(57)【要約】      （修正有）【課題】装置小型化やコスト削減化に伴い、カソード面に対するアノード面の面積比率が小さくなり、さらに処理の高速化により、短期間でアノード面のすべてを絶縁膜が覆ってしまい、アノード面への電子の流れが阻害されて放電が安定に持続しなくなってしまうことを防止することにより、安定した放電を長時間にわたって持続可能なスパッタ装置を提供する。【解決手段】アノード体１３及びターゲット１１によって囲まれる放電空間に臨んでターゲット１１に対向される成膜対象物に絶縁膜をスパッタ成膜するスパッタ装置であって、アノード体１３の内壁面の放電空間に対する露出面を遮蔽体１４により変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード体及びターゲットによって囲まれる放電空間に臨んで前記ターゲットに対向される成膜対象物に絶縁膜をスパッタ成膜するスパッタ装置であって、
前記アノード体の内壁面の前記放電空間に対する露出面が変化することを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記アノード体の内壁面を前記放電空間に対して部分的に遮蔽する遮蔽体を備え、
前記遮蔽体の移動により、前記アノード体の内壁面の前記放電空間に対する露出面が変化することを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記遮蔽体は、回転可能に設けられ、その回転方向に移動する開口を有することを特徴とする請求項２記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記遮蔽体は、前記放電空間の外部から前記放電空間内に突出して設けられ、その放電空間内への突出量を変更可能であることを特徴とする請求項２記載のスパッタ装置。
【請求項５】
一部分を前記放電空間に露出させて設けられた可動アノード体を備え、
前記可動アノード体は移動することで前記放電空間に対する露出面が変化することを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項６】
前記可動アノード体は、回転可能に設けられたことを特徴とする請求項５記載のスパッタ装置。
【請求項７】
前記可動アノード体は、前記放電空間の外部から前記放電空間内に突出して設けられ、その放電空間内への突出量を変更可能であることを特徴とする請求項５記載のスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ装置において、成膜対象物である基板以外のチャンバー内構造物に膜が付着すると、その清掃が難しくなるため、着脱自在なリフレクターをチャンバー内に設け、そのリフレクターを取り外すことで付着堆積物を除去することが従来より行われている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３１４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的にスパッタ装置において、カソード面（ターゲット面）と、アノード面との面積を比較した場合、アノード面の方がカソード面よりも十分大きな面積が確保されていることが多い。そのため、絶縁体のスパッタ成膜において、アノード面に絶縁膜が付着しても、電子がアノード面に突入する経路を絶縁膜で阻害されるケースは少なく、アノード面のすべてが絶縁膜によって覆われる期間よりも、膜が剥がれ落ちての異物付着や異常放電となる前に、付着した絶縁膜を清掃する周期の方が短いので、電子の逃げ場がなくなることによる異常放電や放電停止はあまり問題視されていなかった。
【０００４】
しかし、近年の装置小型化やコスト削減化に伴い、カソード面に対するアノード面の面積比率が小さくなってきており、さらに処理の高速化により、短期間でアノード面のすべてを絶縁膜が覆ってしまい、アノード面への電子の流れが阻害されて放電が安定に持続しなくなってしまうことが懸念される。
【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、安定した放電を長時間にわたって持続可能なスパッタ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、アノード体及びターゲットによって囲まれる放電空間に臨んで前記ターゲットに対向される成膜対象物に絶縁膜をスパッタ成膜するスパッタ装置であって、前記アノード体の内壁面の前記放電空間に対する露出面が変化することを特徴とするスパッタ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、安定した放電を長時間にわたって持続可能なスパッタ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るスパッタ装置の概略構成を示す模式図である。
