長方形の場合はその対角線方向の長さが対応する。
【００１０】
また、基板は、基板の表面全体が成膜されるように基板の成膜される面の逆側の面が基板ホルダにより吸着されることが好ましい。
ここで、基板ホルダは、基板ホルダへの膜付着を回避するために、基板の幅よりも小さい幅を有することが好ましい。
また、基板ホルダは、基板の表面に所定のパターン又は模様を有する薄膜を形成するマスクを用いて基板を押さえることにより基板を保持することが好ましい。
さらに、基板は、スパッタリングにより成膜トレーの表面に断続的に薄膜が積層されないように、基板の幅と少なくとも略同じ直径を有する基板ホルダにより保持されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスパッタリング装置により、複数枚の比較的大面積の基板に同時に成膜が可能である。特に、基板の成膜される面の幅を測った際に最長となる幅が、互いに隣接する基板ホルダの回転中心同士の間隔より広い場合、基板同士が接触することなく表面に成膜が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のスパッタリング装置の基本構成を説明する図である。図１に示すスパッタリング装置Ｘ０は、所定の真空チャンバー１０の内部に、複数の基板４ａ，４ｂの表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲット２と、ターゲット２と対向して配置された複数の基板４ａ，４ｂを、それぞれ保持可能に構成された複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂと、これらの基板ホルダ３ａ，３ｂを取り付けた成膜トレー１と、が配置されている。図１に示すように、ターゲット２と成膜トレー１とは互いに平行になるように設置されている。また、複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂは、それぞれの中心５ａと中心５ｂとの中心間距離６を隔て、成膜トレー１に取り付けられている。
【００１４】
本実施の形態では、複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂは、基板４ａ，４ｂをそれぞれ回転可能に保持する面が、成膜トレー１の表面と所定の角度（α）を有するように傾斜して、成膜トレー１に取り付けられている。これにより、基板４ａ，４ｂは、それぞれ成膜トレー１に対し所定の角度（α）を有するように傾斜させて、基板ホルダ３ａ，３ｂにそれぞれ１枚ずつ取り付けられる。このとき、互いに隣接する基板４ａと基板４ｂとは、それぞれ基板ホルダ３ａ，３ｂに保持された状態で、中心５ａ，５ｂを中心として回転する際に、基板４ａの端部と基板４ａに隣接する基板４ｂの端部とが接触しないように、且つ所定の間隔７を設けて重なるように基板ホルダ３ａ，３ｂに保持される。
成膜トレー１に対する基板４ａ，４ｂの角度（α）は、基板４ａ，４ｂが接触せずに回転可能であれば特に限定されないが、通常、１°以上、好ましくは、４°以上である。但し、通常、１２°以下、好ましくは、８°以下である。
【００１５】
尚、ターゲット２は、高周波電源Ｉに接続されたターゲット電極２ａと一体的に接合されている。また、基板電極を兼ねる成膜トレー１は、高周波電源ＩＩに接続されている。また、真空チャンバー１０には、真空ポンプＶａに接続された排気口が設けられていると共に、アルゴンガス等の不活性ガスＡｒ（放電ガス）の導入口が設けられている。基板４ａ，４ｂの表面には、ターゲット２の表面からスパッタリングすることにより薄膜が成膜される。
【００１６】
図２は、実施の形態１のスパッタリング装置Ｘ０における複数の基板の配置を説明する図である。図３は、互いに隣接する２枚の基板のサイズを説明する図である。
図２に示すように、円形の成膜トレー１上に、円形の４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが、所定の中心間距離６を隔てて取り付けられている。このとき、成膜トレー１の表面において、４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの各取り付け位置が正方形を形成するように、成膜トレー１の中心部に設置することが好ましい。各基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄには、それぞれ正方形の基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが、互いに接触しないように、且つ所定の間隔を設けて重なるように保持されている。スパッタリングは、基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ保持された基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを、各基板ホルダの中心５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを回転軸として図中の矢印Ａ方向に回転させながら行われ、基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの各表面に所定の薄膜が同時に成膜される。
【００１７】
