(57)【要約】【課題】成膜中の薄膜にパーティクルが混入するのを防ぐ。【解決手段】イオンビーム源３から発生されたイオンビームＢをスパッタターゲット２に向かって放射し、基板Ｗに向かって成膜粒子を発生させる。真空チャンバ１の内に浮遊するパーティクルＰを捕捉するため、真空チャンバ１の内壁に、基板Ｗから遠ざかる方向に傾斜した庇形状の平行板状突起４ａを有する防着板４を設ける。防着板４に飛来したパーティクルＰの一部は庇形状内で繰り返し反射されて減速し、防着板４の庇形状に取り込まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気される真空チャンバと、前記真空チャンバ内に基板を保持する基板保持手段と、前記基板に向かって成膜粒子を発生させる成膜粒子発生手段と、前記真空チャンバの内壁に配設された防着板とを有し、前記防着板が、前記真空チャンバの前記内壁に沿って配設された本体部と、前記基板から遠ざかる方向に傾斜して突出する庇形状の平行板状突起を備えていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
防着板の庇形状の平行板状突起の奥行きおよび間隔が、それぞれ５〜３０ｍｍ、前記防着板の本体部に対する傾斜角度が３０〜７０度であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス、磁気ディスク、光ディスク、薄膜磁気ヘッド、液晶パネル等に用いられる機能性薄膜や、各種光学機器の光学薄膜などを製造するための成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着等によって薄膜を製造する成膜装置においては、成膜中に薄膜へパーティクルが混入すると、著しい薄膜性能の低下を招くおそれがある。例えば、半導体デバイスの場合、パーティクルの混入によって回路配線が断線したり、隣接する配線と短絡することによって、デバイス不良を引き起こす。このようなパーティクルに起因した不良はデバイス不良全体の５０％以上を占めると推定されている。また、半導体露光装置に搭載される光学系の光学素子等に用いる光学薄膜においては、パーティクル混入が光散乱の原因となり、光学性能を著しく低下させる。
【０００３】
このような問題に対して従来の成膜装置では、例えば特開平１１−３４０１４３号公報に記載されているように、成膜室内の防着治具の表面にアルミニウムパウダーなどを溶射して凹凸形状を持たせることによって、防着治具へ付着する成膜生成物の密着力を向上させ、また直線的な鋭利部を排除することにより膜応力を分散させることによって、防着治具に付着した成膜生成物の剥離によるパーティクルの発生を抑制している。
【特許文献１】特開平１１−３４０１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようにパーティクルの発生を抑制する防着治具を有する成膜装置においても、成膜生成物が堆積してゆきある時点で部分的に防着治具表面から剥離することによってパーティクルが発生し、薄膜中へ混入するのを完全に防止することはできない。特にイオンビームスパッタ法においては、成膜生成物の部分的剥離などによって発生したパーティクルがイオンビームに巻き込まれると、イオンビームの運動量によってパーティクルが１０〜３０ｍ／ｓに加速され、周囲の壁に１０〜２０回衝突する間に成膜中の基板に到達し、膜中混入物となってしまうという問題があった。こうして膜中に取り込まれたパーティクルは薄膜の性能を低下させる要因の一つとなる。
【０００５】
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、成膜中の基板に到達するパーティクルを効果的に低減し、パーティクルが膜中に混入することによる膜性能の低下を抑制して高品質な薄膜を成膜することのできる成膜装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の成膜装置は、真空排気される真空チャンバと、前記真空チャンバ内に基板を保持する基板保持手段と、前記基板に向かって成膜粒子を発生させる成膜粒子発生手段と、前記真空チャンバの内壁に配設された防着板とを有し、前記防着板が、前記真空チャンバの前記内壁に沿って配設された本体部と、前記基板から遠ざかる方向に傾斜して突出する庇形状の平行板状突起を備えていることを特徴とする。