【００１０】
このスパッタ装置は、成膜対象物として例えばディスク状記録媒体の樹脂製基板１０に対して一枚ずつ枚葉式で絶縁膜をスパッタ成膜するスパッタ装置である。
【００１１】
基板１０は、図示しない支持体に支持され、スパッタ成膜時には、その被成膜面をアノード体１３及びターゲット１１によって囲まれる放電空間５に臨ませてターゲット１１に対向する位置（成膜位置）にセットされる。
【００１２】
放電空間５の上部には、例えば円盤状に形成されたターゲット１１が、その被スパッタ面を放電空間５に臨ませて、バッキングプレート等を介して保持されている。ターゲット１１には、図示しない電源から電圧が印加される。本実施形態に係るスパッタ装置は、例えばＤＣ（直流）スパッタ装置であり、ターゲット１１はカソードとして機能し、ターゲットには負電圧が印加される。
【００１３】
アノード体１３は、真空槽１２とは別に着脱自在に真空槽１２の内側に設けられ、例えば、金属などの導電性材料からなり、接地されている。アノード体１３は、ターゲット１１の側面、基板１０の側面および放電空間５の周囲を囲むように全体として略円筒形状に形成されている。
【００１４】
アノード体１３における、ターゲット１１の側面近傍部分である上部内壁面１３ａの下方近傍には、遮蔽体１４が設けられている。遮蔽体１４は、図２に示すように円形のリング板状に形成され、その中心を放電空間５の中心線（ターゲット１１の中心と基板１０の中心とを結ぶ中心線）Ｃにほぼ一致させ、ターゲット１１の側面を囲むように配置されている。
【００１５】
遮蔽体１４は、図示しない駆動力伝達機構等を介して真空槽１２の外部に設けられたモータと連結され、その中心（中心線Ｃ）のまわりに回転可能である。図２に示すように、遮蔽体１４には、その回転方向（周方向）に、複数の開口１５が間欠的に形成されている。
【００１６】
したがって、遮蔽体１４は、アノード体１３の上部内壁面１３ａを放電空間５に対して完全に遮蔽せず、部分的に遮蔽する。逆に言えば、アノード体１３の上部内壁面１３ａにおいて、遮蔽体１４の開口１５に対向する部分のみがその開口１５を通じて放電空間５に対して露出される。なお、開口１５の形状は、円形状に限らず、角形、楕円、長穴形状などであってもよい。また、開口１５の数や面積も図示した形態に限らず、適宜設計可能である。
【００１７】
次に、上述した本実施形態に係るスパッタ装置を用いたスパッタ成膜処理について説明する。
【００１８】
放電空間５内には、図示しないガス導入機構を介して、例えばアルゴンガス、窒素ガス、酸素ガスなどが導入され、また図示しない真空排気系により所定の減圧雰囲気にされている。
【００１９】
そして、基板１０が図１に示す成膜位置にセットされて、ターゲット１１に電圧を印加すると放電空間５内に放電が生じ、導入されたガスが電離して放電空間５内にプラズマが生起され、加速されたイオンによってターゲット１１がスパッタされる。
【００２０】
本実施形態では、反応性スパッタ成膜を行っており、ターゲット１１から叩き出されたターゲット構成原子は、放電空間５内に導入されたガスと反応して、絶縁膜として基板１０の被成膜面に成膜される。例えば、シリコンターゲットを用いた場合、窒素ガスを導入すればシリコン窒化膜が基板１０に成膜され、酸素ガスを導入すればシリコン酸化膜が基板１０に成膜される。
【００２１】
このようなスパッタ成膜を、複数枚の基板１０に対して一枚ずつ次々と繰り返し行っていくと、基板１０以外の、アノード体１３の内壁面にも絶縁膜が付着堆積していく。放電空間５中の電子が、接地されたアノード体１３に飛び込むことで、アノード体１３を介して放電空間５とグランドとの間に電流が流れ放電が持続するため、アノード体１３の内壁面（アノード面）が絶縁膜によって覆われてしまうと、放電空間５中の電子のアノード体への突入先がなくなり、異常放電や放電停止などをきたす。
【００２２】
そこで、本実施形態では、選択的に開口１５が形成された遮蔽体１４を回転させて、アノード体１３の上部内壁面１３ａの放電空間５に対する露出面を変化させることで、絶縁膜で覆われずに電子の突入を可能にするアノード面を確保するようにしている。なお、ここでの「露出面の変化」とは、露出箇所の変化（位置）や露出面積の変化を意味する。
【００２３】
