(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、該真空槽内に配置された防着容器とを有し、前記防着容器内に基板を配置し、該基板を真空雰囲気中で処理する真空処理装置であって、
前記防着容器は、上部防着容器と下部防着容器とから成り、
前記上部防着容器は、前記真空槽と同電位の上部外側容器と、該上部外側容器内に配置され、フローティング電位の上部内側容器とを有し、
前記下部防着容器は、前記真空槽と同電位の下部外側容器と、該下部外側容器内に配置され、フローティング電位の下部内側容器とを有し、
上部外側容器の下端は、内側に折れ曲がって前記上部内側容器の下端に面し、下部内側容器の上端は外側に折れ曲がって前記下部外側容器の上端と対面し、
前記上部外側容器と前記上部内側容器の間と、前記下部外側容器と前記下部内側容器の間と、前記下部外側容器と前記上部内側容器との間は、それぞれ０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の距離で離間され、
前記防着容器の内側にプラズマが形成されることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記外側容器と前記内側容器の間には絶縁物が充填されていることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空処理装置にかかり、特に、異常放電を防止した真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３を参照し、符号１３０はスパッタリング装置であり、真空槽１３１を有している。該真空槽１３１は、底板１２２と、底板１２２上に配置された筒状のチャンバー本体１２０と、チャンバー本体１２０の蓋となる天板１０７とで構成されている。
【０００３】
天板１０７には、絶縁部材１２６を介して、バッキングプレート１０３が配置されており、該バッキングプレート１０３の底板１２２に対向する面上には、誘電体から成るターゲット１０１が固定されている。ターゲット１０１の周囲には、ターゲット１０１の構成材料の一成分から成るシールドリング１０２が配置されている。
【０００４】
底板１２２上には、ランプユニット１１８が配置されており、該ランプユニット１１８上には、プラテン１１６が載せられている。ランプユニット１１８の周囲には、アースブロック１１５が配置されており、更に、その周囲には、防着リング１１４が配置されている。
【０００５】
上記の底板１２２と、アースブロック１１５と、天板１０７と、防着リング１１４とは、接地電位に置かれている。他方、バッキングプレート１０３は、絶縁部材１２６によって天板１０７とは絶縁されている。そして、そのバッキングプレート１０３は、真空槽１３１外に配置された電源に接続されており、所望の電圧(ＤＣ電圧とＲＦ電圧)を印加できるように構成されている。
【０００６】
バッキングプレート１０３裏面側には磁気回路１０４が配置されており、真空雰囲気中でプラテン１１６上に成膜対象の基板１１７を載置し、真空槽１３１内にスパッタリングガスを導入し、磁気回路１０４を回転させながらバッキングプレート１０３に交流電圧を印加すると、バッキングプレート１０３がカソード電極となり、真空槽１３１及びアースブロック１１５がアノード電極となり、その間に放電が誘起され、ターゲット１０１表面がマグネトロンスパッタされる。
【０００７】
このスパッタリング装置１３０内には、防着容器１３２が配置されている。防着容器１３２は、シールド板１０９と、上部防着容器１１０と、下部防着容器１１１とで構成されている。シールド板１０９と、上部及び下部防着容器１１０、１１１は、筒状に形成されており、シールド板１０９は、上部防着容器１１０の内側に配置され、上記ターゲット１０１及びシールドリング１０２が、シールド板１０９の内側に収容されている。
【０００８】
底板１２２には、絶縁碍子１４０を介して昇降ロッド１１３が挿通されており、その上端部には接地台座１１２が配置されている。下部防着容器１１１は、その接地台座１１２上に取り付けられており、昇降ロッド１１３を下方に移動させた状態では、下部防着容器１１１は、若干のオーバーラップを介して上部防着容器１１０の下方に位置するようにされている。その状態では、プラテン１１６及びその上に載置された基板１１７は、下部防着容器１１１内に収容されるようになっている。
【０００９】