本実施の形態では、４個の正方形の基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは同じ大きさである。また、４個の円形の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは同じ大きさである。図３において、基板４ａは、一辺の長さ（ｌａ）１３８ｍｍ、対角線長（ｍａ）１９５．２ｍｍ、厚さ０．５５ｍｍのガラス製である。基板ホルダ３ｂは、直径（Ｌｂ）１３８ｍｍ、半径（ｒｂ）６９ｍｍである。また、隣接する２個の基板ホルダ３ａと基板ホルダ３ｂとの中心間距離６（図２参照）は１４５ｍｍである。
【００１８】
図３に示すように、本実施の形態では、隣接する基板ホルダ３ａの端部と基板ホルダ３ｂの端部との間隔（ｄ）は７ｍｍである。一方、正方形である基板４ａ，４ｂの対角線長（ｍａ）は１９５．２ｍｍであるので、基板ホルダ３ａと基板ホルダ３ｂとの中心間距離６（１４５ｍｍ）よりも長い。そのため、これらを同一平面内に配置すると、隣接する基板４ａの端部と基板４ｂの端部とが重なる。その重なり（Ｄ）は、最大で約５０．２ｍｍであるため、それぞれが回転する際に接触する。
【００１９】
本実施の形態では、４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをそれぞれ回転可能に保持する面が、成膜トレー１の表面と４°の角度を有するように傾斜して、成膜トレー１に取り付けられている。これによって、４個の基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが回転する際に、各基板の端部同士が、それぞれ互いに上下に所定の間隔を空けて重なるようになるので、端部同士の接触が避けられる。
尚、図２中、基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの太線で示したそれぞれの辺８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、所定の角度（α）（図１参照）で傾斜させて保持された各基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにおいて、それぞれ正方形の４辺の中で最も成膜トレー１の表面に近づく辺を表している。
【００２０】
図４は、隣接する基板同士が互いに回転する様子を説明する図である。図４は、図２において成膜トレー１に取り付けられた４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの中、基板ホルダ３ｂ，３ｃにそれぞれ保持された基板４ｂ，４ｃが示されている。前述したように、基板４ｂ，４ｃは、各基板の端部同士が、それぞれ互いに上下に所定の間隔を設けて重なりつつ接触しないように、矢印Ａ方向に回転する。このとき、隣接する基板４ｂ，４ｃが接触せず、それぞれの一辺同士が、互いに平行になる状態（図４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ））と、それぞれの端部同士が互いに重なる状態（図４（ｂ），（ｄ），（ｆ））と、が交互に繰り返される。
【００２１】
図５は、図４に示すように隣接する基板４ｂ，４ｃの端部同士が重なる場合の重複面積と時間との関係を説明するグラフである。横軸は時間を表し、縦軸は重複面積を表す。図５に示すように、基板４ｂ，４ｃ（図４参照）の回転に伴い、隣接するそれぞれの端部同士の重なり（図４（ｂ），（ｄ），（ｆ））による重複面積の増大と、重複面積ゼロの状態（図４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ））とが繰り返される。
【００２２】
ここで、図４（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示すように、スパッタリングが行われている間、隣接する基板４ｂの端部と基板４ｃの端部とが所定の間隔を設けて重なる場合は、各基板の端部に成膜される薄膜の膜厚が薄くなる傾向がある。この場合、各基板の回転速度を、基板同士が重ならない場合の回転速度より増大させることが好ましい。このように、隣接する基板４ｂ，４ｃの端部同士が重なる場合（図４（ｂ），（ｄ），（ｆ））は、各基板を保持している基板ホルダ３ｂ，３ｃの回転速度を増大させ、隣接する基板４ｂ，４ｃ同士が接触しない場合（図４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ））は、基板ホルダ３ｂ，３ｃの回転速度を低下させるように、スパッタリング処理中に、各基板の回転速度を制御することにより、各基板の表面に成膜される薄膜の膜厚を均等にすることができる。この場合、重複面積に比例するように所定の計算式に基づき基板の回転速度を増大させることが好ましい。
【００２３】
また、上述したように、隣接する基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれの端部同士が重なる場合と平行になる場合とを断続的に繰り返しながら回転すると、長期間の運転により、成膜トレー１（図１参照）の表面にもスパッタリング膜が積層されることとなる。
図６は、スパッタリング膜が積層される成膜トレー１の表面を説明する図である。図６（ａ）は、成膜トレー１の表面のスパッタリング膜が積層される範囲を説明する図である。図６（ａ）に示すように、図１及び図２に示す４個の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをそれぞれ保持して成膜する場合、成膜トレー１の表面の基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが占める部分（白地で示す）を除く他の部分（網掛けで示す）に、スパッタリング膜が積層される。
