(57)【要約】【課題】材料源からの粒子を対象物に付着させることによって対象物に成膜する成膜装置において、対象物の被成膜面以外に形成された膜の剥離を十分に抑制する。【解決手段】チャンバー１内に設置されるとともに、粒子の飛来方向に対して垂直状態より小さな角度方向に設置される複数のフィン５２が配列されてなる防着板５を備える。【選択図】図１
2008144214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定雰囲気のチャンバー内において材料源から飛来する粒子を対象物に対して付着させることによって対象物に成膜する成膜装置であって、
前記チャンバー内に設置されるとともに、前記粒子の飛来方向に対して垂直状態より小さな角度方向に設置される複数のフィンが配列されてなる防着板を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記粒子の飛来方向と平行な方向を０°とした場合に、前記フィンの角度方向は、前記粒子の飛来方向に対して−２０°〜＋２０°であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
全ての前記フィンの角度方向は、前記チャンバー内全体において所定の角度範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項４】
全ての前記フィンの角度方向は、前記チャンバー内において一様に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項５】
前記フィンの配列ピッチ及び前記フィンの長さは、フィン間に前記粒子が飛来しない配列ピッチ及び長さに設定されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記フィンの前記材料源側の先端部が鋭角に形状設定されていることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記フィンは、ブラスト処理されていることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ターゲットや蒸着材等の材料源から放出された粒子を基板に付着・堆積させる成膜装置が広く用いられている。このような成膜装置では、例えば、真空雰囲気とされたチャンバー内に基板を配置した状態で材料源から粒子を放出させ、その放出粒子を基板の対象物の被成膜面に到達させることによって、その被成膜面上にその材料からなる膜を成膜させる。こうした成膜技術としては、例えば、蒸着法、スパッタ法等が知られている。
【０００３】
ところで成膜装置では、材料源から放出された粒子は、対象物方向に限らず広範囲に放出される。このため、チャンバーの壁部等にも成膜されてしまう。
このようにチャンバーの壁部等の対象物の被成膜面以外の箇所に形成された膜は、徐々に堆積し、ある程度の膜厚まで成長した膜は容易に剥離するため、パーティクルの発生源となる。剥離し飛散したパーティクルが被成膜面に付着すると、膜にピンホール等の欠陥が生じ、デバイスの歩留まり低下を招く。
【０００４】
これに対して、チャンバー内に取り出し可能な防着板を設置し、膜が形成された防着板を交換あるいはメンテナンスする方法が一般的に行われている。しかしながら、この方法では、防着板を交換するためにチャンバー内の環境を一度壊す（例えば、チャンバーを大気開放する）必要がある、大幅な生産稼働率の低下を招く。
【０００５】
そこで、特許文献１には、複数のフィンを備えた防着板を備える成膜装置が開示されている。特許文献１によれば、防着板のフィンによって、対象物の被成膜面以外の箇所に形成される膜を分断し、膜応力を低減させることによって膜の剥離を抑制することができるとされている。このような特許文献１に開示された技術によれば、防着板の交換あるいはメンテナンスの周期を延ばすことができる。
【特許文献１】特開平６−１８８１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、膜の剥離は、膜の厚さに起因することが大きく、特許文献１に開示された技術では、膜を分断することができても、部分的には、膜そのものの厚さを十分に薄くすることができない。
例えば、粒子の飛来方向に対して垂直に配置されたフィンには、従来と同様の厚みの膜が形成される。このため、対象物の被成膜面以外に形成された膜の剥離を十分に抑制することができない。
特に、酸化膜は、金属膜と比較して剥離が起き易いため、酸化膜を形成するための成膜装置においては、対象物の被成膜面以外に形成された膜の剥離対策をさらに行う必要がある。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、材料源からの粒子を対象物に付着させることによって対象物に成膜する成膜装置において、対象物の被成膜面以外に形成された膜の剥離を十分に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の成膜装置は、所定雰囲気のチャンバー内において材料源から飛来する粒子を対象物に対して付着させることによって対象物に成膜する成膜装置であって、上記チャンバー内に設置されるとともに、上記粒子の飛来方向に対して垂直状態より小さな角度方向に設置される複数のフィンが配列されてなる防着板を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような特徴を有する本発明の成膜装置によれば、防着板のフィンが、粒子の飛来方向に対して垂直より小さな角度方向に設置されている。