遮蔽体１４に対向するアノード体１３の上部内壁面１３ａにおいては、遮蔽体１４の開口１５に向き合う部分のみが放電空間５に対して露出し、その部分のみが電子が飛び込むアノード面として機能する。放電空間５に対して露出するということは絶縁膜を構成する分子も飛来し、スパッタ成膜処理を繰り返していくと、その露出面に絶縁膜が付着し、電子の突入を阻害してしまう。
【００２４】
しかし、アノード体１３の上部内壁面１３ａにおいて遮蔽体１４で覆われていた部分には絶縁膜が付着していないので、遮蔽体１４を回転させることで開口１５を回転方向（周方向）に移動させて、それまで遮蔽体１４によって覆われていた部分を開口１５から放電空間５に対して露出させ、絶縁膜で覆われていない新たなアノード面を出現させることができる。
【００２５】
そして、その新たなアノード面を放電空間５に露出させた状態でスパッタ成膜を行えば、アノード体１３における側面部１３ｂなどの他の箇所が絶縁膜で覆われてしまっても、電子のアノード体１３への突入経路を確保でき、放電の持続が可能になる。そして、スパッタ成膜のさらなる継続によりそのアノード面が絶縁膜によって覆われても、再び遮蔽体１４を回転させることで、絶縁膜に覆われていない新たなアノード面を出現させることができる。
【００２６】
このような遮蔽体１４の回転（開口１５の移動）によって、次々と新たなアノード面を出現させていくことで、長時間にわたって、放電空間５とグランド間の電子の流れを確保して、安定放電の持続が可能となる。
【００２７】
また、開口１５を放電空間５の中心線Ｃのまわりに対称的に形成することで、その開口１５から露出されるアノード面を中心線Ｃのまわりに対称的に位置させることができ、電子がアノード体１３に飛び込む経路が放電空間５内において偏らず、中心線Ｃのまわりに均一に放電が生じ、結果として基板１０に形成される絶縁膜の面内膜厚分布のばらつきを抑えることができる。
【００２８】
遮蔽体１４を回転させて開口１５を移動させるタイミング（新しいアノード面を露出させるタイミング）としては、例えば所定の処理枚数ごと、あるいは所定の処理時間の経過ごとに行うことができる。そのとき、開口１５は、図３（ａ）に示すように回転方向に位置を少しずつずらすように移動させてもよいし、図３（ｂ）に示すように開口１５ひとつ分ずつのピッチで移動させてもよい。また、開口１５の数は１つでもよい。
【００２９】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係るスパッタ装置における遮蔽体２４の斜視図である。
【００３０】
本実施形態では、図１に示すアノード体１３における、放電空間５の周囲を囲む側面部の内壁面１３ｂの近傍に、遮蔽体２４を設けている。この遮蔽体２４は、図４に示すように円形のリング板状に形成され、その中心を放電空間５の中心線（ターゲット１１の中心と基板１０の中心とを結ぶ中心線）Ｃにほぼ一致させ、中心線Ｃのまわりに回転可能となっている。
【００３１】
遮蔽体２４は、その周面をアノード体１３の側面部内壁面１３ｂに対向させ、その周面には、回転方向（周方向）に選択的に複数の開口２５が形成されている。
【００３２】
したがって、遮蔽体２４は、アノード体１３の側面部内壁面１３ｂを放電空間５に対して完全に遮蔽せず、部分的に遮蔽する。逆に言えば、アノード体１３の側面部内壁面１３ｂにおいて、遮蔽体２４の開口２５に対向する部分のみがその開口２５を通じて放電空間５に対して露出される。
【００３３】
この遮蔽体２４を回転させることで開口２５を回転方向（周方向）に移動させて、それまで遮蔽体２４によって覆われていた部分を開口２５から放電空間５に対して露出させ、絶縁膜で覆われていない新たなアノード面を出現させることができる。そして、遮蔽体２４の回転（開口２５の移動）によって、次々と新たなアノード面を出現させていくことで、長時間にわたって、放電空間５とグランド間の電子の流れを確保して、安定放電の持続が可能となる。
【００３４】
また、開口２５を放電空間５の中心線Ｃのまわりに対称的に形成することで、その開口２５から露出されるアノード面を中心線Ｃのまわりに対称的に位置させることができ、電子がアノード体１３に飛び込む経路が放電空間５内において偏らず、中心線Ｃのまわりに均一に放電が生じ、結果として基板１０に形成される絶縁膜の面内膜厚分布のばらつきを抑えることができる。
【００３５】
遮蔽体２４を回転させて開口２５を移動させるタイミング（新しいアノード面を露出させるタイミング）としては、例えば所定の処理枚数ごと、あるいは所定の処理時間の経過ごとに行うことができる。そのとき、開口２５は、図５（ａ）に示すように回転方向に位置を少しずつずらすように移動させてもよいし、図５（ｂ）に示すように開口２５ひとつ分ずつのピッチで移動させてもよい。また、開口２５の数は１つでもよい。