【００２４】
この場合、積層されたスパッタリング膜を除去しないまま装置の運転を続けると、回転する基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより削られたスパッタリング膜が、真空チャンバー１（図１参照）内に舞い上がり、基板の表面に混入するおそれがある。このような事態を防止するため、基板ホルダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの回転により成膜トレー１の表面に断続的にスパッタリング膜が積層される領域が生じないようにすることが好ましい。
具体的には、例えば、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態では、基板ホルダ３ａの直径が基板４ａの幅と略同じであるが、これを図６（ｃ）に示すように、基板４ａの幅と略同じ又は大きい直径を有する基板ホルダ３１ａを設けることにより、成膜トレー１の表面に成膜が断続的にＯＮ／ＯＦＦされる領域を取り除くことができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２のスパッタリング装置の基本構成を説明する図である。実施の形態１と同様な構成については同じ符号を使用し、その説明を省略する場合がある。
図７に示すスパッタリング装置Ｘ１は、実施の形態１と同様に、所定の真空チャンバー１０の内部に、ターゲット２と、ターゲット２と対向して配置される複数個の基板ホルダ３ａ，３ｂと、これらの基板ホルダ３ａ，３ｂを取り付けた成膜トレー１と、が配置されている。基板ホルダ３ａ，３ｂは成膜トレー１の表面と所定の角度（α）を有するように傾斜して成膜トレー１に取り付けられ、これにより、基板４ａ，４ｂは、それぞれ成膜トレー１に対し所定の角度（α）を有するように傾斜させて基板ホルダ３ａ，３ｂにそれぞれ１枚ずつ取り付けられる。
【００２６】
図７に示すように、本実施の形態では、ターゲット２は、成膜トレー１の表面と所定の角度（α）を有するように、ターゲット電極２ａに傾斜して取り付けられている。即ち、この場合、ターゲット２は、ターゲット２の表面が基板４ａ，４ｂの成膜される表面に対し平行になるように配置されている。これにより、基板４ａ，４ｂの成膜される面にスパッタ粒子が垂直に入射されるようになる。
【００２７】
次に、基板４ａを保持する基板ホルダ３ａの好ましい実施の形態について説明する。
図８は、基板の裏面を吸着した基板ホルダを説明する図である。図８に示すように、基板ホルダ３２ａは、基板４ａの幅より小さい直径を有するテーブル３２１ａと、テーブル３２１ａと一体に成形され内部に吸引用の空洞３２３ａが形成された支柱３２２ａとから構成されている。基板ホルダ３２ａは、テーブル３２１ａを基板４ａの裏面に密着させ、空洞３２３ａ内をＥ方向に吸引することにより基板４ａを吸着している。尚、基板４ａを吸着する方法は、吸引以外の方法を適宜採用することができる。
【００２８】
図９は、基板押さえを設けた基板ホルダを説明する図である。図９（ａ）は、基板押さえを設けた基板ホルダの断面図である。図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、基板の四隅を押さえる基板押さえを設けた基板ホルダを説明する図である。図９（ｄ）及び図９（ｅ）は、基板の四辺の一部を押さえる基板押さえを設けた基板ホルダを説明する図である。
図９（ａ）に示すように、基板ホルダ３３ａは、基板４ａの表面の端部を押さえる基板押さえ３３１ａを有している。基板押さえ３３１ａによって押さえられた基板４ａの一部は、スパッタリングによる成膜が遮られる。基板４ａ表面にこのような部分が多少存在しても構わない場合は、基板押さえ３３１ａによって基板ホルダ３３ａに基板４ａを確実に保持することが可能であるため、有効である。
【００２９】
図９（ｂ）は、基板４ａの四隅部分が、４個の基板押さえ３３１ａによりそれぞれ押さえられている状態を説明する図である。図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示す基板４ａの裏面を説明する図である。図９（ｃ）に示すように、基板ホルダ３３ａは、対角線状に交差したテーブル３３２ａと、テーブル３３２ａの中央部に一体に成形された支柱３３３ａとを有している。
図９（ｄ）は、基板４ａの四辺の略中央部分が、４個の基板押さえ３４１ａによりそれぞれ押さえられている状態を説明する図である。図９（ｅ）は、図９（ｄ）に示す基板４ａの裏面を説明する図である。図９（ｅ）に示すように、基板ホルダ３４ａは、略直角に交差したテーブル３４２ａと、テーブル３４２ａの中央部に一体に成形された支柱３４３ａとを有している。
【００３０】
図１０は、基板側面マスクを備えた基板ホルダを説明する図である。図１０（ａ）に示すように、基板ホルダ３５ａは、基板４ａ（図９参照）を保持するテーブル３５１ａと、テーブル３５１ａの４辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク３５２ａを有している。基板側面マスク３５２ａを設けることにより、基板４ａ（図９参照）の成膜する面と垂直方向に位置する側面への成膜を避けることができる。図９（ｂ）は、基板ホルダ３５ａの裏面を説明する図である。図１０（ｂ）に示すように、基板ホルダ３５ａは、テーブル３５１ａの略中央部に、テーブル３５１ａと一体に成形された支柱３５３ａを有している。
