(57)【要約】【課題】成膜中においても防着板と真空チャンバとが電気的に導通しているか否かを検出することができる真空成膜装置の提供。【解決手段】真空チャンバ２の内外には、該真空チャンバ２の側壁を貫通して設けられたフィードスルー１５を通じて導電線１１が敷設されている。該導電線１１は、真空チャンバ２の内部にて複数に分岐され、各分岐先の端部は、フックレール９及びスタンド１０の夫々に接続されている。また、真空チャンバ２の外部における導電線１１の端部は、検出部１６に接続されている。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を真空排気することができ、一の電極を成す成膜用の真空チャンバを備え、該真空チャンバの内壁の一部又は全部を、該真空チャンバに対して電気的に絶縁された導電性の被覆板によって覆った状態で成膜を行う真空成膜装置において、
前記真空チャンバに対して電気的に絶縁された状態で該真空チャンバの内外に渡って敷設された導電線を備え、
前記真空チャンバ内に位置する前記導電線の端部は、該真空チャンバの内壁を前記被覆板によって覆った場合に、該被覆板に対して電気的に導通するように成してあることを特徴とする真空成膜装置。
【請求項２】
前記真空チャンバの内壁は複数の被覆板によって覆われるべく成しており、前記導電線は途中で分岐されて前記真空チャンバ内に分岐先の複数の端部を有し、前記真空チャンバの内壁を前記複数の被覆板によって覆った場合に、導電線の前記端部は、前記複数の被覆板の夫々に対して電気的に導通するように成してあることを特徴とする請求項１に記載の真空成膜装置。
【請求項３】
前記真空チャンバの内壁は複数の被覆板によって覆われるべく成しており、前記導電線が前記各被覆板毎に個別に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の真空成膜装置。
【請求項４】
前記真空チャンバの内壁から所定間隔を隔てた状態で前記被覆板を支持するための絶縁性の支持具を更に備え、該支持具は、前記被覆板を支持している場合に該被覆板に対して電気的に導通する導通部を有し、前記導電線の一端部は該導通部に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の真空成膜装置。
【請求項５】
前記真空チャンバ外に位置する前記導電線の端部は、該真空チャンバと前記被覆板との間の電気的な導通状態を検出するための検出器の一の入力端子に接続されており、該検出器の他の一の入力端子は、前記真空チャンバとの間で電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の真空成膜装置には、真空チャンバの内部空間の所定位置に、基板を支持するための基板ホルダ，成膜される膜の材料たる成膜材料を載置する坩堝などが配置されている。そして、真空蒸着の場合、真空引きされた真空チャンバ内にて、坩堝に載置された成膜材料を、電子ビームの照射又は抵抗加熱によって蒸発させ、基板表面に成膜材料粒子を蒸着させることにより基板上に成膜させる。
【０００３】
また、真空成膜装置の一つとして、イオンプレーティング装置，無ガスイオンプレーティング装置などが知られている。該イオンプレーティング装置は、例えば基板ホルダと真空チャンバとが夫々電極とされ、該電極間にＲＦ電源が接続されている。このようなイオンプレーティング装置を用いた成膜では、ＲＦ電源を作動させて前記両電極間に高周波電圧を印加し、真空チャンバ内に生じる高周波電界によってプラズマを生成させる。他方、坩堝に載置された成膜材料は電子銃から照射される電子ビーム又は抵抗加熱によって加熱されて蒸発する。蒸発して飛散した成膜材料粒子は、前記プラズマ中を通過することにより励起されて正電荷を帯び、負にセルフバイアスされた基板上に堆積されることにより成膜が行われる。なお、上述したように真空チャンバを一方の電極とすると、真空チャンバ内に均一なプラズマが形成されるため、良好な成膜を行うことができる。
