(57)【要約】【課題】硬質炭素膜の成膜装置において防着板の堆積物の落下を軽減し、効率よく防着板をプラズマクリーニングできる方法を提供するものである。【解決手段】真空容器１の内部に開口を有する防着板１１、１２を絶縁ガラスで保持して２つのプラズマ源を覆うように設置し、開口部にシャッター８を配置する。防着板１１にはスパッタターゲットの１０の材質を付着させ、防着板１２には炭素を付着させる。防着板１１，１２は真空装置の外部でスイッチング手段を介してパルス電源に接続されており、電気的に独立してプラズマクリーニングが実施可能な構成である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に設置された基材上に少なくとも２つ以上のプラズマ源にてプラズマを形成して薄膜を形成する硬質炭素膜の成膜装置であって、前記プラズマ源のそれぞれを覆うように開口を有する防着板が設けられ、更に前記開口部にはシャッターを設け、前記シャッターで前記開口部を閉じることで、実質的に前記真空容器を少なくとも２つ以上の空間に分割することを特徴とする硬質炭素膜の成膜装置。
【請求項２】
前記防着板のそれぞれは前記真空容器の内壁と電気的に分離、結合可能なスイッチング手段を介して少なくとも１つ以上の電力源に接続され、前記防着板を前記真空容器内壁と電気的に分離し、前記防着板を電極としてプラズマを発生させ、前記シャッターで前記開口部を閉じて該電極をプラズマクリーニングすることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記プラズマは、酸素ガスまたは水素ガスであることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記プラズマは、不活性ガスであることを特徴とする請求項２に記載の硬質炭素膜の成膜装置。
【請求項５】
前記プラズマは、酸素ガスまたは水素ガスと不活性ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記電力源は、直流電源、直流パルス電源、高周波電源のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記プラズマクリーニングは、前記防着板の全てを同時にクリーニングすることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記プラズマクリーニングは、前記防着板毎に独立に行うことを特徴とする請求項３または４に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記プラズマ源は高周波ＣＶＤまたはスパッタＰＶＤのプラズマ源であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーティクルの混入が致命的な欠陥になるような、高品位な膜を複数のプラズマ源を用いて成膜する成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体、表示素子、磁気記録素子、耐磨耗素子などの製造においては薄膜形成のためにプラズマを用いた成膜装置が利用されている。このような成膜装置では度重なる成膜によって微粒子、パーティクル、複精製物などが真空容器内壁に付着し、いずれは剥離して汚染物となる。これによって基材への異物混入による欠陥、または真空容器内壁の吸着ガス増加による真空度の低下など好ましくない影響が現れるため、定期的なクリーニングが必要不可欠である。
【０００３】
現在一般的には２種類の方法にてクリーニングが行われている。第１にバッチ式装置に代表される機械式クリーニングである。バッチ式装置では装置内の主要部を防着板で覆い、定期的に取り外してサンドブラストなどを用いて防着板に付着した汚染物を除去する。第２にロードロック式装置に代表されるプラズマクリーニング方式である。この方式では、バッチ式装置と異なり大気開放は行えないので、防着板に電圧を印加して電極として作用させプラズマによってクリーニングを行う。（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２７２９７９号公報（第５頁、第１図、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のクリーニング方では２つ以上のプラズマ源を用いて薄膜を積層させる場合に真空容器内壁に、同じく積層物が堆積するので、異種薄膜の間で界面が発生する。真空容器内壁に堆積する粒子のエネルギーは基材に堆積する粒子よりも低いので、比較的界面での結合力は弱くなる。したがって、１種の薄膜が堆積する場合に比較して汚染物が発生しやすくなる。また、物質によっては物理的エッチングよりも、化学的エッチングの方が効率が良い場合があるため必ずしも単一的な方法で防着板をクリーニングする方法が効率的ではない。
【０００６】