このため、フィンが粒子の飛来方向に対して垂直に設置されている場合と比較して、粒子の飛来方向に対して直交する所定平面の単位面積を通過する粒子群をフィンのより広い面積にて受けることができる。
すなわち、所定平面の単位面積を通過する粒子群が、フィンの単位面積よりも広い面積に分散して付着する。
したがって、単位時間あたりにフィンに形成される膜の厚みを薄くすることができ、フィンに形成される膜の厚みが剥離しやすい厚みにまで成長する時間が従来よりも長くなる。よって、本発明の成膜装置によれば、材料源からの粒子を対象物に付着させることによって対象物に成膜する成膜装置において、対象物の被成膜面以外に形成された膜の剥離を十分に抑制することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の成膜装置においては、上記粒子の飛来方向と平行な方向を０°とした場合に、上記フィンの角度方向は、上記粒子の飛来方向に対して−２０°〜＋２０°であるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、粒子の飛来方向に対して直交する所定平面の単位面積を通過する粒子群を十分に広い面積で受けることが可能となり、対象物の被成膜面以外に形成された膜の剥離をより十分に抑制することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の成膜装置においては、全ての上記フィンの角度方向は、上記チャンバー内全体において所定の角度範囲内に設定されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、粒子の飛来方向に対して直交する所定平面の単位面積を通過する粒子群が付着する面積が、チャンバー内全体において、略同一となり、チャンバー内における防着板による膜の剥離抑制の効果を同程度とすることができる。
【００１２】
また、本発明の成膜装置においては、全ての上記フィンの角度方向は、上記チャンバー内全体において一様に設定されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、粒子の飛来方向に対して直交する所定平面の単位面積を通過する粒子群が付着する面積が、チャンバー内全体において、同一となり、チャンバー内における防着板による膜の剥離抑制の効果を同じとすることができる。
【００１３】
また、本発明の成膜装置においては、上記フィンの配列ピッチ及び上記フィンの長さは、フィン間に上記粒子が飛来しない配列ピッチ及び長さに設定されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、フィン間に膜が形成されることを防止することができる。仮にフィン間に膜が形成されるとなると、フィン間は粒子の飛来方向に対して垂直である可能性があり、膜の成長が早い虞がある。これに対して、本構成の成膜装置によれば、フィン間に膜が形成されることを防止できるので、フィン間に形成される膜がパーティクルの発生源となることを防止することができる。
【００１４】
また、本発明の成膜装置においては、上記フィンの上記材料源側の先端部が鋭角に形状設定されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、フィンの先端部に膜が形成されることを抑制することができる。フィンの先端部は、粒子の飛来方向に対して垂直である可能性があり、膜の成長が早い虞がある。これに対して、本構成の成膜装置によれば、フィンの先端部に膜が形成されることを抑制することができるので、フィンの先端部に形成される膜がパーティクルの発生源となることを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の成膜装置においては、上記フィンが、ブラスト処理されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、フィンの表面積が増加するとともに、アンカリングによってフィンに形成される膜の密着力が向上するため、フィンに形成された膜の剥離をより抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る成膜装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材の認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
図１は、本実施形態の成膜装置の概略構成を示した模式図である。
本実施形態において示す成膜装置１０は、成膜装置の一例であるイオンビームスパッタ装置であり、図１に示すように、チャンバー１と、基板ホルダー２と、ターゲット３（材料源）と、イオンガン４と、防着板５とを備えている。
【００１８】
チャンバー１は基板Ｘ（対象物）の基板面Ｘ１（被成膜面）に対して成膜を行うための成膜室である。チャンバー１には真空排気系１１が接続されており、真空排気系１１の稼動によって、チャンバー１の内部空間が真空雰囲気とされる。
また、チャンバー１の上部には、基板ホルダー２が設置されている。この基板ホルダー２は、基板面Ｘ１を下方に向けて基板Ｘを支持するためのものである。
また、チャンバー１内において基板ホルダー２の下方には、ターゲット３が設置されている。ターゲット３は、粒子の放出源となる材料源であり、例えば、様々な無機材料（無機酸化物、無機窒化物、金属酸化物、金属窒化物）が用いられる。具体的には、例えば、ＳｉＯ２ 、ＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ２ 、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２ 、Ｓｉ３Ｎ４、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等が用いられる。