プラテン１１６上に載置された基板１１７は、ターゲット１０１に対向するようになっている。ターゲット１０１がスパッタリングされると、スパッタリング粒子は基板１１７表面に到達し、誘電体から成る薄膜が形成される。このとき、基板１１７方向に飛行しないスパッタリング粒子は、防着容器１３２内壁に付着し、真空槽１３１内壁には付着しないようになっている。従って、ある程度薄膜が付着したら、新しい防着容器１３２と交換することで、真空槽１３１内にパーティクルが発生しないようになっている。
【００１０】
上述のシールド板１０９と、上部防着容器１１０は、アースとは絶縁されたガスリング１０８を介して天板１０７に固定されており、また、下部防着容器１１１は、接地台座１１２上に配置されており、シールド板１０９と上部及び下部防着容器１１０、１１１は、電源や真空槽１３１とは接続されておらず、フローティング電位におかれている。これは付着した膜がプラズマダメージによりパーティクルになるのを防止するためである。
【００１１】
この状態では、防着容器１３２及び防着リング１１４によりターゲット１０１を含む放電空間が囲まれているため、バッキングプレート１０３に電圧を印加しても、防着容器１３２と真空槽１３１との間には放電は発生しないはずであるが、バッキングプレート１０３へ大きな電圧を印加した場合は、防着容器１３２の外部に漏れ出た高速粒子等がトリガとなり、防着容器１３２を介し、防着容器１３２と真空槽１３１との間に(異常)放電が発生してしまう。また、この時真空槽１３１の表面には、アーキング(異常放電)が生じ易い。
【００１２】
上記のような異常放電が発生すると、基板１１７上の成膜速度が変化したり、形成される薄膜中にパーティクルが混入したり、真空槽内面を傷つけたりする原因となるため、対策が望まれている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、防着容器外部に(異常)放電が発生しない真空処理装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽と、該真空槽内に配置された防着容器とを有し、前記防着容器内に基板を配置し、該基板を真空雰囲気中で処理する真空処理装置であって、前記防着容器は、上部防着容器と下部防着容器とから成り、前記上部防着容器は、前記真空槽と同電位の上部外側容器と、該上部外側容器内に配置され、フローティング電位の上部内側容器とを有し、前記下部防着容器は、前記真空槽と同電位の下部外側容器と、該下部外側容器内に配置され、フローティング電位の下部内側容器とを有し、上部外側容器の下端は、内側に折れ曲がって前記上部内側容器の下端に面し、下部内側容器の上端は外側に折れ曲がって前記下部外側容器の上端と対面し、前記上部外側容器と前記上部内側容器の間と、前記下部外側容器と前記下部内側容器の間と、前記下部外側容器と前記上部内側容器との間は、それぞれ０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の距離で離間され、前記防着容器の内側にプラズマが形成されることを特徴とするスパッタリング装置。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のスパッタリング装置であって、前記外側容器と前記内側容器の間には絶縁物が充填されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明は上記のように構成されており、内部に防着容器が配置された真空槽を有している。真空槽に薄膜が付着した場合には、パーティクルの原因となるが、この防着容器内に基板を配置し、成膜処理を行うと、薄膜は防着容器の内壁に付着しても、真空槽の内壁には付着しない。防着容器を着脱自在に構成しておき、薄膜がある程度付着すると交換又は洗浄するようにすれば、パーティクルのない環境で真空処理を行うことができる。
【００１６】
この防着容器は外側容器と内側容器とに分離されており、電気的に互いに絶縁されている。外側容器と内側容器の間を近接させておく(真空雰囲気中で、通常の成膜処理に用いる電圧では放電が生じない程度まで近接させておく)と、容器間では放電は生じない。
【００１７】
外側容器を真空槽と同電位におき、内側容器をフローティング電位においた場合、内側容器はプラズマ電位に近い電位になるが、外側容器と内側容器の間では放電は発生しないため、内側容器表面がアース電位に近くなって表面がプラズマによりダメージを受けることによるパーティクルの発生や、防着容器外側での(異常)放電が防止される。
