Pvd处理装置以及pvd处理方法_2

文档序号:9332263阅读:来源:国知局

[0032] 所述各靶材5采用Ti、Al、Ni、C那样作为皮膜的原料的物质形成,在本实施方式 中形成为板状。所述多个靶材5包含电弧离子镀用的靶材51和溅射用的靶材52,且分别采 用互不相同的种类的成膜物质形成。这些电弧离子镀用的靶材51和溅射用的靶材52在所 述公转台3的径向外侧分别被配置于在该公转台3的周向上互相分离的位置。在图例中, 在公转台3的侧方(图1的纸面中为上侧)配置有所述溅射用的靶材52,隔着所述公转轴 7而在所述溅射用的靶材52的相反侧的侧方(在图2的纸面中为下侧)配置有所述电弧离 子镀用的靶材51。
[0033] 所述台旋转机构6用于将未图示的驱动马达生成的旋转驱动力传递至上述的公 转台3和自转台4双方并使这些旋转的机构,使各台3、4以规定的齿轮比旋转。
[0034] 图1所示的PVD处理装置1中,在所述公转台3搭载了 8个自转台9,而图4A表示 在一个公转台3上搭载了 4个自转台9的实施例所涉及的台旋转机构6,图4B表示作为其 比较例的台旋转机构16。
[0035] 具体而言,所述台旋转机构6、16均具有被设置在所述公转台3侧的中心齿轮9和 被设置在各自转台4侧的多个自转齿轮10。所述中心齿轮9和所述各自转齿轮10被配置 成所述各自转齿轮10在该中心齿轮9的周围沿周向排列且互相啮合。如图4A以及图4B 所示,通过改变使用于所述各齿轮9、10的齿轮的外径及/或齿数,能够以各种齿轮比使自 转台4相对于公转台3旋转,即自转。图4A所示的中心齿轮9是大径的齿轮,与该中心齿 轮9啮合的各自转齿轮10是直径小于所述中心齿轮9的直径的小径的齿轮。图4B所示的 中心齿轮9是小径的齿轮,与该中心齿轮9啮合的各自转齿轮10是直径大于所述中心齿轮 9的直径的大径的齿轮。
[0036] 在所述台旋转机构6中,中心齿轮9与自转齿轮10的齿数比以如下方式被决定, 即,在基材W通过两个切线LI、L2之间的期间,搭载了基材W的各自转台4相对于所述公转 台3以180°以上的角度自转,其中,所述两个切线L1、L2是从图1所示的多个靶材5即靶 材51、52的各中央,具体而言,靶材51、52的表面中与所述公转台3相向的表面的、垂直于 所述公转轴7的方向即宽度方向的中央,如图2A及图2B所示,向包络各自转台4的圆弧、 更优选包络被该各自转台4支撑的各基材W的外周面的圆弧13引出的切线。换言之,所述 齿数比被设定为在基材W通过所述切线Ll、L2之间的期间,自转台4相对于被设置在所述 公转台3上的公转坐标系以180°以上的角度自转。
[0037] 本实施方式所涉及的所述中心齿轮9被配置在所述公转台3的下侧,在允许该公 转台3对该中心齿轮9的相对旋转的状态下,被固定在不同于该公转台3的台基座上。该 中心齿轮9具有被排列在所述公转轴7的周围的齿列。所述各自转齿轮10被配置在所述 中心齿轮9的周围,且啮合于该中心齿轮9。各自转齿轮10以与其相对应的自转台4 一体 地绕所述自转轴8旋转的方式被支撑于所述公转台3。所述公转台3由所述驱动马达回转 驱动,伴随于此,经由所述自转齿轮连接于所述中心齿轮9的各自转台4绕所述自转轴8而 被旋转驱动。即,所述各自转齿轮10从图略的驱动马达被赋予旋转驱动力,自转齿轮10使 用被赋予的旋转驱动力沿中心齿轮9的外周移动,且公转台3和自转台4双方旋转。
[0038] 当使用具备如图1所示的结构的PVD处理装置1对多个基材W进行PVD处理时, 首先该基材W被搭载于各自转台4。然后,利用驱动马达生成的旋转驱动力,公转台3绕公 转轴7被回转驱动。该旋转驱动力经由台旋转机构6也传递至自转台4,追随公转台3的回 转,各自转台4绕自转轴8自转。其结果,被搭载于自转台4的基材W-边绕所述自转轴8 自转一边在所述公转轴7的周围公转。
[0039] 此时,上述的台旋转机构6在基材W通过从多个靶材5、在该实施方式中为靶材 51、52的各中央向包络所述各自转台4的圆弧13引出的两个切线L1、L2之间的期间,使各 基材W以及支撑该基材W的各自转台4相对于公转台3以180°以上的角度自转。参照图 1及图2所示的PVD处理装置1说明设定此种自转角度的理由。
[0040] 首先,成膜物质从溅射用的靶材52的电极面中心朝向公转台3侧(公转轴7侧) 以喷雾状扩散并飞散。更具体而言,从溅射用靶材52飞出的成膜物质如图2A及图2B所示 地从电极面中心朝向公转台3侧以扇状扩展的方式飞散。此时,在溅射用的靶材52的正面 飞散出最多量的物质,越是朝向离开立于靶材52的垂线的角度,飞散量减少。也就是说,物 质从溅射用的靶材52飞散的范围涉及到靶材52的前方全方位,其中,使用从针对包络各自 转台4的圆弧13的其中一个切线L1至另一切线L2的范围飞散的物质,在基材W通过该飞 散的成膜物质中时,在基材W的表面形成皮膜。