【０００４】
前記無ガスイオンプレーティング装置は一般に、前記イオンプレーティング装置において、ＲＦ電源に対してバイアス供給電源を並列に接続し、基板ホルダにバイアス電位を印加できるような構成となっている。そして、例えば金属薄膜を生成する場合には、基板ホルダが負にバイアスされるようになっている。従ってこの場合、イオンプレーティング装置の場合に比して、基板ホルダの平均電位がより絶対値の大きな負の値になる。このため、励起された成膜材料粒子がより加速され、高エネルギーを得た状態で基板上に堆積されるという特徴がある。
【０００５】
ところで、上述したような真空成膜装置では、蒸発した成膜材料粒子は真空チャンバ内で広域に飛散するため、基板のみならず該基板周辺の真空チャンバの内壁にも付着する。真空チャンバの内壁に成膜材料粒子が付着した場合、その後に同一の真空成膜装置を用いて別途成膜した膜内に、真空チャンバの内壁から離脱した成膜材料粒子が混入する可能性がある。また、成膜プロセスの初期に行う真空引きの際に、所定の圧力に達するまでの所要時間が長期化するという問題がある。そこで、成膜に使用した後の真空チャンバの内壁を清掃する必要があるが、この作業は非常に煩瑣である。
【０００６】
従って近年、真空チャンバの内壁に成膜材料粒子が付着するのを防止すべく、真空成膜装置には、前記真空チャンバの内壁を覆うようにステンレス等の金属材料から成る所謂防着板（被覆板）が配置されている。該防着板は一般に、成膜の妨げにならないように基板，電子銃，及び坩堝等を除き、該真空チャンバの内壁の大部分を覆うように配置されている。
【０００７】
また、前述したイオンプレーティング装置，無ガスイオンプレーティング装置等を用いて酸化膜等の絶縁性膜を形成するに際し、防着板に多くの成膜材料粒子が既に付着していて絶縁性膜が形成された状態で成膜を行うと、基板ホルダ及び真空チャンバ間にＲＦ電源から高周波電圧が印加されたときに、防着板から異常放電が発生することが知られている。そして、該異常放電は、真空チャンバと防着板とを電気的に絶縁することにより、その発生頻度を比較的低減することができることが分かっている。そこで、近年では一般に、真空チャンバに対して電気的に絶縁させた状態で防着板は設置されている。このようにして配置された防着板は、定期的に真空チャンバから取り外され、ＧＢＢ（Ｇｌａｓｓ　Ｂｅａｄｓ　Ｂｌａｓｔ）処理を施すなどして表面に付着した成膜材料粒子等の汚れが除去されて再利用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空チャンバ内に設置された防着板が、成膜時に予期せず該真空チャンバと導通してしまう場合がある。例えば、防着板を設置した後に行う真空引きの際、動作中の真空ポンプが発する振動によって防着板が所定の位置からずれてしまい、真空チャンバの内壁に接触してしまうことがある。また、真空引きの際の真空チャンバ内の空気の移動に伴い、防着板が所定の位置からずれてしまう可能性もある。更に、防着板は一般的に１ｍｍ前後の厚みしかないため、前述したＧＢＢ処理により若干変形する場合がある。そして、変形した防着板は、真空チャンバの内壁に接触し易くなる。
【０００９】
このようにして成膜時に予期せず防着板と真空チャンバとが接触してしまった場合、両者間は電気的に導通される。従って、前述したように防着板に絶縁性膜が形成されていれば異常放電の発生頻度が比較的高くなり、所望の薄膜を製造することが困難となる。しかしながら、従来、真空引きされた成膜中の真空チャンバ内にて、防着板と真空チャンバとが接触し、電気的に導通しているか否かを知る術がなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、成膜中においても防着板と真空チャンバとが電気的に導通しているか否かを検出することができる真空成膜装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る真空成膜装置は、内部空間を真空排気することができ、一の電極を成す成膜用の真空チャンバを備え、該真空チャンバの内壁の一部又は全部を、該真空チャンバに対して電気的に絶縁された導電性の被覆板によって覆った状態で成膜を行う真空成膜装置において、前記真空チャンバに対して電気的に絶縁された状態で該真空チャンバの内外に渡って敷設された導電線を備え、前記真空チャンバ内に位置する前記導電線の端部は、該真空チャンバの内壁を前記被覆板によって覆った場合に、該被覆板に対して電気的に導通するように成してある。