【００３６】
［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態に係るスパッタ装置における、ターゲット１１、真空槽１２、遮蔽体３４の平面配置関係を示す模式図である。
【００３７】
本実施形態では、真空槽１２の周壁に対して複数の遮蔽体３４を保持させている。各遮蔽体３４は例えば板状に形成されている。複数の遮蔽体３４は真空槽１２の周方向に沿って例えば等間隔で配置されている。各遮蔽体３４は、真空槽１２の外部すなわち放電空間５の外部から、放電空間５内に突出して設けられ、且つ気密を保った状態で径方向に移動可能に設けられているため、放電空間５内への突出量を変更可能となっている。
【００３８】
遮蔽体３４において放電空間５内に突出する部分は、図１に示すアノード体１３の上部内壁面１３ａに対向し、その内壁面１３ａを放電空間５に対して遮蔽している。したがって、放電空間５の外部である大気側からの操作で、各遮蔽体３４の放電空間５内への突出量を変えることで、アノード体１３の上部内壁面１３ａが放電空間５に対して露出する露出面（アノード面）の面積を制御することができる。
【００３９】
すなわち、遮蔽体３４の放電空間５内への突出量を変える（短くする）ことで、アノード体１３の上部内壁面１３ａにおけるそれまで遮蔽体３４によって覆われていた部分を放電空間５に対して露出させ、絶縁膜で覆われていない新たなアノード面を出現させることができる。そして、遮蔽体３４を径外方へと移動させることによって、次々と新たなアノード面を出現させ、長時間にわたって、放電空間５とグランド間の電子の流れを確保して、安定放電の持続が可能となる。
【００４０】
なお、各遮蔽体３４を径方向に駆動させるにあたっては、モータ、シリンダ装置等を用いることができ、あるいは手動で遮蔽体３４を操作してもよい。
【００４１】
また、各遮蔽体３４を放電空間５の中心線Ｃのまわりに対称的に配置することで、アノード体１３の上部内壁面１３ａにおける露出面（アノード面）を中心線Ｃのまわりに対称的に位置させることができ、電子がアノード体１３に飛び込む経路が放電空間５内において偏らず、中心線Ｃのまわりに均一に放電が生じ、結果として基板１０に形成される絶縁膜の面内膜厚分布のばらつきを抑えることができる。
【００４２】
なお、前述した各実施形態の遮蔽体の駆動によって次々と露出させていくアノード面は、アノード体１３におけるどの箇所の内壁面であってもよいが、膜構成物が飛来しにくくその堆積速度が比較的遅いターゲット１１近傍部分を露出させてその部分をアノード面として機能させることが好ましい。
【００４３】
また、基板１０が樹脂等の絶縁体の場合、基板１０への電子の突入がないので損傷の心配は少ないが、基板１０が金属などの導体の場合だと基板１０に電子が突入し、基板１０が損傷してしまう可能性がある。この基板１０への電子突入を抑制する観点からも、遮蔽体の駆動によって露出させていくアノード面はターゲット１１近傍が好ましい。
【００４４】
［第４の実施形態］
図７は、本発明の第４の実施形態に係るスパッタ装置における、ターゲット１１、真空槽１２、可動アノード体４４の平面配置関係を示す模式図である。
【００４５】
本実施形態では、真空槽１２の周壁に対して複数の可動アノード体４４を保持させている。各可動アノード体４４は、例えば板状、円柱状、もしくは角柱状に形成されている。複数の可動アノード体４４は真空槽１２の周方向に沿って例えば等間隔で配置されている。各可動アノード体４４は、真空槽１２の外部すなわち放電空間５の外部から、放電空間５内に突出して設けられ、且つ気密を保った状態で径方向に移動可能に設けられているため、放電空間５内への突出量を変更可能となっている。
【００４６】
可動アノード体４４において放電空間５内に突出する部分は、例えば、ターゲット１１周囲の真空槽１２の上部内壁面近傍に位置する。放電空間５の外部である大気側からの操作で、各可動アノード体４４の放電空間５内への突出量を変えることで、ターゲット１１周囲付近のアノード面の面積を変えることができる。
【００４７】
可動アノード体４４を径内方へと移動させることで、放電空間５内に次々と新たなアノード面（電子の突入面）を出現させることができ、長時間にわたって、放電空間５とグランド間の電子の流れを確保して、安定放電の持続が可能となる。
【００４８】
なお、各可動アノード体４４を径方向に駆動させるにあたっては、モータ、シリンダ装置等を用いることができ、あるいは手動で操作してもよい。
