溅射设备

摘要

本发明涉及一种在基体上形成膜的溅射设备，其包括：电极，所述电极布置在真空室中并具有放置表面以将靶设置在所述放置表面上；设置在所述放置表面的周边部分上的固定部分；在所述真空室中屏蔽设置在所述放置表面上的靶的挡板机构；以及在所述真空室中将所述挡板机构设置在预定位置处的移动机构。所述固定部分和所述挡板机构的可移动部分中的一个设有凹部，并且另一个设有突起。当所述移动机构将所述挡板机构设置在靠近所述固定部分的位置处时，所述突起插入所述凹部中。

权利要求

1.一种在基体上形成膜的溅射设备，其包括：

位于真空室中的电极，所述电极具有放置表面以将靶设置在所述放置表面上；

固定部分，所述固定部分设置在所述放置表面的周边部分上；

挡板机构，所述挡板机构在所述真空室中屏蔽设置在所述放置表面上的靶；以及移动机构，所述移动机构在所述真空室中将所述挡板机构设置在预定位置处；

其中，所述挡板机构的可移动部分和所述固定部分中的一个设有凹部，并且另一个设有突起，以及当所述移动机构将所述挡板机构设置在靠近所述固定部分的位置处时，所述突起插入所述凹部中。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述凹部包括至少两个同心的环状件和在所述两个环状件之间形成的槽。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述突起包括环状件。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述突起插入所述凹部中而不与所述凹部接触。

5.根据权利要求1所述的设备，还包括用于控制所述移动机构的定位的控制装置。

6.一种在基体上形成多种类型的膜的溅射设备，其包括：位于真空室中的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别具有放置表面以将不同类型的靶设置在所述放置表面上；

第一固定部分和第二固定部分，所述第一固定部分和所述第二固定部分分别设置在所述第一电极和所述第二电极的放置表面的周边部分上；

第一挡板机构和第二挡板机构，所述第一挡板机构和所述第二挡板机构在所述真空室中分别屏蔽设置在所述第一电极和所述第二电极的放置表面上的靶；以及第一移动机构和第二移动机构，所述第一移动机构和所述第二移动机构在所述真空室中将所述第一挡板机构和所述第二挡板机构设置在预定位置处；

其中，所述第一挡板机构的可移动部分和所述第一固定部分中的一个设有凹部，并且另一个设有突起，所述第二挡板机构的可移动部分和所述第二固定部分中的一个设有凹部，并且另一个设有突起，当所述第一移动机构将所述第一挡板机构设置在靠近所述第一固定部分的位置处时，所述突起插入所述凹部中，以及当所述第二移动机构将所述第二挡板机构设置在靠近所述第二固定部分的位置处时，所述突起插入所述凹部中。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述凹部包括至少两个同心的环状件和在所述两个环状件之间形成的槽。

8.根据权利要求6所述的设备，其中所述突起包括环状件。

9.根据权利要求6所述的设备，其中所述突起插入所述凹部中而不与所述凹部接触。

10.根据权利要求6所述的设备，还包括用于控制所述第一移动机构和所述第二移动机构的定位的控制装置。

说明书

溅射设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种溅射设备，并更具体地涉及一种具有挡板机构的溅射设备，所述挡板机构适于防止散射来自布置在处理基体的真空室中的靶的溅射颗粒，或防止从另一个靶流出溅射颗粒。

背景技术

[0002] 在溅射设备之中，已知一种溅射设备，其中由不同的靶材料制成的多个靶设置在真空室中，所述真空室通过例如成膜处理基片。 在该溅射设备中，根据待形成在基体上的膜的类型选择靶，并对选择的靶进行溅射。 照这样，所期望的多层膜在设置于真空室中的基体上形成。

[0003] 每个靶设置在放置表面上，所述放置表面设置至相应的电极以将靶设置在该放置表面上。因此，电极单独地设置在相应靶的后方。 电力供应至每个电极以在靶的位于处理空间侧的表面上引起放电。 相应靶的表面上受到离子轰击时就会引起溅射现象。

[0004] 当在基体上沉积多层膜时，根据待沉积的膜的类型选择靶。 基于由供应至电极的电力引起的放电操作对选择的靶进行溅射。 从靶喷射的靶材料形成溅射颗粒以沉积在基体上。