なお、外側容器と内側容器の間には絶縁物を充填してもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１を参照し、符号３０は、本発明の一実施形態の真空装置(スパッタリング装置)を示している。この真空装置３０は、底板２２と、チャンバー本体２０と、天板７とで構成された真空槽３１を有している。
【００１９】
チャンバー本体２０は角形に近い形の筒状にされており、底板２２上に配置されている。チャンバー本体２０の上端部には、天板７及びシートフランジ４１とが配置されている。
【００２０】
シートフランジ４１には、絶縁部材２６を介して、銅製のバッキングプレート３が配置されており、該バッキングプレート３のチャンバー本体２０側の面上には、誘電体から成るターゲット１が固定されている(誘電体から成るターゲットには、ＳＴＯ、ＢＳＴ、ＰＺＴ、ＳＢＴ、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3等がある)。
【００２１】
ターゲット１の周囲には、ターゲット１を構成する材料から成るシールドリング２が配置されている。
【００２２】
底板２２上には、ランプユニット１８が配置されており、該ランプユニット１８上には、プラテン１６が載せられている。ランプユニット１８は、図示しない電源に接続されており、プラテン１６上に載置された基板１７を裏面から加熱できるように構成されている。
【００２３】
ランプユニット１８の周囲には、アルミニウム合金から成るアースブロック１５が配置されており、更に、その外側には、防着リング１４が配置されている。
【００２４】
バッキングプレート３は、真空槽３１外に配置されたＤＣ電源及びＲＦ電源に接続されている。底板２２と、アースブロック１５と、天板７と、シートフランジ４１と、防着リング１４とは、接地電位に置かれている。他方、バッキングプレート３は、絶縁部材２６及びシートフランジ４１を介して天板７に取り付けられている。従って、バッキングプレート３は、天板７とは絶縁されており、所望電圧(ＤＣ電圧、ＲＦ電圧、ＤＣ電圧にＲＦ電圧を重畳した電圧)が印加できるように構成されている。
【００２５】
真空槽３１内を真空雰囲気にし、プラテン１６上に成膜対象の基板１７を載置し、真空槽３１内にスパッタリングガスを導入し、バッキングプレート３をカソード電極としてＲＦ電圧を印加すると、真空槽３１及びアースブロック１５及び防着リング１４がアノード電極となり、ターゲット１表面がスパッタされる。バッキングプレート３の裏面側には磁気回路４が配置されており、その磁気回路４を回転させるとターゲット１の全表面をマグネトロンスパッタすることができる。
【００２６】
このスパッタリング装置３０では、シールド板９と、上部防着容器１０と、下部防着容器１１とで構成された防着容器３２を有している。シールド板９、上部防着容器１０、下部防着容器１１は、筒状のステンレスで構成されている。
【００２７】
シールド板９は、上部防着容器１０の内側に挿入されており、その状態で、ガスリング８を介して天板７に固定されている。従って、上部防着容器１０及びシールド板９は、真空槽３１内の上方に配置されている。
【００２８】
特に、シールド板９は、シールドリング２側面に近接配置されており、シールドリング２の周囲及び表面を覆うようにされている。
【００２９】
底板２２には、絶縁碍子４０を介して昇降ロッド１３が挿通されており、その上端部には接地台座１２が設けられている。下部防着容器１１は、その接地台座１２上に取り付けられており、従って、下部防着容器１１は、真空槽３１内の下方位置の上部防着容器１０の内側に配置されている。
【００３０】
昇降ロッド１３は、昇降移動可能に構成されており、接地台座１２を昇降移動させることで、下部防着容器１１を上部防着容器１０の内側で昇降移動させられるようになっている。
【００３１】
接地台座１２を降下させ、下部防着板１１を下方に移動させた状態では、プラテン１６と、プラテン１６上に載置された基板１７は、下部防着板１１内部に収容されるようになっている。このとき、下部防着容器１１の上端部が上部防着容器１０の下端部内側に位置し、プラテン１６、基板１７、ターゲット１は、真空槽３１壁面から遮蔽されるように構成されている。
【００３２】
他方、接地台座１２を上方に移動させ、下部防着板１１を持ち上げたときには、プラテン１６周囲から下部防着板１１が取り除かれ、プラテン１６の横方向から基板１７を搬出入できるように構成されている。
【００３３】