【００４９】
また、各可動アノード体４４を放電空間５の中心線Ｃのまわりに対称的に配置することで、電子が可動アノード体４４に飛び込む経路が放電空間５内において偏らず、中心線Ｃのまわりに均一に放電が生じ、結果として基板１０に形成される絶縁膜の面内膜厚分布のばらつきを抑えることができる。
【００５０】
［第５の実施形態］
可動アノード体は、径方向に移動することに限らず、図８に示すように回転体であってもよい。
【００５１】
本実施形態では、真空槽１２の周壁に対して複数（図８にはそのうちの１つのみを図示）の可動アノード体５４を保持させている。この可動アノード体５４は、例えば円柱状に形成され、その軸方向を真空槽１２の軸方向に対して略平行にして設けられている。可動アノード体５４は、その中心軸（１点鎖線で示す）を真空槽１２の外側の大気側に位置させ、且つ真空槽１２に対して気密を保った状態で中心軸まわりに回転可能となっている。大気側に位置する中心軸に例えばモータの駆動軸が連結され、その駆動力を受けて可動アノード体５４は回転される。
【００５２】
可動アノード体５４の回転により、その可動アノード体５４における放電空間５内への露出面（周面）が変わっていく。したがって、可動アノード体５４を回転させることで、次々と新たなアノード面（電子の突入面）を放電空間５内に出現させ、長時間にわたって、放電空間５とグランド間の電子の流れを確保して、安定放電の持続が可能となる。
【００５３】
また、複数の可動アノード体５４を放電空間５の中心線Ｃのまわりに対称的に周方向に沿って配置することで、電子が可動アノード体５４に飛び込む経路が放電空間５内において偏らず、中心線Ｃのまわりに均一に放電が生じ、結果として基板１０に形成される絶縁膜の面内膜厚分布のばらつきを抑えることができる。
【００５４】
また、図９（ａ）に示すように、回転軸Ｏ（図示の例では紙面を貫く方向に延びている）を鉛直方向に対して水平もしくは傾けた状態で、放電空間５に周面の一部を臨ませて回転可能に可動アノード体５５を設けてもよい。この場合も可動アノード体５５の回転により放電空間５に面する周面位置が変わることで放電空間５に対して新しいアノード面を露出させることができる。
【００５５】
また、可動アノード体は一部を放電空間５内に突出させることに限らず、図９（ｂ）に示す可動アノード体５６のように、真空槽１２の外側に設けてもよい。真空槽１２の側壁には放電空間５に通じる開口５０が形成され、その開口５０に周面を気密に接触させて可動アノード体５６が真空槽１２の外側で回転可能に設けられている。可動アノード体５６が回転することで、開口５０を通じて放電空間５内に露出する周面が変化し、新しいアノード面が放電空間５に対して露出される。なお、回転体として構成される可動アノード体は円筒に限らず多角形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスパッタ装置の概略構成を示す模式図。
【図２】図１に示すスパッタ装置における遮蔽体の平面図。
【図３】図２に示す遮蔽体に形成された開口を１回の移動ごとにどれくらい移動させるかの一例を示す模式図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るスパッタ装置における遮蔽体の斜視図。
【図５】図４に示す遮蔽体に形成された開口を１回の移動ごとにどれくらい移動させるかの一例を示す模式図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るスパッタ装置における要部構成の平面配置関係を示す模式図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るスパッタ装置における要部構成の平面配置関係を示す模式図。
【図８】本発明の第５の実施形態に係るスパッタ装置における要部の模式斜視図。
【図９】第５の実施形態に係るスパッタ装置における回転可能な可動アノード体の他の具体例を示す模式図。
【符号の説明】
【００５７】
１０…基板、１１…ターゲット、１２…真空槽、１３…アノード体、１４…遮蔽体、１５…開口、２４…遮蔽体、２５…開口、３４…遮蔽体、４４，５４，５５，５６…可動アノード体
【図１】
2009215568.tif 000003
【図２】
2009215568.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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