[0005] 根据一种溅射设备，在一个真空室中的顶壁部分或类似物设有由不同靶材料制成的多个靶。选择并溅射至少一个靶以在基体上形成多层膜。 在该溅射设备中，由溅射颗粒引起的靶之间的污染造成问题。 更具体地，当由不同的靶材料制成的多个靶之一被溅射时，从该靶散射的溅射颗粒到达另一个相邻靶的表面并附着至该表面，因而污染所述表面。

[0006] 传统地，每个靶都设有挡板机构以干涉溅射颗粒的运动，由此避免上述在靶表面上的污染。 用于此的示例将参照日本实用新型特开号57-87061和日本专利特开号58-210166说明。

[0007] 日本实用新型特开号57-87061在其图3中公开一种设置至溅射设备以覆盖靶的挡板机构。 该挡板机构包括固定挡板机构部分(固定部分)和移动挡板机构部分(可移动部分)。 该固定部分和可移动部分具有当挡板关闭时通过间隙彼此重叠的部分。

[0008] 日本专利特开号58-210166公开一种结构，在所述结构中挡板布置在靶表面的前方离该靶预定距离的位置处。 在日本专利特开号58-210166的图1中示出的挡板具有板状形状，并与板状靶以25mm至30mm的间隙平行布置。 这种布置具有溅射的靶材料从间隙泄漏至超出挡板的外部的问题，所述挡板具有板状外形。 为防止这样，提出日本专利特开号58-210166的图2或3中示出的挡板。 该挡板在其板状部分的周边上具有环状盖。 这防止靶材料泄漏至外部。根据图2的布置，挡板的盖在与绕靶布置的阳极的外部相对应的位置处具有与阳极电极以一定间隙重叠的部分。 根据图3的布置，挡板盖的远端边缘与绕阳极电极布置的适配器紧密接触。 图2和3中示出的挡板中的每个都可以通过臂和旋转轴旋转并竖直移动。

[0009] 在日本实用新型特开号57-87061中说明的挡板机构中，挡板机构的固定部分和可移动部分都具有通过间隙彼此重叠的部分。 在日本专利特开号58-210166的图2中示出的挡板机构中，挡板盖具有通过间隙与阳极电极重叠的部分。

[0010] 然而，上述参考的挡板机构的任何一个都不能防止布置在真空室中的靶的溅射颗粒的流入或流出，所述真空室处理基体。

发明内容

[0011] 本发明已经考虑到上述问题，并且目的是提供一种具有挡板机构的溅射设备，所述设备能够充分防止布置在真空室中的靶的溅射颗粒的流入或流出，所述真空室处理该真空室中的基体。

[0012] 根据本发明的一个方面，提供了一种在基体上形成膜的溅射设备，其包括：位于真空室中的电极，所述电极具有放置表面以将靶设置在所述放置表面上；固定部分，所述固定部分设置在所述放置表面的周边部分上；挡板机构，所述挡板机构在所述真空室中屏蔽设置在所述放置表面上的靶；以及移动机构，所述移动机构在所述真空室中将所述挡板机构设置在预定位置处；其中，所述固定部分和所述挡板机构的可移动部分中的一个设有凹部，并且另一个设有突起，以及当所述移动机构将所述挡板机构设置在靠近所述固定部分的位置处时，所述突起插入所述凹部中。

[0013] 根据本发明的另一个方面，设有一种在基体上形成多个类型的膜的溅射设备，其包括：位于真空室中的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别具有放置表面以将不同类型的靶设置在所述放置表面上；第一固定部分和第二固定部分，所述第一固定部分和所述第二固定部分分别设置在所述第一电极和所述第二电极的放置表面的周边部分上；第一挡板机构和第二挡板机构，所述第一挡板机构和所述第二挡板机构在所述真空室中屏蔽设置在所述第一电极和所述第二电极的放置表面上的靶；以及第一移动机构和第二移动机构，所述第一移动机构和所述第二移动机构在所述真空室中将所述第一挡板机构和所述第二挡板机构设置在预定位置处；其中，所述第一固定部分和所述第一挡板机构的可移动部分中的一个设有凹部，并且另一个设有突起，所述第二固定部分和所述第二挡板机构的可移动部分中的一个设有凹部，并且另一个设有突起，当所述第一移动机构将所述第一挡板机构设置在靠近所述第一固定部分的位置处时，所述突起插入所述凹部中，以及当所述第二移动机构将所述第二挡板机构设置在靠近所述第二固定部分的位置处时，所述突起插入所述凹部中。