【００３１】
図１０（ｃ）は、さらに基板押さえ３６３ａを設けた基板ホルダ３６ａを説明する図である。図１０（ｃ）に示すように、基板ホルダ３６ａは、基板４ａ（図９参照）を保持するテーブル３６１ａの４辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク３６２ａと、基板４ａの四隅を抑えるように設けられた４個の基板押さえ３６３ａとを有している。本実施の形態では、基板側面マスク３６２ａと基板押さえ３６３ａとを設けることにより、基板４ａが傾斜した状態で回転する場合、基板の移動やズレを防止することができる。
【００３２】
図１１は、基板側面マスクの一部が開閉可能に形成された基板ホルダを説明する図である。図１１に示すように、基板ホルダ３７ａは、基板４ａを保持するテーブル３７１ａと、テーブル３７１ａの３辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク３７２ａと、テーブル３７１ａの一辺に開閉可能に形成された基板側面マスク３７２ａ０と、基板４ａの四隅を抑えるように設けられた４個の基板押さえ３７３ａとを有している。基板４ａは、基板側面マスク３７２ａ０を開閉することにより、基板ホルダ３７ａに脱着（図中、矢印方向）が可能である。基板４ａの表面には、基板ホルダ３７ａの四隅に設けた基板押さえ３７３ａに対応する部分４ａ１を残し、スパッタリング膜Ｆ１が形成される。
【００３３】
図１２は、所定のマスクを有する基板ホルダを説明する図である。
図１２（ａ）に示す基板ホルダ３８ａは、基板４ａを保持するテーブル３８１ａと、テーブル３８１ａの対向する２辺にそれぞれ設けられた基板押さえ３８２ａと、テーブル３８１ａの１辺に開閉可能に設けられた基板押さえ３８２ａ０と、基板押さえ３８２ａ０に対向する１辺に設けられた基板側面マスク３８３ａと、基板４ａの表面に形成されるスパッタリング膜の成膜を遮るように設けられたマスクＭ１とを有している。
図１２（ａ）に示すように、マスクＭ１と基板側面マスク３８３ａとテーブル３８１ａとが一体に成形され、マスクＭ１が基板押さえの役割を果たしている。尚、基板４ａは、基板押さえ３８２ａ０を開閉することにより、基板ホルダ３８ａに脱着（図中、矢印方向）が可能である。基板４ａの表面には、マスクＭ１により遮られた部分以外の部分にスパッタリング膜Ｆ１が成膜されている。
【００３４】
図１２（ｂ）に示す基板ホルダ３９ａは、基板４ａを保持するテーブル３９１ａと、テーブル３９１ａの３辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク３９２ａと、テーブル３９１ａの１辺に開閉可能に設けられた基板側面マスク３９２ａ０と、基板４ａの表面に形成されるスパッタリング膜の成膜を遮るように設けられたマスクＭ２とを有している。
図１２（ｂ）に示すように、マスクＭ２と基板側面マスク３９２ａとテーブル３９１ａとが一体に成形され、マスクＭ２が基板押さえの役割を果たしている。尚、基板４ａは、基板押さえ３９２ａ０を開閉することにより、基板ホルダ３９ａに脱着（図中、矢印方向）が可能である。基板４ａの表面には、マスクＭ２により遮られた部分以外の部分にスパッタリング膜Ｆ２が成膜されている。
【００３５】
図１２（ｃ）に示す基板ホルダ４０ａは、基板４ａを保持するテーブル４０１ａと、テーブル４０１ａの３辺にそれぞれ設けられた基板側面マスク４０２ａと、テーブル４０１ａの１辺に開閉可能に設けられた基板側面マスク４０２ａ０と、基板４ａの表面に形成されるスパッタリング膜の成膜を遮るように設けられたマスクＭ３とを有している。マスクＭ３には、スパッタリング膜が成膜可能なように形成された所定の形状のパターン４０３ａが設けられている。
図１２（ｃ）に示すように、マスクＭ３と基板側面マスク４０２ａとテーブル４０１ａとが一体に成形され、マスクＭ３が基板押さえの役割を果たしている。尚、基板４ａは、基板押さえ４０２ａ０を開閉することにより、基板ホルダ４０ａに脱着（図中、矢印方向）が可能である。基板４ａの表面には、マスクＭ３により遮られた部分以外の部分に、パターン４０３ａに対応するスパッタリング膜Ｆ３が成膜されている。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、成膜トレーや基板ホルダは、円形のものに限定されず、多角形やその他の形状のものが適宜選択される。また、基板は、正方形のガラス板に限定されず、円形や多角形等の他形状のものが適宜選択される。さらに、成膜トレーに対する基板の角度は、スパッタリング装置やスパッタリング条件に応じ、適宜選択される。
【００３７】
本実施の形態において説明したスパッタリング装置及びスパッタリング方法を用いると、隣接する基板の端部が、互いに上下に間隔を設けて接触せずに重なるようになる。このため、同一平面に配置すれば互いに接触する大面積の複数枚の基板に成膜する場合、基板数を減らさずに一度に成膜することが可能となる。また、スパッタリングの処理能力を落とす必要も無い。さらに、装置の容積、体積、占有面積を大きくする必要も無い。これにより、生産コストの低減、材料費増加の抑制、装置の改造費や新規購入資金の発生の回避が可能となる。また、装置を大型化・大占有面積化にした場合に必要となる空調機等の維持・管理・稼働費等の増加も回避出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１のスパッタリング装置の基本構成を説明する図である。