【００１２】
このような構成を成す真空成膜装置は、真空チャンバの外部にて、導電線を通じて真空チャンバ内の被覆板（防着板）の電位を測定することができる。従って、成膜中であっても、例えば前記導電線を通じて測定した電位と真空チャンバの電位とを比較することにより、真空チャンバの外部にて防着板と真空チャンバとの導通状態を把握することが可能である。
【００１３】
また、上述した真空成膜装置は、前記真空チャンバの内壁は複数の被覆板によって覆われるべく成しており、前記導電線は途中で分岐されて前記真空チャンバ内に分岐先の複数の端部を有し、前記真空チャンバの内壁を前記複数の被覆板によって覆った場合に、導電線の前記端部は、前記複数の被覆板の夫々に対して電気的に導通するように成してあってもよい。このような構成を成す真空成膜装置は、分岐された導電線の分岐先の各端部が、真空チャンバの内壁を覆う複数の防着板の夫々に対して電気的に導通することとなるため、複数の防着板のうちの何れか一つでも真空チャンバとの間で導通状態となった場合に、その導通状態を検出することが可能である。
【００１４】
また、上述した真空成膜装置は、前記真空チャンバの内壁は複数の被覆板によって覆われるべく成しており、前記導電線が前記各被覆板毎に個別に備えられていてもよい。このような構成を成す真空成膜装置は、複数の防着板の夫々について個別に導電線の端部が電気的に導通することとなるため、真空チャンバとの導通状態を複数の防着板毎に個別に検出することが可能である。
【００１５】
また、上述した真空成膜装置は、前記真空チャンバの内壁から所定間隔を隔てた状態で前記被覆板を支持するための絶縁性の支持具を更に備え、該支持具は、前記被覆板を支持している場合に該被覆板に対して電気的に導通する導通部を有し、前記導電線の一端部は該導通部に接続されていてもよい。一般に前記支持具はステンレス等の金属材を用いて形成され、真空チャンバに対して電気的に絶縁された状態で該真空チャンバの内壁に取り付けられている。従って、支持具と、該支持具にて支持された防着板とは導通することとなる。このような構成を成す真空成膜装置は、前記導電線の端部を該支持具に接続することにより、上述したのと同様に、成膜中であっても、真空チャンバの外部にて防着板と真空チャンバとの導通状態を把握することが可能である。
【００１６】
また、上述した真空成膜装置は、前記真空チャンバ外に位置する前記導電線の端部は、該真空チャンバと前記被覆板との間の電気的な導通状態を検出するための検出器の一の入力端子に接続されており、該検出器の他の一の入力端子は、前記真空チャンバとの間で電気的に接続されていてもよい。このような構成を成す真空成膜装置は、前記検出器として電圧計，電流計等を用いることにより、防着板と真空チャンバとの電位差、両者間に流れる電流、及び両者間の抵抗値等、種々の導通状態を検出することが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係る真空成膜装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る真空成膜装置１の縦断面図であり、本実施の形態では該真空成膜装置１の一例として無ガスイオンプレーティング装置を図示している。真空成膜装置１は、ステンレス等の金属材料製であり略円筒形状を成す真空チャンバ２を備えている。該真空チャンバ２は、アースされた状態でその中心軸が鉛直方向になるようにして設置されている。また該真空チャンバ２内には、基板ホルダ３，坩堝４，電子銃５等が配置されている。