[0014] 本发明的一个方面可以在预溅射(presputtering)期间防止靶的溅射颗粒流出并附着至基体。

[0015] 本发明的另一方面可以防止多个靶之间的相互污染。

[0016] 本发明的进一步特征将从以下参照附图的典型实施例说明变得清楚。

附图说明

[0017] 图1是具有真空室的溅射设备的俯视图，其包括多个应用有挡板装置的靶；

[0018] 图2是示出根据本发明的实施例用于溅射设备的挡板机构中的挡板可移动部分的移动状态的透视图；

[0019] 图3是本实施例的挡板装置的主部件的布置的部分侧视截面图；

[0020] 图4A至图4C分别是本实施例的挡板装置的特征结构的放大图。

具体实施方式

[0021] 以下将参照附图说明本发明的优选实施例。

[0022] 将参照图1说明根据本实施例的溅射设备。 例如，该溅射设备是一种制造光学多层膜干涉滤光片的设备。应注意，溅射设备不限制于具有这种布置的设备。 图1示出溅射设备的内部机构的示意布置。 在以下说明中，“用于制造光学多层膜干涉滤光片的设备”也将称之为“光学多层膜制造溅射设备”(或仅仅“溅射设备”)。 该光学多层膜制造溅射设备10具有群集式布置并包括多个真空室。在多个真空室之中的一些真空室是成膜真空室，多层膜是通过在安装在基体支架上的一个基体上进行溅射而形成的。 DC溅射或高频溅射(射频溅射)可用作放电方法。 放电方法优选地是反应DC溅射方法。

[0023] 图1中示出，包括自动输送装置11的输送室12设置在光学多层膜制造溅射设备10的中心位置处。

[0024] 光学多层膜制造溅射设备10的输送室12设有装载/卸载室15和16。 作为处理靶的基体31从外部装载至光学多层膜制造溅射设备10的装载/卸载室15中。 已经在其上形成光学多层膜干涉滤光片膜的基体31从装载/卸载室15卸载至外部。 装载/卸载室16也具有相同功能。 通过装载/卸载室16装载的基体，在光学多层膜干涉滤光片膜在该基体上形成之后，从装载/卸载室16卸载。 设置两个装载/卸载室，以便通过交替地使用它们提高生产力。

[0025] 光学多层膜制造溅射设备10绕输送室12设有三个成膜真空室17A、17B和17C，一个氧化膜形成真空室18以及一个清洁真空室19。 在各个真空室17A、17B、
17C、18和19与输送室12之间，设置可开门阀20以将相应真空室与输送室12隔离并在需要时将所述相应真空室连接至输送室12。 抽真空机构、源气(或处理气体)引入机构、电源机构和类似机构被增加至每个真空室，并没有在图1中示出。 成膜真空室的数量可以根据目的任意地改变。

[0026] 根据本实施例，当形成待沉积在基体上的光学多层膜时，例如，准备好三个成膜真空室17A、17B和17C，并且每个成膜真空室都设有多个靶。 工艺(膜厚度和总的膜数量)在各个成膜真空室之间改变，以便能够制造具有不同波长的滤光片膜。

[0027] 如上所述，三个成膜真空室17A、17B和17C由群集式结构连接以构成光学多层膜制造溅射设备10，因而提高光学多层膜干涉滤光片的生产力。

[0028] 在各成膜真空室17A、17B和17C中，基于例如反应DC溅射方法，使用由两种类型的成膜材料(介电膜材料)制成的靶执行交替沉积两种类型的介电膜的成膜处理。

[0029] 在成膜真空室17A中，五氧化二钽介电膜和二氧化硅介电膜交替相继沉积。 为此，分别对应于Ta(钽)和Si(硅)的两个靶23和24附装至成膜真空室17A的顶壁部分。