【図２】実施の形態１のスパッタリング装置における複数の基板の配置を説明する図である。
【図３】互いに隣接する２枚の基板のサイズを説明する図である。
【図４】隣接する基板同士が互いに回転する様子を説明する図である。
【図５】図４に示すように隣接する基板の端部同士が重なる場合の重複面積と時間との関係を説明するグラフである。
【図６】スパッタリング膜が積層される成膜トレーの表面を説明する図である。
【図７】実施の形態２のスパッタリング装置の基本構成を説明する図である。
【図８】基板の裏面を吸着した基板ホルダを説明する図である。
【図９】基板押さえを設けた基板ホルダを説明する図である。
【図１０】基板側面マスクを備えた基板ホルダを説明する図である。
【図１１】基板側面マスクの一部が開閉可能に形成された基板ホルダを説明する図である。
【図１２】所定のマスクを有する基板ホルダを説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…成膜トレー、２…ターゲット、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…基板ホルダ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…基板、７…間隔、１０…真空チャンバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板の表面に同時に成膜が可能なスパッタリング装置であって、
前記基板の表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲットと、
前記ターゲットと対向して配置される前記基板を保持可能に構成された基板ホルダと、
前記基板をそれぞれ保持する複数個の前記基板ホルダを取り付けた成膜トレーと、を有し、
前記基板は、当該基板が前記成膜トレーに対し所定の角度を有するように傾斜させて前記基板ホルダに取り付けられる
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記基板は、前記基板ホルダに保持されて回転する際に、当該基板の端部と当該基板に隣接する他の基板の端部とが接触しないように、且つ所定の間隔を設けて重なるように、当該基板ホルダに保持されることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記基板は、前記成膜トレーに対し少なくとも４°の角度を有するように傾斜させて前記基板ホルダに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記ターゲットは、当該ターゲットの表面が前記基板の成膜される前記表面に対し平行になるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記基板ホルダは、前記基板の表面の端部を押さえる基板押さえを有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記基板ホルダは、前記基板の側面を遮蔽する基板側面マスクを有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記基板ホルダは、当該基板ホルダに前記基板が着脱可能となるように前記基板側面マスクの一部が開閉可能に取付けられていることを特徴とする請求項６に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
複数枚の基板の表面に同時に成膜するスパッタリング方法であって、
所定の真空チャンバー内に前記基板の表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲットを配置し、
複数枚の前記基板を前記ターゲットに対向して配置するとともに、当該基板をそれぞれ保持する複数の基板ホルダが取り付けられた成膜トレーに対し、当該基板を所定の角度を有するように傾斜させ、
前記傾斜させた前記基板の前記表面に、前記ターゲットの表面からスパッタリングすることにより薄膜を成膜する
ことを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項９】
複数の前記基板ホルダにそれぞれ保持された前記基板は、当該基板の端部と当該基板に隣接する他の基板の端部とが所定の間隔を設けて重なりつつ接触しないように回転することを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１０】
前記基板の端部と当該基板に隣接する他の基板の端部とが、所定の間隔を設けて重なる際、重なる面積に比例するように当該基板の回転速度を増大させることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１１】
前記ターゲットは、当該ターゲットの表面が、前記基板の成膜される前記表面に対し、平行になるように配置されることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１２】
前記基板は、当該基板の表面全体が成膜されるように当該基板の成膜される面の逆側の面が前記基板ホルダにより吸着されることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１３】