【００１８】
前記基板ホルダ３はステンレス等の金属材料製であり、真空チャンバ２内の上方に配置され、成膜面を下方へ向けた状態にして基板６を保持している。前記坩堝４は真空チャンバ２内の底部に備えられ、基板ホルダ３に保持された状態の基板６の成膜面に対向するように配置されている。該坩堝４には、記基板６に形成させる膜の材料であるバルク状又は粒状の成膜材料７が載置されている。前記電子銃５は真空チャンバ２内の底部にて前記坩堝４の近傍に配置されている。
【００１９】
また、真空チャンバ２内には、該真空チャンバ２の内壁面を覆うようにして複数の防着板（被覆板）８が設置されている。該防着板８は、厚さが１ｍｍ程度のステンレス製の薄板であり、真空チャンバ２の内側面，内底面，及び天井面の夫々を覆っている。即ち、真空チャンバ２の内側面には、フックレール９が該真空チャンバ２の周方向に沿って設けられており、真空チャンバ２の内側面を覆う防着板８は該フックレール９に懸架されている。真空チャンバ２の内底面には、複数のスタンド１０が立設されており、真空チャンバ２の内底面を覆う防着板８は該スタンド１０上に載置されている。また、真空チャンバ２の天井面を覆う防着板８は、該真空チャンバ２の天井面に対してネジ手段によって固定されている。なお、各防着板８は少なくとも、基板６と坩堝４との間の空間を遮ることがなく、また、電子銃５から射出される電子ビームの軌道を遮ることがないように配置されている。
【００２０】
図２は、防着板８を懸架するフックレール９の構成を示した模式図である。図２に示すように、真空チャンバ２の内側面にはステンレス製の継手金具９ａが溶接されている。該継手金具９ａは、真空チャンバ２の内側面における所定の高さにて、該真空チャンバ２の周方向に所定の間隔を隔てて複数溶接されている。他方、フックレール９は長板形状を成す導電性のレール９ｅを備え、該レール９ｅはその長手方向が真空チャンバ２の内側面の周方向の曲面に対応して湾曲した形状を成している。また、湾曲した該レール９ｅの外側面には、真空チャンバ２の周方向における前記継手金具９ａの設置間隔と同間隔を隔てて、略Ｌ字形状を成す導電性のレール支持金具９ｃが溶接されている。レール９ｅは、前記レール支持金具９ｃと前記継手金具９ａとが、間に碍子９ｂを介してボルト９ｄによって締結されることにより、真空チャンバ２の内側面から所定の間隔を隔て、該真空チャンバ２の周方向に長手方向が沿うようにして設けられている。また、碍子９ｂを介することにより、フックレール９のうちボルト９ｄ，レール支持金具９ｃ，及びレール９ｅ、並びに該レール９ｅに懸架される防着板８は、真空チャンバ２に対して電気的に絶縁されている。
【００２１】
図３は、防着板８を支持するスタンド１０の構成を示した模式図である。図３に示すように、真空チャンバ２の内底面にはステンレス製の矩形を成す基台１０ａが溶接されており、該基台１０ａは、前記内底面にて所定の間隔を隔てて複数溶接されている。またスタンド１０は、下部にフランジ部１０ｂを有する導電性の支持ポール１０ｃを備えている。該支持ポール１０ｃは、前記フランジ部１０ｂと基台１０ａとが間に碍子１０ｄを介してボルト１０ｅによって締結されることにより、真空チャンバ２の内底面に対して立設されている。防着板８は、このようにして真空チャンバ２の内底面に設けられた複数のスタンド１０の支持ポール１０ｃ上部に載置されている。従って、スタンド１０のうちフランジ部１０ｂ及び支持ポール１０ｃ，及び該スタンド１０に支持される防着板８は、真空チャンバ２に対して電気的に絶縁されている。
【００２２】
なお、真空チャンバ２の内壁面を覆う複数の防着板８のうち、隣り合う防着板８同士は、互いに若干重複するようにして配置されている。また、図１に示したように、真空チャンバ２の内外に渡って導電線１１が敷設されている。該導電線１１は、真空チャンバ２の内壁面を覆うように防着板８が設けられた場合に、該防着板８に対して電気的に導通するように成してある。敷設された導電線１１の配線状況については後述する。