【０００７】
防着板の庇形状の平行板状突起の奥行きおよび間隔が、それぞれ５〜３０ｍｍ、前記防着板の本体部に対する傾斜角度が３０〜７０度であるとよい。
【発明の効果】
【０００８】
真空チャンバの内壁に飛来する成膜生成物やパーティクルを捕捉するために、内壁の少なくとも一部に防着板が設けられる。防着板は、飛来するパーティクルが基板方向へ反射されないように、基板から遠ざかる方向へ傾斜した庇形状の平行板状突起を有する。防着板に飛来したパーティクルの多くは、平行板状突起によって、基板に向かう成膜粒子と逆方向に反射され、また、パーティクルの一部は、庇形状の空間内で繰り返し反射されて減速し、防着板内に取り込まれる。
【０００９】
このように、減速したパーティクルを防着板に捕捉するものであるため、防着板に堆積した成膜生成物等がパーティクルの飛来によって剥離し、新たなパーティクルが発生するのを効果的に防ぎ、真空チャンバ内の異物であるパーティクルの数を大幅に低減できる。
【００１０】
イオンビームスパッタ法等によって高機能な薄膜を成膜する成膜装置において、真空チャンバ内のパーティクルの数を低減することで、成膜中の薄膜にパーティクルが混入することによる膜性能の劣化を防ぎ、高性能な機能性薄膜や光学薄膜を安定して製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１の（ａ）に示すように、真空チャンバ１内には、成膜粒子発生手段であるスパッタターゲット２に対向して基板Ｗを保持する基板保持手段であるホルダが配設され、イオンビーム源３はイオンビームＢをスパッタターゲット２に向かって放射する。
【００１２】
真空チャンバ１内において、その発生を完全には防止できないパーティクルＰが真空チャンバ１の内壁に衝突する際に基板Ｗの方向に運動量を持たないように、真空チャンバ１の内壁の少なくとも一部に防着板４を設ける。防着板４は、図１の（ａ）に破線で示す部位Ａを同図の（ｂ）に拡大して示すように、真空チャンバ１の内壁に沿った平板状の本体部と、この本体部から突出する多数の平行板状突起４ａを有し、各平行板状突起４ａを基板Ｗに向かう方向と逆方向に傾斜した庇形状にすることによって、スパッタターゲット２から真空チャンバ１の内壁に飛来する成膜生成物を捕捉し、反対側の内壁等から防着板４に向かって飛来するパーティクルＰを、基板Ｗから遠ざかる方向に跳ね返すことができる。そして、多くのパーティクルＰが防着板４の庇形状の空間内で複数回反跳することによって次第にその運動量を失い、最終的に防着板４の庇形状内で停止する。
【００１３】
このようにして、成膜中の膜へのパーティクルＰの混入を抑制した状態で成膜することができるため、すぐれた膜性能を有する半導体デバイスや光学素子用の薄膜を安定して製造することが可能となる。
【００１４】
防着板４の平行板状突起４ａは、図１の（ｂ）に示すように、隣接する庇形状が均一に離間しており、飛来するパーティクルＰが少なくとも１回衝突し、防着板４の表面近傍から脱出する際には基板Ｗから遠ざかる方向の運動量を持つように設計される。
【００１５】
また、成膜装置のメンテナンスの際に防着板４に付着した成膜生成物等を完全に除去し新たなパーティクルＰの発生を防ぐために、防着板４の平行板状突起４ａは単純な板状の庇形状であり、かつ小さすぎないほうが好ましい。
【００１６】
具体的には図２に示すように、それぞれ奥行きＤ＝５〜３０ｍｍの板状の多数の平行板状突起４ａが防着板４の本体部の表面に対して傾斜角度θ＝３０〜７０度、好ましくはθ＝６０度で基板Ｗに向かう方向と逆方向に傾斜した状態で突出し、奥行きＤの長さと同程度、もしくはそれ以下の間隔で平行に配列された構成が望ましい。
【実施例１】
【００１７】
