(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッキングプレートに固定して真空チャンバ内部の成膜室に配設された成膜材料のターゲットと、
前記真空チャンバの端面と前記バッキングプレートとの間に介設されて、前記両者間を電気絶縁し、且つ真空シールしながら前記バッキングプレートを支持する真空シール絶縁支持機構とを備えてなり、
前記真空シール絶縁支持機構は、
リング状に形成されて前記バッキングプレートを支持するベース部材と、前記ベース部材の外径よりも僅かに大きな内径と前記ベース部材よりも僅かに小さい軸心方向の長さとを有するリング状に形成されて、前記ベース部材の外周を覆うように配置されたシールド部材と、このシールド部材の軸心方向の端面と前記バッキングプレートとの間に介在された弾性シール部材とを有して構成され、
前記ベース部材がセラミックを材料として、且つ前記シールド部材がフッ素系樹脂を材料としてそれぞれ所定の径のリング状に形成されているとともに、前記弾性シール部材としてＯリングを用いて構成されていることを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として電子部品や薄膜磁気ヘッドなどの薄膜デバイスの製造過程におけるガラス基板などの成膜用ワークの表面に薄膜を形成する工程に用いられる成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の用途に用いられている従来の一般的なスパッタリング方式の成膜装置は、それの概略縦断面図を示す図２のような構成になっている。同図において、外体容器の真空チャンバ１は、その側壁に開口した真空排気口（図示せず）を介して真空排気ポンプ（図示せず）に接続されており、真空排気ポンプの駆動によって内部空間である成膜室２が高真空状態に引かれる。この高真空状態となった成膜室２には、図示しないガス導入管を通じてアルゴンガスなどのプロセスガスが導入されて所定の圧力に調整される。成膜室２内の下部に設置されたワーク取付台３上には、成膜対象のガラス基板などからなる成膜用ワーク４が保持される。この成膜用ワーク４に薄膜を形成するための成膜材料（スパッタリング材料）となるターゲット７は、成膜用ワーク４に対し真上で対向する配置で、スパッタ電極８と共に成膜装置のカソードを構成するバッキングプレート９に取り付けられている。
【０００３】
この成膜装置では、成膜室２内のプロセスガス雰囲気中において、ターゲット７に対し電源部（図示せず）からスパッタ電極８およびバッキングプレート９を介して直流電力または高周波電力が印加されることにより、例えばアルゴンプラズマを生成し、高いエネルギを有するイオンをターゲット７に入射させることによって、このターゲット７からスパッタ粒子を弾き出し、そのスパッタ粒子を成膜用ワーク４に堆積させることにより、成膜用ワーク４の表面に薄膜を形成するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記薄膜装置では、真空チャンバ１とバッキングプレート９とがこれらの間に介在されたリング状の電気絶縁材１０により電気絶縁され、且つ電気絶縁材１０の上下両面の保持溝に嵌入されたＯリング１１によって成膜室２の真空シール機能が設けられている。上記電気絶縁材１０としては、フッ素系樹脂（例えば商品名テフロン（登録商標））またはセラミックが用いられている。この電気絶縁材１０は、成膜室２内の真空状態と外部の大気圧との圧力差に起因してバッキングプレート９に作用する圧縮力を直接的に受ける。この電気絶縁材１０が受ける圧縮力は、成膜用ワーク４の形状が大きくなるのに伴ってターゲット７のサイズが大きくなると、それに応じて大きくなり、また、プラズマの発生によって電気絶縁材１０が受ける熱の影響は、ターゲット７のサイズが大きくなって、ターゲット７への供給電力が大きくなるにしたがって大きくなっていく。
【０００５】
しかしながら、電気絶縁材１０がフッ素系樹脂を材料として形成されている場合には、その電気絶縁材１０が上述の圧縮力と熱の影響を受けて経時的に変形してしまうので、電力印加部であるバッキングプレート９と、成膜用ワーク４の成膜箇所を規制するためのマスキング機能を兼ねるアースシールド材１２との相対的な位置関係が変化する。具体的には、バッキングプレート９とアースシールド材１２との間に設定されている電気絶縁用のギャップ１３の幅が小さくなるよう変化する。ギャップ１３の幅が小さくなると、異常放電が発生し易くなり、放電状態が不安定になるという問題が生じる。
【０００６】