[0041] 在此,考虑如图2A所示自转台4不自转的情况。此时,各自转台4以及各基材W 公转,因此,伴随该公转,存在于基材W的外周面上的1点(图中用圆表示的点)进入被夹 于两个切线L1、L2的区域。也就是说,图中用圆表示的点来到图2A所示的位置Pa的位置。 从该时刻起,从溅射用靶材52飞散的成膜物质可到达基材W的外周面,该成膜物质堆积而 在图2A中的圆弧状的涂黑色的区域A1形成皮膜。
[0042] 此外,即使在被夹于两个切线L1、L2的区域,所述基材W的外周面上的特定部位到 达所述位置Pa为止,该特定部位从溅射用的靶材52隐藏到基材W自身的影子中,因此,该 部位的表面不会被进行成膜。
[0043] 另外,如果公转台3继续回转,从靶材5观察,基材W的位置基于其公转而在水平 面上相对地变化。也就是说,被设置在公转台3上的基材W的绝对坐标系上的位置即使该 基材W不自转也相对于靶材5变化,因此,在该基材W的外周面上,成膜物质堆积的部位也 在该外周面上变化。
[0044] 例如,着眼于基材W的外周面上的特定点,考虑成膜物质的堆积。在图2A中,如果 公转台3公转,用圆示出的外周面上的特定点依次转移到图中的位置Pa、Pb、Pc。也就是 说,所述特定点从其中一个切线L1上的位置经由靶材5的正面的位置而移动至另一个切线 L2上的位置。另一方面,如果如上所述地对此种靶材5的基材W的相对位置变化而来到位 置Pc,则邻接于上述的涂黑的区域A1的位置也堆积成膜物质,不仅在涂黑的区域A1形成皮 膜,而且在空心的区域A2也新形成皮膜。
[0045] 如上所述,在不让基材W自转的情况下,图2A所示的涂黑的区域A1的皮膜和空心 区域A2的皮膜加在一起也不能覆盖基材W的外周面的整周。因此,如图2A所示的情况下, 例如图6B所示,在基材W的外周面有可能形成周向的一部分欠缺的皮膜。
[0046] 但是,如图2B所示,伴随公转台3的回转,自转台4以充分的角度自转的情况下, 涂黑的区域A1的皮膜和空心的区域A2的皮膜加在一起能够覆盖基材W的外周面的整周, 其结果,例如图6A所示,能够在基材W的外周面形成具有均质的结构的复合皮膜。具体而 言,对上述的台旋转机构6的公转齿轮9以及自转齿轮10赋予如下的齿轮比:在基材W通 过两个切线L1、L2之间的期间,使自转台4相对于公转台3以180°以上的角度自转。该 齿轮比的设定可使自转台4以更广的角度自转,相应地能够增加上述的空心区域A2的皮膜 的范围,据此,能够在基材W的外周面的整周形成不间断而连续的皮膜。
[0047] 例如,考虑图2B中用圆所示的点经由图中的位置PA以及位置PB来到位置PC的情 况。在该位置PC,在基材W的外周面中,在比图2A所示的空心的区域A2广180°的区域, 在基材W的外周面形成皮膜。也就是说,涂黑的区域A1的皮膜和空心的区域A2的皮膜加 在一起能够覆盖基材W的外周面的整周。因此,如图6A所示,能够在基材W的外周面形成 在整周上不间断而连续的皮膜,在基材W的外周面形成具有均质的结构的皮膜。
[0048] 上述的例子是使用溅射用的靶材52形成在周向上不间断而连续的皮膜的情况, 但是对于电弧离子镀用的靶材51,也同样以通过满足上述的关系的方式使台旋转机构6工 作,就能形成在周向上不间断而连续的皮膜,能够在基材W的外周面形成具有均质的结构 的复合皮膜。
[0049] 此外,即使在基材W的外周面的整周形成连续的皮膜,但是如图7所示那样在皮膜 中最初成膜的部分和最后成膜的部分局部重合,贝U会发生皮膜的厚度不均,有可能难以形 成具有均质的结构的复合皮膜。
[0050] 在此种情况下,所述齿轮比被设定为在基材W通过两个切线L1、L2之间的期间,使 搭载了基材W的自转台4相对于公转台3以360°以上、更优选以720°以上的角度自转即 可。如果这样设定,能够抑制皮膜的厚度不均,可形成具有更均质的结构的复合皮膜。具体 而言,设基材W通过两个切线L1、L2之间的期间自转台4相对于公转台3旋转的角度即自转 角度为180°的情况下,皮膜的厚度产生±50%程度的不均,但是在所述自转角度为360° 的情况下,不均被抑制在±30%程度,当设为720°的情况下,不均被抑制至±10%程度
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