前記基板ホルダは、前記基板の表面に所定のパターン又は模様を有する薄膜を形成するマスクを用いて当該基板を押さえることにより当該基板を保持することを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１４】
前記基板は、スパッタリングにより前記成膜トレーの表面に断続的に薄膜が積層されないように、当該基板の幅と少なくとも略同じ直径を有する基板ホルダにより保持されることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１】
複数枚の基板の表面に同時に成膜が可能なスパッタリング装置であって、
前記基板の表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲットと、
前記ターゲットと対向して配置される前記基板を保持可能に構成された基板ホルダと、
前記基板をそれぞれ保持する複数個の前記基板ホルダを取り付けた成膜トレーと、を有し、
前記基板は、当該基板が前記成膜トレーに対し所定の角度を有するように傾斜させて前記基板ホルダに取り付けられる
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記基板は、前記基板ホルダに保持されて回転する際に、当該基板の端部と当該基板に隣接する他の基板の端部とが接触しないように、且つ所定の間隔を設けて重なるように、当該基板ホルダに保持されることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記基板は、前記成膜トレーに対し少なくとも４°の角度を有するように傾斜させて前記基板ホルダに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記ターゲットは、当該ターゲットの表面が前記基板の成膜される前記表面に対し平行になるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記基板ホルダは、前記基板の表面の端部を押さえる基板押さえを有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記基板ホルダは、前記基板の側面を遮蔽する基板側面マスクを有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記基板ホルダは、当該基板ホルダに前記基板が着脱可能となるように前記基板側面マスクの一部が開閉可能に取付けられていることを特徴とする請求項６に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
複数枚の基板の表面に同時に成膜するスパッタリング方法であって、
所定の真空チャンバー内に前記基板の表面に成膜される薄膜の材料から構成されたターゲットを配置し、
複数枚の前記基板を前記ターゲットに対向して配置するとともに、当該基板をそれぞれ保持する複数の基板ホルダが取り付けられた成膜トレーに対し、当該基板を所定の角度を有するように傾斜させ、
前記傾斜させた前記基板の前記表面に、前記ターゲットの表面からスパッタリングすることにより薄膜を成膜する
ことを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項９】
複数の前記基板ホルダにそれぞれ保持された前記基板は、当該基板の端部と当該基板に隣接する他の基板の端部とが所定の間隔を設けて重なりつつ接触しないように回転することを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１０】
前記基板の端部と当該基板に隣接する他の基板の端部とが、所定の間隔を設けて重なる際、重なる面積に比例するように当該基板の回転速度を増大させることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１１】
前記ターゲットは、当該ターゲットの表面が、前記基板の成膜される前記表面に対し、平行になるように配置されることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１２】
前記基板は、当該基板の表面全体が成膜されるように当該基板の成膜される面の逆側の面が前記基板ホルダにより吸着されることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１３】
前記基板ホルダは、前記基板の表面に所定のパターン又は模様を有する薄膜を形成するマスクを用いて当該基板を押さえることにより当該基板を保持することを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１４】
前記基板は、スパッタリングにより前記成膜トレーの表面に断続的に薄膜が積層されないように、当該基板の幅と少なくとも略同じ直径を有する基板ホルダにより保持されることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１６７５１９（Ｐ２００９−１６７５１９Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３１０７９（Ｐ２００８−１３１０７９）
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
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