一方、電気絶縁材１０がセラミックを材料として形成されている場合には、上述の圧縮力と熱の影響を受けてこの電気絶縁材１０に割れが発生し、成膜室２を確実に真空シールできなくなってしまう。そこで、従来では、セラミックからなる電気絶縁材１０に割れが生じた場合には、電気絶縁材１０を交換しなければならず、その分だけ部品コストが高くつくという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、電気的絶縁および真空シールの両機能を有しながらターゲットを支持するための機構が、安価で、且つ経時的な形状変化の極めて少ない信頼性の高い構成を備えている成膜装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の成膜装置は、バッキングプレートに固定して真空チャンバ内部の成膜室に配設された成膜材料のターゲットと、前記真空チャンバの端面と前記バッキングプレートとの間に介設されて、前記両者間を電気絶縁し、且つ真空シールしながら前記バッキングプレートを支持する真空シール絶縁支持機構とを備えてなり、前記真空シール絶縁支持機構は、リング状に形成されて前記バッキングプレートを支持するベース部材と、前記ベース部材の外径よりも僅かに大きな内径と前記ベース部材よりも僅かに小さい軸心方向の長さとを有するリング状に形成されて、前記ベース部材の外周を覆うように配置されたシールド部材と、このシールド部材の軸心方向の端面と前記バッキングプレートとの間に介在された弾性シール部材とを有して構成され、前記ベース部材がセラミックを材料として、且つ前記シールド部材がフッ素系樹脂を材料としてそれぞれ所定の径のリング状に形成されているとともに、前記弾性シール部材としてＯリングを用いて構成されていることを特徴としている。
【０００９】
この成膜装置では、成膜室を真空シールしながらバッキングプレートを電気絶縁状態で支持するための真空シール絶縁支持機構が、バッキングプレートを支持するためのベース部材と、これの外周に配置された真空シール機能を有するシールド部材との２種の部材で各々の役割を分担するよう構成されている。ベース部材は、比較的弾性の小さい電気絶縁材で形成されているから、圧縮力や熱の影響によって経時的に形状変化することがなく、電力印加部であるバッキングプレートとアースシールド材との相対的な位置関係が常に所定値を確実に維持されるようにバッキングプレートを支持するので、異常放電の発生を防止して安定な放電状態を維持することができる。
【００１０】
一方、シールド部材は、これの内方側に配置されたベース部材により保護されて熱の影響を殆ど受けないだけでなく、ベース部材によって圧縮力を直接的に受けないように軽減され、しかも、軸心方向の長さがベース部材に対し僅かに小さく設定されて、バッキングプレートとの間に生じる小さな空隙部を弾性シール部材で真空シールするようになっているから、作用する圧縮力の殆どが弾性シール部材の弾性変形によって吸収されてしまう。そのため、シールド部材は、比較的弾性の大きい電気絶縁材で形成されているにも拘わらず、圧縮力や熱の影響によって経時的に変形することがなく、長期にわたり真空チャンバとバッキングプレートとの間を確実に真空シールする。したがって、この成膜装置の真空シール絶縁支持機構は、長期にわたり真空チャンバとバッキングプレートとの間の電気的絶縁と真空シール機能とを確実に維持できる信頼性の高いものとなる。
【００１１】
さらに本発明の真空シール絶縁支持機構は、ベース部材がセラミックを材料として、且つシールド部材がフッ素系樹脂（例えば商品名テフロン（登録商標））を材料としてそれぞれ所定の径のリング状に形成されているとともに、弾性シール部材としてＯリングを用いて構成されているので、下記のような特徴がある。
【００１２】
これにより、セラミックからなるベース部材は、圧縮力や熱の影響によって経時的に形状変化することがなく、フッ素系樹脂からなるシールド部材は、自体が有する比較的大きな弾性によって長期にわたり確実に真空シール機能を保持し続ける。また、セラミックからなるベース部材に圧縮力や熱の影響を受けて割れが発生しても、成膜室の真空シール機能は外側のシールド部材が分担しているから、支障が生じない。そのため、セラミックからなるベース部材は、交換する必要がなくなり、部品コストを低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の一実施の形態に係る成膜装置を示す概略縦断面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。同図において、図２と同一若しくは同等のものは同一の符号を付して、その説明を省略する。この成膜装置が図２の従来装置と相違する点は、真空チャンバ１の上端開口部とバッキングプレート９との間に、電気絶縁材１０に代えて、リング状のベース部材１７とこれの外周に覆うように配置されたシールド部材１８とからなる真空シール絶縁支持機構１４が介設されている構成のみである。
【００１４】
上記ベース部材１７は、比較的弾性の小さい電気絶縁性の材料、例えばセラミックによりリング状に形成されて、真空チャンバ１の上端開口面とバッキングプレート９との間に介在されており、アースシールド材１２とバッキングプレート９との間に所定の幅の電気絶縁用のギャップ１３を形成する配置でバッキングプレート９を支持している。
【００１５】
上記シールド部材１８は、比較的弾性の大きい電気絶縁性の材料、例えばフッ素系樹脂（商品名テフロン）によりベース部材１７の外径よりも僅かに大きな内径を有し、且つベース部材１７に対し軸心方向の長さが僅かに小さいリング状に形成されて、ベース部材１７の外周に嵌め込まれている。したがって、シールド部材１８とバッキングプレート９との間には、シールド部材１８の軸心方向の長さがベース部材１７に対し僅かに小さいことにより、（ｂ）に明示するような小さな空隙部１９が存在する。この空隙部１９が存在する真空チャンバ１とバッキングプレート９との間は、シールド部材１８の軸心方向の両端面に形成された保持溝にそれぞれ嵌め込まれたＯリング１１，２０により真空シールされている。
【００１６】