上部防着容器１０と下部防着容器１１とは、それぞれ二重構造になっており、それぞれ外側容器１０1、１１1と、該外側容器１０1、１１1の内側に近接配置された内側容器１０2、１１2とで構成されている。
【００３４】
図２に、上部防着容器１０と下部防着容器１１の拡大図を示す。
上部防着容器１０の外側容器１０1と内側容器１０2は、互いに絶縁された状態で、絶縁性のガスリング８に取り付けられている。外側容器１０1は、ガスリング８に沿って外側に延び、組立時に天板７と接触し、アース電位となるように構成されている。
【００３５】
他方、接地台座１２には、下部防着容器１１の外側容器１１1が取り付けられており、下部防着容器１１の内側容器１１2は、絶縁物１９を介して外側容器１１1に取り付けられている。従って、下部防着容器１１の外側及び内側容器１１1、１１2は接地台座１２の昇降移動に伴って一緒に昇降移動するようになっている。
【００３６】
このように、防着容器３２の外側容器１０1、１１1と内側容器１０2、１１2との間は電気的に絶縁されており、この防着容器３２では、外側容器１０1、１１1は接地電位に置かれ、内側容器１０2、１１2はフローティング電位に置かれている。
【００３７】
スパッタガスは、ガスリング８内に流路を持ち、これと内側容器１０2とを貫通する穴を通って真空槽３１内へ導入される。ガスリング８へは、これの取付時に外側よりチャンバー本体２０を貫通し、絶縁物を介して天板７を貫通し、ガスリング８と接触し、シールするように設けられたパイプを介してガスが供給される。
【００３８】
また、外側容器１０1、１１1と内側容器１０2、１１2の間は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の距離、望ましくは約１ｍｍの距離だけ離間されている。この間隔では、０．４Ｐａ程度の真空雰囲気中(スパッタリング雰囲気中)で、１８００Ｖ程度の電位差があった場合でも、外側容器１０1、１１1と内側容器１０2、１１2間では放電が発生することがない。従って、バッキングプレート３にＲＦ電圧を印加し、ターゲット１をスパッタリングする際に、フローティング電位におかれている内側容器１０2、１１2がバッキングプレート３と同電位になった場合でも、外側容器１０1、１１1と内側容器１０2、１１2の間には放電は発生しない。
【００３９】
また、上記防着容器３２では、下部防着容器１１の外側容器１１2は、上部防着板１０の内側容器１０1に面しているが、その間の距離も約０．５〜５．０ｍｍになるように設定されている。この距離では、スパッタリングの際に、下部防着板１１の外側容器１１2と、上部防着板１０の内側容器１０1との間に放電が生じない。
【００４０】
更に、外側容器１０1、１１1は真空槽３１と同電位であり、外側容器１０1、１１1と真空槽３１の間には放電が生じることはないから、結局、この防着容器３２の外側では(異常)放電が生じることがない。
【００４１】
また、上部及び下部防着板１０、１１が近接しているので、スパッタリングの際にプラズマが防着容器３１外に漏出しない。
【００４２】
なお、上記の防着容器３２では、外側容器１０1、１１1と内側容器１０2、１１2の間は離間されていたが、絶縁物で充填してもよい。また防着容器３２の表面には付着膜が剥離しにくい処理(ブラスティングや溶射等の表面積拡大処理)を行ってもよい。
【００４３】
ターゲットも導電体のものでもよく、反応性ガスを添加したリアクティブスパッタでもよい。
【００４４】
上記真空処理装置３０はスパッタリング装置であったが、本発明はそれに限定されるものではなく、ＣＶＤ装置等の成膜装置やエッチング装置等の真空処理装置に広く適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
外側容器と内側容器の間が放電せず、外側容器がアース電位なので、防着容器外部で放電が生じることがない。内側容器はフローティングなので、付着膜へのプラズマダメージが緩和され、パーティクルの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空処理装置の概略構成図
【図２】防着容器の部分拡大図
【図３】従来技術の真空処理装置を説明するための図
【符号の説明】
３０‥‥真空処理装置
３１‥‥真空槽
３２‥‥防着容器
１０1、１１1‥‥外側容器
１０2、１１2‥‥内側容器
【図１】
0004450472.tif 000002
【図２】
0004450472.tif 000003
【図３】
0004450472.tif 000004