【００１９】
イオンガン４は、独立したイオン源にスパッタ用のガスを導入し、そのガスをイオン化しかつ加速させて放出口４１から所定幅のイオンビーム４２として引き出すものである。このイオンガン３０は、ターゲット３の斜め側方であって、ターゲット３を挟んで基板Ｘとは反対側に配置されている。なお、イオンガン４の放出口４１は、チャンバー１の内部でターゲット３の表面であるスパッタ面３１に向けられている。
スパッタ用のガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等や、この他にターゲット３に対して不活性な様々な不活性ガスを用いることができる。例えば、窒素などの分子イオン、中性粒子、クラスターイオン等を用いても良い。
なお、イオンガン４とは別に、成膜前または成膜時の基板Ｘに、アシスト用のイオン照射を行ったり、アシスト用のレーザ照射を行ったりするアシスト手段を備えても良い。
【００２０】
防着板５は、チャンバー１の側壁部１２及び天井部１３に対して設置されており、側壁部１２及び天井部１３から取り外し可能とされている。この防着板５は、図２に示すように、チャンバー１の側壁部１２及び天井部１３に沿って配置される基材５１と、基材５１に対して配列された複数のフィン５２とによって構成さている。
各フィン５２は、ターゲット３から放出される粒子Ｒの飛来方向に対して垂直状態より小さな角度θ方向に設置されている。
なお、本実施形態の成膜装置１０においては、チャンバー１内に存在する全てのフィン５２の角度方向が、ターゲット３から放出される粒子Ｒの飛来方向に対して一様に設定されているものとする。
また、各フィン５２は、ターゲット３側の先端部５３が鋭角に形状設定されているとともに、表面がブラスト処理によって粗面とされている。
また、フィン５２の長さＬ及びフィン５２の配列ピッチｄは、飛来する粒子がフィン５２間すなわちフィン５２の間に露出する基材５１に到達しないように設定されている。
【００２１】
このように構成された本実施形態の成膜装置１０においては、イオンガン４からのイオンビーム４２がターゲット３のスパッタ面３１に入射すると、そのビーム幅に応じた広さの領域がスパッタリングされ、粒子がチャンバー１内に放射状に放出される。
そして、基板Ｘに到達した粒子が基板面Ｘ１に堆積することによって、基板面Ｘ１に膜が形成される。
【００２２】
一方、基板Ｘと異なる方向に射出された粒子は、防着板５に到達する。
ここで、本実施形態の成膜装置１０においては、防着板５が、ターゲット３から放出される粒子の飛来方向に対して垂直状態より小さな角度方向に設置されるフィン５２が配列されてなる構造を有している。
図３は、従来の成膜装置が備えるフィンを備えない防着板に粒子が付着する様子を示した模式図である。また、図４は、本実施形態の成膜装置が備える防着板５に粒子が付着する様子を示した模式図である。
図３に示すように、従来のフィンを備えない防着板では、粒子の飛来方向に対して直交する所定平面の単位面積Ｓを通過する粒子群を受ける防着板の面Ｓ１が、該単位面積Ｓと同一の面積となる。
一方、図４に示すように、本実施形態の防着板では、粒子の飛来方向に対して直交する所定平面の単位面積Ｓを通過する粒子群を受けるフィンの面の総和Ｓ２が、該単位面積Ｓよりも広い面積となる。すなわち、所定平面の単位面積Ｓを通過する粒子群が、該単位面積Ｓよりも広い面積に分散して付着する。
したがって、単位時間あたりにフィン５２に形成される膜Ｒ１の厚みを、従来の防着板に対する膜の厚みよりも薄くすることができ、フィン５２に形成される膜の厚みが剥離しやすい厚みにまで成長する時間が従来の防着板よりも長くなる。よって、本実施形態の成膜装置１０によれば、ターゲット３からの粒子を基板Ｘに付着させることによって基板Ｘに成膜する成膜装置において、基板Ｘの基板面Ｘ１以外に形成された膜の剥離を十分に抑制することが可能となる。
【００２３】
図５は、粒子の飛来方向に対するフィン５２の角度θと、付着膜厚の相対値との関係を示したグラフである。なお、本グラフでは、粒子の飛来方向に対してフィン５２が直交する場合を角度９０°とし、この場合の付着膜厚を１．０としている。
この図に示すように、粒子の飛来方向に対するフィン５２の角度θが２０°以下となった場合には、フィンの角度θが９０°の場合すなわち従来の防着板に対して、付着膜厚が１０分の１以下となるため、特に好ましい。
なお、粒子の飛来方向に対するフィン５２の角度θが、０°を過ぎてマイナス方向となった場合には、図５に示すグラフと対称的なグラフとなる。
したがって、粒子の飛来方向に対するフィン５２の角度θは、−２０°〜＋２０°であることが、特に好ましい。
【００２４】
また、本実施形態の成膜装置１０においては、全てのフィン５２の角度方向は、チャンバー内全体において一様に設定されている。
したがって、粒子の飛来方向に対して直交する所定平面の単位面積Ｓを通過する粒子群が付着する面積が、チャンバー１内全体において、同一となり、チャンバー１内における防着板５による膜の剥離抑制の効果を同じとすることができる。
【００２５】
また、本実施形態の成膜装置１０においては、フィン５２の配列ピッチｄ及びフィンの長さＬが、フィン５２間に粒子Ｒが飛来しない配列ピッチｄ及び長さＬに設定されているという構成を採用する。