【００２３】
真空成膜装置１は、図１に示すように真空チャンバ２の外部にＲＦ電源１２及びバイアス供給電源１３を備えている。該ＲＦ電源１２の一方の出力端は、途中にマッチングボックス（ＭＢ）１４及び図示しないコンデンサを介して真空チャンバ２内の基板ホルダ３に接続されており、他方の出力端はアースされている。また、前記バイアス供給電源１３は、前記ＲＦ電源１２に対して並列接続されており、その一方の出力端は図示しないリアクタを介して前記基板ホルダ３に接続され、他方の出力端はアースされている。なお、前記コンデンサは、バイアス供給電源１３からの出力電圧のうちの直流成分がＲＦ電源１２側へ入力するのを阻止するたに設けられ、前記リアクタは、ＲＦ電源１２からの出力電圧のうちの交流成分がバイアス供給電源１３側へ入力するのを阻止するために設けられている。
【００２４】
次ぎに、本実施の形態に係る真空成膜装置１の要部について説明する。図４は、真空チャンバ２の内外に渡って敷設された導電線１１の配線状況を示す模式図である。図４に示すように導電線１１は、真空チャンバ２の側壁を貫通して設けられたフィードスルー１５を通じ、真空チャンバ２の内外に渡って敷設されている。
【００２５】
該導電線１１は真空チャンバ２の内部にて複数に分岐され、各分岐先の端部は各フックレール９及び各スタンド１０の夫々に接続されている。また、真空チャンバ２の外部における前記導電線１１の端部は、検出部１６の一の入力端子に接続されている。また、該検出部１６の他の一の入力端子と真空チャンバ２との間は、前記導電線１１とは別の導電線により電気的に接続されている。該検出部１６は、入力端子間における電位差，抵抗値，該入力端間を流れる電流値等を検出するための装置であり、該検出部１６の出力端子はシーケンサ１７の入力端子に接続されている。また、該シーケンサ１７の出力端子は、液晶ディスプレイ装置などのモニタ１８の入力端子に接続されている。
【００２６】
このような構成を成す真空成膜装置１を用いて成膜を行う場合、初めに基板ホルダ３に基板６を保持し、坩堝４上に成膜材料７を載置した状態で、真空チャンバ２内の空気を図示しない真空ポンプを作動させて排気する。その後、ＲＦ電源１２を作動させ、真空チャンバ２と基板ホルダ３とを夫々電極として両者間に高周波電圧を印加し、真空チャンバ２内にプラズマを形成する。次いでバイアス供給電源１３を作動させ、基板ホルダ３に負バイアスを印加する。
【００２７】
続いて電子銃５を作動させ、図示しない電磁石によって該電子銃５から射出された電子ビームの軌道を変え、坩堝４上に載置された成膜材料７に照射する。電子ビームを照射された成膜材料７は蒸発し、成膜材料粒子が真空チャンバ２内に蒸散する。蒸散した成膜材料粒子は、真空チャンバ２内に形成されたプラズマ中を通過することによって励起されて正の電荷を帯びる。正の電荷を帯びた成膜材料粒子は、負にバイアスされた基板ホルダ３の方向へ加速され、該基板ホルダ３にて保持された基板６の成膜面上に堆積する。
【００２８】
上述した成膜の過程において、真空チャンバ２内を真空引きし始めた後に、何らかの原因により防着板８が真空チャンバ２の内壁面に接触した場合、防着板８と真空チャンバ２とが略同電位となる。本真空成膜装置１では、導電線１１を通じて防着板８の電位を検出部１６にて検出し、真空チャンバ２の電位についても該検出部１６にて検出することができるため、両電位の電位差に基づいて防着板８と真空チャンバ２との接触の有無を検出することができる。
【００２９】
検出部１６は、検出した電位差に応じた電気信号をシーケンサ１７へ出力する。該シーケンサ１７は、入力された電気信号に基づき、モニタ１８にて表示すべき情報を出力する。例えばシーケンサ１７は、予め電位差を示す所定の閾値を記憶しておき、検出部１６から入力された電気信号が示す値がこの閾値を下回ったか否かを判別する。判別した結果、閾値を下回っている場合にはモニタ１８にその旨を表示させる情報を出力する。