そこで、本発明は上述の課題を鑑みて検討されたものであり、堆積物の落下を軽減し、効率よく防着板をプラズマクリーニングできる方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明では、２種以上存在するプラズマ源のそれぞれの開口を有する防着板で覆う。開口部にはシャッターが設けられ、プラズマ源の駆動状態に応じて開閉される。これにより、それぞれの防着板には対応するプラズマ源にて発生する粒子のみが付着し、異種物質が積層されることがない。これにより、落下する異物が減少して欠陥率が減少する。更に防着板には１種の物質のみ堆積するので、その物質に適したエッチングガスを用いることで効率的にプラズマクリーニングを行える効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、各防着板には積層膜が付着せず、異物の発生を抑える作用を有する。請求項２に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、防着板を電極としてプラズマクリーニングすることで、真空容器内部を真空に保ったまま防着板を清浄にすることができ、メンテナンスの効率を向上する作用を有する。請求項３に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、炭化物及び、水素または酸素に反応しやすい汚染物を効率的に除去できる作用を有する。請求項４に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、金属または金属化合物を効率的に除去できる作用を有する。請求項５に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、一方の防着板に酸素または水素で効率的に除去できる物質が付着し、他方の防着板に金属または金属化合物が付着した場合に両方を同時に効率的に除去できる作用を有する。請求項６に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、導電性膜、絶縁性膜のいずれが付着しても、適した電源を使用することで防着板に付着した異物を効率的に除去できる作用を有する。請求項７に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、全ての防着板を同時に除去することでメンテナンスの効率を上げる作用を有する。請求項８に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、防着板に付着する物質毎に異なる頻度でクリーニングを実施することで、効率的にクリーニングを行う作用を有する。請求項９に記載の発明は、エラー！  リンクが正しくありません。であって、防着板に付着している物資に適したガスでクリーニングを行うことで効率的に異物を除去できる作用を有する。
【０００９】
（実施の形態１）
以下に、本発明の請求項１に記載された実施の形態について図１及び図２を用いて説明する。図１は従来の成膜装置を示している。真空容器１内部に、基材電極２と絶縁ガラス７を介して設置される防着板を有している。前記基材電極２と、真空容器２の要部を覆う防着板３はスイッチング手段４を介して高周波電源６または接地部に接続される。不図示のガス供給手段と排気手段によって、真空容器１内部に供給される原料ガスを前記基材電極２にＲＦ電圧を供給（スイッチング手段４においてＡ’―Ｃ、Ａ−Ｂが接続）して原料ガスをプラズマ化し、基材電極にイオン化した原料ガスを堆積する構成となっている。ＲＦ電圧によってプラズマ化したガスは、基材電極２に堆積するだけでなく防着板３にも付着する。この付着する異物は、ガス供給手段より不活性ガスまたは水素、酸素などのエッチングガスを供給し、防着板３に高周波電圧を供給（スイッチング手段４においてＡ’−Ｂ’、Ａ―Ｃが接続）して、これを電極としてプラズマを発生させることで防着板３の表面に付着した異物を除去し、異物によるコンタミの発生を抑える作用を有している。
【００１０】
図２に示される本発明の装置は、真空容器１の内部に基材電極２及びスパッタターゲット１０と直流電源９で構成される蒸発源を有している。更に、基材電極２を覆うように防着板▲１▼１１と蒸発源を覆うように防着板▲２▼１２が絶縁ガラスを介してそれぞれ設置されている。それぞれの防着板には、基材電極２とスパッタターゲット１０の中心軸上に開口を有しており、その開口部にはシャッター８が設置される。スパッタターゲット１０を蒸発させ、基材電極２上にスパッタ動作によって成膜を行う際にはシャッター８は開いている。スパッタ粒子は開口部から飛び出すのみなので、不要なスパッタ粒子は防着板▲２▼１２と基材電極２に付着するのみで防着板▲１▼１１には付着しない。基材電極２に高周波電圧を印加してＣＶＤ動作によって基材電極２上に成膜を行う際にはシャッター８を閉じる。シャッター８は閉じられているので、開口部からＣＶＤ成膜時の不要な粒子が防着板▲２▼１２およびスパッタターゲット１０には付着せず、防着板▲１▼１１にのみ付着する。それぞれの防着板には同じ材質の薄膜のみが堆積し、異種材質による界面を作らない。よって図２に示されるような２つ以上のプラズマ源を有し、基材２上に２種以上の材質を堆積して形成する場合には、防着板での異物の剥離が発生しにくくコンタミに対して好適な作用を有している。
【００１１】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の請求項２〜９に記載された発明の実施の形態について図３を用いて説明する。図３の装置は真空容器１内部に基材電極２に高周波電源６に接続されたＣＶＤ型プラズマ源と、直流電源９に接続されたスパッタターゲット１０を有するＰＶＤ型のプラズマ源の２つのプラズマ源を有する装置である。基材電極２とスパッタターゲット１０をそれぞれ覆うように防着板１１，１２が設けられ、２つのプラズマ源を結ぶ中心軸上には開口を有しており、その開口部にはシャッターが設置されている。防着板１１、１２はスイッチング手段４を介してパルス電源１３に接続されており、各々の防着板に成膜によって付着する異物を防着板を電極としてプラズマを発生させ、その表面をエッチングすることで異物を除去する。
【００１２】