つぎに、上記成膜装置の作用について説明する。先ず、成膜用ワーク４は、ロボットアームなどの搬送手段（図示せず）によって成膜室２内に搬入されてワーク取付台３上に取り付けられる。つぎに、成膜室２内は、真空ポンプの駆動によって高真空状態に引かれ、続いて、高真空状態となった成膜室２内にはガス導入管を通じてアルゴンなどのプロセスガス（放電ガス）が導入される。このプロセスガスの雰囲気中において、電源部からスパッタ電極８およびバッキングプレート９を介してターゲット７に直流電力または高周波電力が印加されることにより、例えばアルゴンプラズマを生成して、高いエネルギを有するイオンをスパッタリング材料のターゲット７に入射させることにより、このターゲット７からスパッタ粒子を弾き出し、そのスパッタ粒子をガラス基板などからなる成膜用ワーク４に堆積させることにより、成膜用ワーク４の表面に所要の薄膜を形成する。
【００１７】
上記の薄膜形成工程において、ベース部材１７およびシールド部材１８からなる真空シール絶縁支持機構１４は、成膜室２の内外の真空状態と大気圧との圧力差に起因する圧縮力をバッキングプレート９を介して受けるとともに、プラズマによる熱の影響を受ける。このとき、ベース部材１７は、上記圧縮力および熱の影響の殆どを受け止め、このベース部材１７の外周側に配置されたシールド部材１８は、成膜室２を真空シールするように互いの役割を分担する。
【００１８】
ベース部材１７は、比較的弾性の小さい電気絶縁材であるセラミックにより形成されているので、上記圧縮力や熱の影響を受けて経時的に形状変化することがない。そのため、電力印加部であるバッキングプレート９とアースシールド材１２との相対的な位置関係つまりバッキングプレート９とアースシールド材１２との間の電気絶縁用のギャップ１３の幅は、常に所定値に確実に保持されるから、異常放電の発生を防止して安定な放電状態を維持することができる。また、セラミックからなるベース部材１７に圧縮力や熱の影響を受けて割れが発生しても、成膜室２の真空シール機能は外側のシールド部材１８で分担しているから、支障が生じない。そのため、セラミックからなるベース部材１７には、交換する必要がなくなり、部品コストを低減できる。
【００１９】
一方、シールド部材１８は、比較的弾性の大きい電気絶縁材であるフッ素系樹脂により形成されているにも拘わらず、上記の圧縮力や熱の影響で変形しないようになっている。すなわち、シールド部材１８は、内方側に配置されたベース部材１７によって熱の影響を殆ど受けない。また、シールド部材１８に作用する圧縮力に対しては、ベース部材１７によって直接受けないように軽減されているのに加えて、シールド部材１８は、リング状の軸心方向の長さがベース部材１７に対し僅かに小さく設定されて、バッキングプレート９との間に生じる小さな空隙部１９をＯリング２０で真空シールするようになっているから、圧縮力の殆どがＯリング２０の弾性変形によって吸収されてしまう。したがって、内方側のベース部材１７と外方側のシールド部材１８とを組み合わせてなる真空シール絶縁支持機構１４は、安価で、且つ経時的に変形が極めて少ない非常に信頼性の高いものとなる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の成膜装置によれば、成膜室を真空シールしながらバッキングプレートを支持するための真空シール絶縁支持機構を、バッキングプレートを支持するためのベース部材と、これの外周に配置された真空シール機能を有するシールド部材との役割分担する２種のプレートで構成するようにしたので、比較的弾性の小さい電気絶縁材で形成されているベース部材は、圧縮力や熱の影響によって経時的に形状変化することがないので、電力印加部とアースシールド材との相対的な位置関係が常に所定値を確実に維持するようにバッキングプレートを支持することができ、異常放電の発生を防止して安定な放電状態を維持することができる。
【００２１】
また、シールド部材は、ベース部材により熱の影響を殆ど受けないよう保護され、且つ圧縮力を直接的に受けないように軽減されている上に、軸心方向の長さがベース部材に対し僅かに小さく設定されて、バッキングプレートとの間に生じる小さな空隙部を弾性シール部材で真空シールするようになっているから、圧縮力の殆どが弾性シール部材の弾性変形によって吸収されてしまう。そのため、シールド部材は、比較的弾性の大きい電気絶縁材で形成されているにも拘わらず、圧縮力や熱の影響によって経時的に変形することがなく、長期にわたり真空チャンバとバッキングプレートとの間を確実に真空シールする。したがって、真空シール絶縁支持機構は、長期にわたり電気的絶縁と真空シール機能とを確実に維持できる非常に信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係る成膜装置を示す概略縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図。
【図２】従来の成膜装置を示す概略縦断面図。
【符号の説明】
１  真空チャンバ
２  成膜室
４  成膜用ワーク
７  ターゲット
９  バッキングプレート
１４  真空シール絶縁支持機構
１７  ベース部材
１８  シールド部材
２０  Ｏリング（弾性シール部材）
【図１】
0004152552.tif 000002
【図２】
0004152552.tif 000003