[0030] 在图1中没有示出将成膜真空室17A的内部抽至要求的真空度的抽真空机构、供应对于溅射靶23和24所必要的电力的机构、产生等离子体的机构等。 这也适用于其它成膜真空室17B和17C。

[0031] 靶的类型和数量不限制于上述实施例，而是可以根据目的任意地改变。

[0032] 下文将参照图2和3说明光学多层膜制造溅射设备10的挡板机构。 图2是示出挡板机构的可移动部分的移动状态的透视图，并示出布置在图1所示成膜真空室17A中的两个靶23和24、与靶23和24相关的阴极51和52、以及挡板机构的主部件。 图3是挡板机构的主部件的布置的部分侧视截面图，并示出各个挡板机构的主部件的布置。

[0033] 靶23和24附装至相应阴极51和52的下表面。 附装至阴极51和52的下表面的靶23和24具有盘状形状。 如上所述，两个靶23和24根据成膜物质而由不同材料制成。此外，在阴极51和52的下表面上，环状固定部分53和54分别附装在绕靶23和24的位置处以围绕所述靶23和24。在各环状固定部分53和54的下表面上，在其整个圆周上形成槽55。 更具体地，环状固定部分53在其下表面上具有环状件530a、形成在环状件530a内侧上的环状件530b以及形成在环状件530a和530b之间的槽55。 例如，环状件530a和530b可以同心地形成。 与环状固定部分53相同的方式，环状固定部分54在其下表面上具有环状件540a、环状件540b以及槽55。固定部分53和54的高度(厚度)分别稍微大于(例如，30mm±10mm)靶23和24的高度(厚度)，并相应地在一定程度上用作屏蔽件。

[0034] 挡板可移动部分56布置在附装至阴极51下表面的靶23和固定部分53的下方的位置处。 挡板可移动部分57布置在附装至阴极52下表面的靶24和固定部分54的下方的位置处。 移动机构60可以将挡板可移动部分56和57每个都移动至图2中示出的三个位置A(挡板关闭)、B(挡板打开)和C(挡板退回)。

[0035] 每个移动机构60包括旋转轴部分61和臂62。 旋转驱动装置(未示出)如箭头L1所示旋转旋转轴部分61，并且竖直驱动装置(未示出)如箭头L2所示竖直移动整个旋转轴61。 臂62分别固定至旋转轴部分61并类似地在相应旋转轴61操作时进行操作。挡板可移动部分56和57分别附装至臂62的远端。 因此，挡板可移动部分56和57在相应移动机构60操作时进行操作。

[0036] 用作控制装置的控制器350连接至两个移动机构60以控制相应移动机构60的定位。在控制器350的控制下，在成膜真空室中，每个移动机构60将相应挡板机构定位至预定位置(例如，位置A、B或C)。

[0037] 使移动机构60的旋转轴部分61旋转的旋转驱动装置连接至包括编码器的旋转量检测器(未示出)。 在由旋转量检测器检测的旋转轴部分61的旋转量(旋转角度)信息的基础上，控制器350将旋转轴部分61的旋转L1控制至预定位置。

[0038] 竖直驱动装置连接至位置检测器以检测上位置或下位置，所述竖直驱动装置执行使移动机构的臂62向上或向下竖直移动的操作。 在由位置检测器检测的臂62的上或下位置信息的基础上，控制器350将臂62的向上移动或向下移动L2控制至预定位置。

[0039] 控制器350可以彼此独立地控制两个移动机构60(以平行方式)。 这可以增加成膜真空室中处理的吞吐量。例如，控制器350控制退回靶24侧的挡板机构，同时关闭靶23侧的挡板机构。 或者，例如控制器350也能够控制退回靶23侧的挡板机构，同时关闭靶24侧的挡板机构。

[0040] 关于挡板可移动部分56和57的移动位置，在图2中，位置A是挡板关闭位置，并且位置B是挡板打开位置。 位置C是当溅射相应靶时挡板可移动部分56和57将被退回的位置。

