(57)【要約】【課題】  低温成膜が要求される基板に対して、成膜スパッタリングを可能とするＥＣＲスパッタ装置を提供する。【解決手段】  本発明のＥＣＲスパッタ装置は、成膜前のプレスパッタリングによる基板着膜を防ぐシャッタをターゲット３と基板４間に２重に配設する。シャッタ１、２は、成膜時には開かれ、プレスパッタリング時など非成膜時には閉じられる。プラズマ側にはイオン、電子、スパッタフラックスを受けてもダメージの少ないステンレス鋼板のシャッタ１を配設し、基板４側には輻射率が低いアルミ合金製のシャッタ２を配設する。したがって、プレスパッタリング時の熱輻射を防ぎ、基板４の温度上昇を低く抑えることにより低温域でのスパッタリングを可能とした。【選択図】          図１
2006097084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜前のプレスパッタリングによる基板着膜と温度上昇を防ぐシャッタをターゲットと基板との間に２重に配設した構成としたことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
ターゲット側のシャッタをステンレス材とし、基板側のシャッタをアルミ合金材で構成したことを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成膜前のプレスパッタリング時の基板着膜と温度上昇を防ぐシャッタを備えた薄膜製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＲスパッタ装置では、アルゴン雰囲気のプラズマ生成室内に磁場を形成するとともにマイクロ波導入窓からマイクロ波を導入することにより、電子サイクロトン共鳴（ＥＣＲ）を利用してプラズマを生成する。そして、生成されたプラズマ中のアルゴンイオンをターゲットに入射させてスパッタ粒子を放出させ、このスパッタ粒子を基板上に堆積させることによりターゲット粒子からなる薄膜を形成している。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
このスパッタリングのプロセスは、基板搬入→ターゲットのプレスパッタリング→成膜スパッタリング→基板搬出のサイクルで行われる。通常のスパッタリングは数分で完了するが、ＥＣＲスパッタリングでは、ターゲット表面を初期状態に戻すためにターゲットと基板前方に設置されたシャッタ間で３０分のプレスパッタリングが行われる。
【０００４】
このターゲットのプレスパッタリングによりターゲットからの熱輻射と二次電子放射によりシャッタの温度が上昇する。更に、温度が上昇したシャッタからの熱輻射により基板と基板ステージの温度が上昇する。あとで行われる成膜スパッタリングでも同様に基板の温度が更に上昇するので、プレスパッタリングによる温度上昇を低く抑えることが重要である。
【０００５】
図３に従来のプレスパッタリング時における真空中の伝熱モデルを示す。
プラズマ成膜室内に設置された基板ステージに取り付けられた基板４の前には、プレスパッタリング中は閉じられるシャッタ１２が設置されている。シャッタ１２は一般にステンレス材で製作される。シャッタ１２前の矢印１３はターゲット３からの熱輻射とプラズマ雰囲気中の二次電子放射をあらわす。シャッタ１２と基板４の間の矢印１６はシャッタ１２から基板４への熱輻射をあらわす。この時の伝熱状況を下記する。
【０００６】
ターゲット３の表面の新生面を出すために３０分のプレスパッタリングが行われる。イオンが入射され温度が上昇したターゲット３からシャッタ１２に向かって矢印１３で示される熱輻射、および、プラズマ雰囲気中の二次電子が放射されることでシャッタ１２の温度が上昇する。この時のシャッタ１２の温度は２００℃に達する。このシャッタ１２の温度により矢印１６で示される基板４への熱輻射が行われる。これより基板４の温度は１００℃を超える。通常の耐熱性基板の場合は問題ないが、フォトレジストや有機ＥＬを施された基板４の場合は、８０℃を越える耐熱性がなく、１重のシャッタ構造では、基板４が破壊され低温域でのスパッタリングができない。
【特許文献１】特開平１０−２１９４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
低温成膜を要求されるフォトレジストや有機ＥＬを施された基板では、基板温度が８０℃以下に抑えられることが要求される。成膜時の数分のスパッタリングでは、冷却された基板ホルダ上に取り付けられた基板の温度上昇は、８０℃以下に保つことができるが、その前に行われる３０分のプレスパッタリングで基板温度が１００℃以上となるため、基板の耐熱温度を超え基板が破壊され成膜スパッタリングができない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
成膜前のプレスパッタリングによる基板着膜と温度上昇を防ぐシャッタをターゲットと基板との間に２重に配設した構成とする。
【０００９】
スパッタ装置を構成する２重のシャッタにあって、ターゲット側のシャッタ材質をステンレス材とし、基板側をアルミ合金材で構成した構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
基板の温度上昇を抑えることができ、低温域でのスパッタリングが可能となった。
基板ステージの温度上昇を抑えることができ、内蔵駆動メカのメインテナンスサイクルを延長することができる。