図１に示す成膜装置（イオンビームスパッタ装置）において、庇形状を持たない平面防着板を用いた場合と庇形状の平行板状突起４ａを有する防着板４を用いた場合の、膜中に取り込まれたパーティクル数の比較を行った。図１に示すイオンビーム源３より放射されるイオンビームＢによりスパッタターゲット２をスパッタし、基板Ｗであるウエハの表面に薄膜を形成した。成膜中、成膜装置内はターボ分子ポンプにより２×１０-2Ｐａまで減圧されている。イオンビーム源３とスパッタターゲット２の間は５００ｍｍ、スパッタターゲット２と基板Ｗの間は５００ｍｍ、真空チャンバ１の内壁の防着板４とスパッタターゲット２の側面との距離は１００ｍｍである。防着板４は、幅３０ｍｍの平行板状突起が垂直に２０ｍｍ間隔で並んでいる庇形状防着板である。この庇形状防着板と、突起物のない平面防着板を使用した場合を、高倍率顕微鏡を用いて膜中に取り込まれたパーティクルの数で比較したところ、図３のグラフＢ0 で示すように、平面防着板使用の場合はウエハ当たり平均２１７個のパーティクルが見られたが、平行板状突起を持つ庇形状防着板を使用すると、グラフＢ1 で示すように１／４以下に低減できることが分かった。
【００１８】
防着板に平行板状突起からなる庇形状を持たせることによって、防着板に衝突した際に基板方向への運動量を持つパーティクルの減少、もしくは庇形状に複数回衝突することによってパーティクルが防着板表面で停止する効果により、膜中に取り込まれるパーティクル数が抑制されることが確められた。
【００１９】
また、防着板の平行板状突起を、基板と逆方向に４５度傾けた庇形状にして成膜中のパーティクルの測定を行ったところ、図４に示すように、ウエハ１個当たり平均６７個であった。同様に庇形状の傾斜角度を防着板表面に対し６０度にすると、ウエハ１個当たり平均４８個、３０度にするとウエハ１個当たり平均７０個、７５度にすると平均１１７個であった。このように庇形状の傾斜角度によって膜中に取り込まれるパーティクル数の抑制効果は異なる。特に、防着板表面に対して６０度の傾斜角度を持つときには、平面防着板を使用した場合の１／４以下に抑えることができた。
【００２０】
このイオンビームスパッタ装置によって軟Ｘ線用多層膜ミラーを作成し、反射率測定を行った結果を図５に示す。成膜条件は同じであるが、庇形状を持たない平面防着板と、６０度の傾斜角度を持つ庇形状防着板を用いて成膜を行った場合の反射率の分光特性を、それぞれ破線および実線のグラフで示す。庇形状防着板を用いた場合のほうが平面防着板よりも２％程度反射率が高いことが分かる。これは上記の実施例で確認したように膜中パーティクル数が減少したことにより光散乱が抑制されたためである。
【００２１】
このように、防着板に例えば６０度の傾斜角度を持つ庇形状の平行板状突起を配設することによって、薄膜中に取り込まれるパーティクル数が効果的に抑制され、薄膜の欠陥を減少させ、高性能な薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施の形態によるイオンビームスパッタ成膜装置を示すもので、（ａ）はその内部を示す模式図、（ｂ）は防着板の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図２】図１の防着板の一部分を示すもので、（ａ）はその部分斜視図、（ｂ）は庇形状を説明する説明図である。
【図３】一実施例によるパーティクル混入量を従来例と比較するグラフである。
【図４】防着板の庇形状の傾斜角度とパーティクル混入量の関係を示すグラフである。
【図５】一実施例による多層膜ミラーの反射率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
１    真空チャンバ
２    スパッタターゲット
３    イオンビーム源
４    防着板
４ａ    平行板状突起
【図１】
2005154794.tif 000003
【図２】
2005154794.tif 000004
【図３】
2005154794.tif 000005
【図４】
2005154794.tif 000006
【図５】
2005154794.tif 000007