[0041] 例如，当挡板可移动部分56移动至关闭位置并且靶23被预溅射时，可以防止溅射颗粒附着至设置在基体支架300上的基体31。 应注意，“预溅射”指在普通成膜之前在氧化的靶表面上或在靶上执行去除杂质的溅射。

[0042] 当将挡板可移动部分57移动至退回位置(位置C)并且对靶24进行溅射时，挡板可移动部分56移动至关闭位置(位置A)以防止靶24的溅射颗粒附着至靶23。 类似地，当将挡板可移动部分56移动至退回位置(位置C)并且对靶23进行溅射时，挡板可移动部分57移动至关闭位置(位置A)以防止靶23的溅射颗粒附着至靶24。 挡板可移动部分56和57通过臂62在位置A和位置B之间竖直移动，并通过臂62的旋转(转动)在位置B和C之间水平移动。

[0043] 挡板可移动部分56和57中的每个都具有盘状板部分58和周边环部分59，所述周边环部分59沿盘状板部分58的周边形成以与该盘状板部分58形成一体。

[0044] 图4A至4C分别是各个根据本发明溅射设备的挡板机构的放大图。

[0045] 例如，在关于靶23的挡板机构中，当挡板可移动部分56在挡板关闭位置A处以屏蔽靶23时，即，当挡板机构由移动机构移动至靠近固定部分53的位置时，挡板可移动部分56的周边环部分59的远端边缘(突起)插入固定部分53的槽55(凹部)。 挡板可移动部分56的周边环部分59的远端边缘(突起)插入槽55(凹部)而不与该槽55的侧表面和底面接触。 该非接触构造用于防止通过接触而产生颗粒。 例如，周边环部分59的远端边缘(突起)插入槽55(凹部)而与槽55(凹部)的底面间隔开由附图标记71指示的距离。 如图4A中示出，当挡板机构在挡板关闭位置A处时，在其截面中弯曲的间隙(在图4A中由abcdefghij指示的空间)在挡板可移动部分56的周边环部分59和固定部分53的槽55之间形成。 照这样，在挡板可移动部分56和固定部分53之间的位置关系中，当挡板机构在挡板关闭状态(位置A)中时，挡板可移动部分56覆盖靶23以充分地屏蔽该靶23。 因此，如果放电发生在另一个靶24所面对的空间中并且靶24将被预溅射或经历任何其它处理，挡板可移动部分56充分地屏蔽来自靶24的溅射颗粒以使所述溅射颗粒不流至靶23侧，由此防止靶23被污染。

[0046] 当将挡板机构从挡板关闭状态切换至挡板打开状态时，挡板可移动部分56通过臂62的操作从位置A向下移动至位置B。挡板可移动部分56的周边环部分59和固定部分53具有预定长度。 即使挡板可移动部分56在挡板关闭状态(位置A)中，挡板可移动部分56和靶23也可以充分地彼此分离距离D(图4A)。 距离D(图4A)近似为30mm至60mm。 因而，可以确保用于预溅射的必要的空间。 在挡板可移动部分56的周边环部分59和固定部分53具有预定长度时，当与仅挡板可移动部分56的周边环部分具有预定长度的情况比较时，挡板可移动部分56的可移动范围可以减少。这能够使整个溅射设备紧凑。

[0047] 距离D(图4A)适当地根据溅射物质和溅射条件决定。 挡板可移动部分56可以通过使旋转轴部分61旋转而进一步和靶23远离。

[0048] 如上所述，当用于靶23的挡板机构的挡板可移动部分56在挡板关闭位置A处时，固定部分53的一部分和挡板可移动部分56的一部分彼此重叠以形成间隙(在图4A中由abcdefghij指示的空间)。 例如，在图4A中沿水平方向(x方向)直线行进的颗粒碰撞环状件530a的外周边部分或周边环部分59的外周边部分，而无法进入挡板可移动部分56。 同样，在图4A中沿竖直方向(从z-方向至z+方向)直线行进的颗粒碰撞槽55的cd表面，而无法进入挡板可移动部分56。由设置至固定部分53的两个环状件530a和530b与设置至挡板可移动部分56的周边环部分59限定的间隙通过两个竖直间隙abij和ghef以及水平间隙bcde的组合而形成。间隙abij、ghef和bcde作为一个整体形成具有向下弯曲的开口(在a和j之间以及在g和f之间)的形状。 该弯曲间隙形状使其能够充分地防止颗粒进入处于挡板关闭状态(位置A)的挡板可移动部分56。