シャッタ駆動時のパーティクルの飛散を基板の前にもう１枚のシャッタを入れることでパーティクルの基板への付着を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ターゲットと基板との間に２重のシャッタを配設し、ターゲット側のシャッタの材質をステンレス材とし基板側のシャッタの材質をアルミ合金材で構成したＥＣＲスパッタ装置。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例を図１、図２にしたがって説明する。図１はＥＣＲスパッタ装置の主要部の断面構造図を示す。ＥＣＲスパッタ装置はプラズマを生成するため外周に空芯コイル８を巻かれたＥＣＲプラズマ室７と、成膜対象である基板４が収容されるプラズマ成膜室６で構成され、内部は真空排気１１されている。ＥＣＲプラズマ室７とプラズマ成膜室６は中央で連通しており、内部は真空排気されている。ＥＣＲプラズマ室７の端に設けられたプラズマ引き出し口近傍のプラズマ成膜室６内には、ターゲット３が配設され、その前方に配設された基板ステージ５上には基板４が取り付けられている。ターゲット３と基板４の間には２重シャッタを構成する第１のシャッタ１と第２のシャッタ２が配設されている。
【００１３】
ＥＣＲプラズマ室７の外周に巻かれた空芯コイル８により、ＥＣＲプラズマ室７内に、ＥＣＲ条件を満足する磁場を形成するとともに、プラズマ成膜室６内にプラズマを導くための発散磁界も形成される。アルゴン雰囲気中のＥＣＲプラズマ室７内に、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波１０をマイクロ波導入窓９により導入すると、ＥＣＲ（電子サイクロトン共鳴）によってアルゴンガスがイオン化されて高密度なプラズマが形成される。プラズマ中の電子は、磁場強度の高いＥＣＲプラズマ室７から強度の低いプラズマ成膜室６側に、磁場勾配によりドリフトし、また、アルゴンの正イオンもプラズマ成膜室６移動する。ターゲット３は、バイアス電圧を印加され、プラズマ中の正イオンを引き込んでスパッタリング現象を生じせしめ、放出したターゲット粒子を近傍に配設した基板４上に付着させ薄膜を形成する。シャッタ１、２は、成膜時には開かれ、プレスパッタリング時など非成膜時には閉じられる。ターゲット３側にはイオン、電子、スパッタフラックスを受けてもダメージの少ないステンレス材の第１のシャッタ１を配設し、基板４側には輻射率が低いアルミ合金材の第２のシャッタ２を配設する。
【００１４】
図２に本発明のプレスパッタリング時における真空中の伝熱モデルを示す。
図１に示すプラズマ成膜室６内に設置された基板ステージ５に取り付けられた基板４の前には、プレスパッタリング中は閉じられるシャッタ１および２が設置されている。シャッタ１はステンレス鋼で製作され、シャッタ２はアルミ合金で製作される。シャッタ１前の矢印１３はターゲット３からの熱輻射とプラズマ雰囲気中の二次電子放射をあらわす。シャッタ１からシャッタ２間の矢印１４は、シャッタ１からシャッタ２への熱輻射をあらわす。シャッタ２と基板４の間の矢印１５はシャッタ２から基板４への熱輻射をあらわす。この時の伝熱状況を下記する。
【００１５】
ターゲット３の表面の新生面を出すために３０分のプレスパッタリングが行われる。イオンが入射され温度が上昇したターゲット３からシャッタ１に向かって矢印１３で示される熱輻射、および、プラズマ雰囲気中の二次電子がシャッタ１に向かって放射されることでシャッタ１の温度が上昇する。この時、ステンレス鋼製のシャッタ１の温度は２００℃に達する。この温度上昇したシャッタ１よりシャッタ２へ矢印１４で示される熱輻射が行われる。シャッタ２は表面が電解研磨されたアルミ合金製で輻射係数は０．０３であり、表面をバフ研磨されたステンレス鋼製のシャッタ１の輻射係数０．１７に比べ輻射係数が１／６程度であり、熱輻射による伝熱量は輻射係数に比例するため、シャッタ１からシャッタ２への熱輻射による温度上昇は輻射係数に比例し低く抑えられる。また、矢印１５で示されるシャッタ２から基板４への熱輻射も同様に少なく、基板４の温度上昇を低く抑えることができる。上述のようにシャッタ１に加えシャッタ２を配設することでよりプレスパッタリング時の基板４の温度を低く抑えることができ、フォトレジストや有機ＥＬを施された基板４へのスパッタリングを可能とした。
実際の装置では、基板の温度を６０℃以下に抑えられている。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、成膜前のプレスパッタリング時の基板着膜と温度上昇を防ぐシャッタを備えた薄膜製造装置に好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のＥＣＲスパッタ装置
【図２】本発明のプレスパッタリング時における真空中の伝熱モデル
【図３】従来のプレスパッタリング時における真空中の伝熱モデル
【符号の説明】
【００１８】
１、２、１２  シャッタ
３  ターゲット
４  基板
５  基板ステージ
６  プラズマ成膜室
７  ＥＣＲプラズマ室
８  空芯コイル
９  マイクロ波導入窓
１０  マイクロ波
１１  真空排気
【図１】
2006097084.tif 000003
【図２】
2006097084.tif 000004
【図３】
2006097084.tif 000005