【００３０】
上述したような構成を成す真空成膜装置１の場合、成膜中であっても、防着板８と真空チャンバ２との接触の有無を検出することができる。従って、防着板８と真空チャンバ２との接触に起因して異常放電が頻発することを予見することができる。
【００３１】
なお、導電線１１の配線は図４に示した形態に限られない。図５は、真空チャンバ２の内外に渡って敷設された導電線１１の他の配線状況を示す模式図である。図５に示す導電線１１は、各フックレール９及び各スタンド１０毎に、夫々別個の導電線１１が配線されている。各フックレール９及び各スタンド１０に対して配線された各導電線１１は、フィードスルー１５を通じて真空チャンバ２の外部へ導かれ、全て検出部１６の入力端に接続されている。
【００３２】
このような構成とすることにより、防着板８と真空チャンバ２とが接触した場合、接触箇所をある程度特定することが可能となる。
【００３３】
また、図４，５では、フックレール９と導電線１１とをレール９ｅにて接続している場合を図示しているが、接続箇所は該レール９ｅに限られない。例えば、図２に示すフックレール９において、レール支持金具９ｃ，ボルト９ｄなど、防着板８と電気的に導通され且つ真空チャンバ２と絶縁された箇所であればよい。同様に、図４，５では、スタンド１０と導電線１１とを支持ポール１０ｃにて接続している場合を図示しているが、接続箇所は該支持ポール１０ｃに限られない。例えば、図３に示すスタンド１０において、フランジ部１０ｂなど、防着板８と電気的に導通され且つ真空チャンバ２と絶縁された箇所であればよい。
【００３４】
また、図４，５に示すように導電線１１をフックレール９及びスタンド１０に接続する必要はない。例えば、真空チャンバ２内に防着板８を設置した場合に、前記フックレール９及びスタンド１０とは別の箇所にて導電線１１の端部が前記防着板８に接触するように成してあってもよい。
【００３５】
更に付け加えるならば、上述したような構成を成す真空成膜装置１では、防着板８に絶縁性膜が形成されて異常放電が発生した場合、導電線１１を通じてスパイクノイズ状の何らかの電気信号を検出部１６にて検出することができる。また、一般に防着板８により多くの絶縁性膜が形成されるに従い、異常放電の発生頻度もより高くなる。従って、上述したような効果に加え、検出部１６を介してスパイクノイズ状の電気信号の発生頻度をモニタリングすることによって、防着板８の汚れ具合を検出することができる。これにより、防着板８をＧＢＢ処理等により洗浄すべき時期を知ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、成膜中においても防着板と真空チャンバとが電気的に導通しているか否かを検出することができる真空成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る真空成膜装置の縦断面図である。
【図２】防着板を懸架するフックレールの構成を示した模式図である。
【図３】防着板を支持するスタンドの構成を示した模式図である。
【図４】真空チャンバの内外に渡って敷設された導電線の配線状況を示す模式図である。
【図５】真空チャンバの内外に渡って敷設された導電線の他の配線状況を示す模式図である。
【符号の説明】
１　真空成膜装置
２　真空チャンバ
３　基板ホルダ
４　坩堝
５　電子銃
６　基板
７　成膜材料
８　防着板
９　フックレール
１０　スタンド
１１　導電線
１２　ＲＦ電源
１３　バイアス供給電源
１４　マッチングボックス（ＭＢ）
１５　フィードスルー
１６　検出部
１７　シーケンサ
１８　モニタ
【図１】
2004076121.tif 000003
【図２】
2004076121.tif 000004
【図３】
2004076121.tif 000005
【図４】
2004076121.tif 000006
【図５】
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