[0049] 更具体地，间隙形成弯曲形状，使得当到来的颗粒将穿过间隙时，颗粒总是碰撞形成间隙的壁表面(例如，ac表面、cd表面、df表面、gh表面、hi表面以及ij表面)。这样可以防止靶23被来自正在溅射的靶24的颗粒污染。 当挡板关闭时，挡板可移动部分56的周边环部分59与固定部分53不接触。 因此，不会发生由于由接触引起的沉积物的膜分离导致的粉化(dusting)。

[0050] 挡板机构中的部分X(图4A)具有大约20mm的尺寸，在该部分处固定部分53与挡板可移动部分56的周边环部分59重叠。 该重叠部分X的尺寸根据待溅射的物质、溅射条件等改变。

[0051] 当用于靶23的挡板机构打开并且在靶23的前方空间中引起放电以溅射该靶23时，不会发生固定部分53不期望地屏蔽来自靶23的溅射颗粒的阴影效应问题。

[0052] 图4A解释用于靶23的挡板可移动部分56的布置。 用于靶24的挡板机构的固定部分54和挡板可移动部分57的布置和操作与上述用于靶23的挡板机构的相同。

[0053] (改型)图4B和图4C是图4A中示出的挡板机构的改型。 如图4B中示出，挡板可移动部分56的盘状板部分58可以设有周边环部分59a和周边环部分59b，所述周边环部分59b形成在环状件59a的内侧。 环状件59a和59b可以同心地形成。 挡板可移动部分57的盘状板部分58可以设有周边环部分59a和周边环部分59b，所述周边环部分59b设置在环状件59a的内侧，与图4B所示相同。

[0054] 例如，在基体上形成多个类型的膜的溅射设备包括在真空室中具有放置表面的第一和第二电极51和52，多个不同类型的靶将被设置在各个所述放置表面上。溅射设备还包括分别形成在第一和第二电极51和52的放置表面的周边部分上的第一和第二固定部分53和54。 溅射设备还包括第一和第二挡板机构以屏蔽靶23和24，所述靶23和24设置在真空室中的第一和第二电极51和52的相应放置表面上。 溅射设备还包括将第一和第二挡板机构每个都定位在真空室中预定位置(例如，位置A、B或C)处的第一和第二移动机构。

[0055] 在第一挡板机构的第一固定部分53和可移动部分56中，例如一个设有凹部，而另一个设有突起，如图3、4A和4B中所示。

[0056] 在第二挡板机构的第二固定部分54和可移动部分57中，例如一个设有凹部，而另一个设有突起，如图3、4A和4B中所示。

[0057] 当第一移动机构60将第一挡板机构设置在靠近第一固定部分53的位置处时，突起插入凹部中。 当第二移动机构60将第二挡板机构设置在靠近第二固定部分54的位置处时，突起插入凹部中。

[0058] 此外，如图4C中示出，固定部分53可以设有两个环状件530a和530b，并且挡板可移动部分56可以设有形成在盘状板部分58上的两个环状部分59a和59b。在该情况下，两个环状件530a和530b可以同心地形成。 两个环状部分59a和59b可以同心地形成。

[0059] 以与如图4C所示相同的方式，固定部分54可以设有两个环状件530a和530b，并且挡板可移动部分57可以设有形成在盘状板部分58上的两个环状件59a和59b。

[0060] 应注意，上述实施例中说明的布置、形状以及位置关系仅仅是示意性地解释示例以达到理解本发明的程度。 同样，数值和相应布置的组成(材料)仅是示例。 因此，本发明不限制于上述具体实施例，并且只要不背离权利要求中提出的技术观点的范围就能够以多种方式改变。

[0061] 虽然已经参照典型实施例说明本发明时，但应理解本发明不限制于所公开的典型实施例。 下述权利要求的范围将与最广泛解释一致，从而包含所有这些修改和等同结构以及功能。