仮にフィン５２間の基材５１の露出面に膜が形成されるとなると、フィン５２間の露出面は粒子の飛来方向に対して垂直である可能性があり、膜の成長が早い虞がある。これに対して、本実施形態の成膜装置によれば、フィン５２間に膜が形成されることを防止できるので、フィン５２間に形成される膜がパーティクルの発生源となることを防止することができる。
なお、粒子の飛来方向に対するフィン５２の角度方向がチャンバー１内全体において一様な場合には、フィン５２と基材５１との取り付け角度が場所によって異なることとなる。このため、フィンの長さＬ及び配列ピッチｄは、チャンバー１内の場所によって変化することとなる。
また、配列ピッチｄを狭くしたりフィン５２の長さを長くした場合には、フィン５２間の基材５１の露出面に膜が形成されることを防止できるものの、極度に、配列ピッチｄを狭くしたりフィン５２の長さを長くした場合には、フィン５２間に保持される吸着ガス量が多くなり、チャンバー１内の真空度を十分な高さに設定することが困難となる虞がある。このため、配列ピッチｄとフィン５２の長さＬとの関係は、例えば、１：１〜１：１．２程度であることが好ましい。
【００２６】
なお、粒子の飛来方向に対するフィンの角度θ方向、配列ピッチｄ及びフィンの長さＬは、所望のメンテナンス周期を確保するために必要な表面積から逆算して決定することができる。
【００２７】
また、本実施形態の成膜装置１０においては、フィン５２のターゲット３側の先端部５３が鋭角に形状設定されている。
フィンの先端部は、粒子の飛来方向に対して垂直な部分が存在する可能性があるため、膜の成長が早い虞がある。これに対して、本実施形態の成膜装置１０によれば、先端部５３を鋭角にすることによって、粒子の付着領域を減少させ、フィン５２の先端部５３に膜が形成されることを抑制することができる。したがって、フィン５２の先端部５３に形成される膜がパーティクルの発生源となることを抑制することができる。
【００２８】
また、本実施形態の成膜装置１０においては、フィン５２がブラスト処理されている。
このようにフィン５２がブラスト処理されることによって、フィン５２の表面が粗面化され、フィン５２の表面積が増加するとともに、アンカリングによってフィン５２に形成される膜の密着力が向上するため、フィン５２に形成された膜の剥離をより抑制することができる。
【００２９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る成膜装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組合せ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３０】
例えば、上記実施形態においては、本発明の成膜装置がイオンビームスパッタ装置であるとして説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、蒸着材から放出される粒子を基板Ｘの基板面Ｘ１に蒸着させることによって成膜する蒸着装置等の、材料源からの粒子を基板Ｘの基板面Ｘ１に付着させることによって成膜する成膜装置全てに適用することができる。
【００３１】
また、上記実施形態においては、所定のフィン５２に到達する粒子が、一方向のみから飛来するものとして説明した。
しかしながら、所定のフィン５２に到達する粒子は、必ずしも一方向とは限らない。例えば、ターゲットが２つある場合や、ターゲットのターゲット面が広い場合等には、広い範囲の方向から粒子が到達する場合がある。このような場合には、フィン５２の角度方向は、最も粒子が到達する方向に対して設定しても良いし、幅を持った粒子の飛来方向の中心方向に対して設定しても良い。
【００３２】
また、上記実施形態においては、粒子の飛来方向に対するフィン５２の角度方向が、チャンバー１内全体において一様とされている構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、所定のエリア内に位置するフィンの角度方向が基材５１に対して一定とされ、エリア毎に粒子の飛来方向に対するフィン５２の角度方向が設定されていても良い。
これによって、所定エリアにおける基材５１に対するフィン５２の角度が一定となるため、防着板５の製造が容易となる。
このような場合には、所定のエリア内に位置するフィン５２の粒子の飛来方向に対する角度方向は、所定の角度範囲を有することとなる。すなわち、チャンバー１全体で見た場合には、全てのフィン５２の角度方向は、所定の角度範囲内に設定されていることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態である成膜装置の概略構成を示した模式図である。
【図２】本発明の一実施形態である成膜装置が備える防着板の要部拡大図である。
【図３】従来の防着板における粒子の付着状態を示するための説明図である。
【図４】本発明の一実施形態である成膜装置が備える防着板における粒子の付着状態を示すための説明図である。
【図５】粒子の飛来方向に対するフィンの角度と、付着膜厚の相対値との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１……チャンバー、３……ターゲット（材料源）、５……防着板、５１……基材、５２……フィン、５３……先端部、１０……成膜装置、Ｘ……基板（対象物）、Ｒ……粒子
【図１】
2008144214.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008144214.tif 000006
【図５】
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