防着板１１，１２をエッチングするためのエッチングガスは付着している異物の材質によってエッチングレートが異なり、特に炭素が防着板に付着している場合は不活性ガスよりも酸素または水素の方がエッチングレートが良い。また、金属やセラミックが防着板に付着している場合は酸素および水素ではエッチング効率が悪く不活性ガスを用いる方がエッチングレートが良く効率的に異物を除去できる。
【００１３】
このように、金属と炭素ではエッチングで用いるガスが異なるばかり出なく、炭素は一般的に金属よりも温度差によって内部応力が発生しやすく、その影響で自己崩壊を起こし膜が剥離しやすい傾向にある。したがって、炭素が付着する側の防着板は、金属が付着するものよりもコンタミを抑えるためには頻繁にクリーニングする必要があり、防着板のそれぞれでクリーニングのサイクルを変えてそれぞれ独立に行う方が効率的である。
【００１４】
また、金属が付着した防着板と、炭素が付着した防着板を同じタイミングでクリーニングする必要が生じた際には、酸素または水素と不活性ガスを混合した混合ガスを用いたクリーニングであれば両者を効率的に除去することが可能である。
【００１５】
なお、以上の実施の形態では、２つのプラズマ源を用いた例で説明したが、それ以上のプラズマ源を用いた場合、またはＰＶＤ側のプラズマ源としてスパッタではなく、熱フィラメント、イオンビームなどを用いたＰＶＤ方においても同様に実施が可能である。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００１７】
（実施例１）
本発明の成膜装置の構成を図２を用いて説明する。図２は硬質炭素膜の成膜装置に適用した例であり、基材電極２上に中間層を形成するためのスパッタターゲット１０と直流電源９で構成している蒸発源と、不図示のガス供給手段と排気手段より供給される炭化水素ガスをプラズマ状態に励起し基材電極２上に硬質炭素膜を形成する高周波電源６で構成するプラズマ源の２つのプラズマ源を有している。それぞれのプラズマ源を覆うように防着板１１と１２がセラミックや石英ガラスなどの絶縁素子で保持されて接地されている。真空容器１の内部に設置されている基材電極２とスパッタターゲット１０の中心軸を結んだ線上において防着板１１と１２は開口部を有している。開口部の大きさは不要な粒子の通過を低減するために必要最低限の大きさがあればよく、好ましくは基材電極の同じ大きさであればよいが、これに限るものではない。真空容器１内部には、ガス供給のための供給口、電力供給部、排気口、基材搬入口などがあり、これらは防着板１１と１２で覆われていない。前記開口部にはシャッター８が配されており、シャッター８を閉じることで開口部を塞いで前記蒸発源側と前記高周波プラズマ源側の空間を実質的に分離することができる。このシャッター８はスイッチング素子を介して高周波電源に接続されており、電気的に装置内壁と接続分離が可能である。
【００１８】
次に成膜のシーケンスを説明する。スパッタターゲット１０としてここではチタンを用いるが４，５，６族元素またはＳｉであればいずれを用いても良い。基材電極２が設置された後、真空容器１の内部を真空排気し、一定の真空度に達した後、シャッター８を閉じて不活性ガスを導入して高周波電源６を駆動してプラズマを発生させ、基材電極２の表面をイオンボンバードメントを行う。所定量のイオンボンバードメントが完了した後に、高周波電力６の供給を停止し不活性ガスの供給を行ったままで真空容器１内部の圧力を調整し、直流電源９を駆動してスパッタターゲット１０のプレスパッタを実施する。プレスパッタが完了した後にシャッター８を開放して、基材電極２にチタンのスパッタ成膜を行う。このときに防着板１１，１２は開口部を有しているので、これを通過した粒子のみが基材電極２のみに成膜され、残りの不要な粒子は防着板１１に付着し、防着板１２には付着しない。スパッタ成膜が終了した後、不活性ガスの供給を停止し、シャッター８を閉じて炭化水素ガスを供給して真空容器１の圧力を調整する。しかる後に、高周波電源６を駆動させ炭化水素プラズマを発生させプラズマＣＶＤによってチタンの中間層が形成された基材電極２の上に硬質炭素膜を形成する。このときにシャッター８は閉じているので、炭化水素粒子は防着板１２に付着し、防着板１１には付着しない。したがってこの硬質炭素膜の成膜のプロセスでは防着板１１にはチタンが付着し、防着板１２には炭素が付着していることとなる。これによってそれぞれの板には単一の材質のみが付着し、異種物質の界面が発生せず、付着物が剥離しにくいために防着板のメンテナンスサイクルを長期化でき装置の稼働率を上げることが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、防着板に付着する異物の剥離が発生しにくくメンテナンスのサイクルを長期化でき、また効率的に防着板をプラズマクリーニングすることが可能という有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の成膜装置を示す図
【図２】本発明における一実施の形態の成膜装置を示す図
【図３】本発明の別の実施の形態の成膜装置を示す図
【符号の説明】
１  真空容器
２  基材電極
３  防着板
４  スイッチング手段
５  マッチングボックス
６  高周波電源
７  絶縁ガラス
８  シャッター
９  直流電源
１０  スパッタターゲット
１１  防着板
１２  防着板
１３  パルス電源
１４  スイッチング手段
１５  スイッチング手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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