(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内にターゲットに対向して基板の配置部が設けられ、前記ターゲットに電力を印加することで前記真空チャンバ内にプラズマを発生させ前記配置部に配置された基板を処理するスパッタ装置において、
前記配置部に配置された基板の周りを覆いかつ前記ターゲットに対向する第１の防着部と、
前記第１の防着部の外周に配設されかつ前記第１の防着部の前記ターゲットに対向する面の裏面側に延出した第２の防着部と、
前記第２の防着部の裏面に配設された磁石と
を設けたスパッタ装置。
【請求項２】
真空チャンバ内にターゲットに対向して基板の配置部が設けられ、前記ターゲットに電力を印加することで前記真空チャンバ内にプラズマを発生させ前記配置部に配置された基板を処理するスパッタ装置において、
前記配置部に配置された基板の周りを覆いかつ前記ターゲットに対向する第１の防着部と、
前記第１の防着部の外周に配設されかつ前記第１の防着部の前記ターゲットに対向する面の裏面側に延出した第２の防着部と、
前記第２の防着部に前記第１の防着部より高い電位を印加する電源と
を設けたスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、光ディスク、電子部品などの薄膜形成に用いられるスパッタ装置に関するもので、特に製品を製造する生産用のスパッタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来のマグネトロンスパッタ装置を示す。
全体は中心軸１９に対して対称である。真空チャンバ１０の中に基板５とターゲット１が対向して配置され、ガス供給ライン１１とガス排気ライン１２を持つ。
【０００３】
ターゲット１には直流または交流の電源１５が接続されている。またターゲット１の裏にはマグネトロン放電用の磁気回路３が配置されている。基板１以外の前記チャンバ１０の内壁は、交換が可能な防着板２１，２２，２３で覆われている。防着板２１，２２，２３は図示していないが、ヒーターや熱電対が接続されており温度制御が可能となっている。１４はチャンバ１０にターゲット１を取り付ける絶縁体である。
【０００４】
この装置は次のように動作する。
まず、ガス排気ライン１２を使ってガスを排気しながら、Ａｒなどのガスをガス供給ライン１１から導入する。次に、電源１５より高電圧をかけると放電が起こりＡｒがイオンと電子に電離したプラズマ５０が発生する。イオンは負にバイアスされたターゲット１に衝突し、ターゲット原子を叩き出す（スパッタ）。そのときスパッタされたターゲット原子（以下、スパッタ粒子）が基板５に付着して基板５の上に薄膜が形成される。
【０００５】
特に、マグネトロンスパッタ装置では、磁力線７がターゲット上でトンネル形状を作るよう構成されており、磁場によりプラズマを閉じ込めることでプラズマ５０の高密度化を可能としている。
スパッタ粒子は基板でない部分にも付着して膜を形成する。この基板でない所に付着するスパッタ粒子によって形成された膜は、膜厚が厚くなると剥がれてダストとなる。ダストが基板５に付着すると製品の欠陥となるので、防着板２１，２２，２３を設けて剥離が始まる前にこれを交換することで欠陥のない製品を生産している。
【０００６】
ここでは、防着板を膜の付いていないものに交換してから次に交換するまでの期間を防着板の使用可能期間と呼ぶことにする。
防着板に付着した膜の剥離の原因は、電子の衝撃によるヒートショックである。放電中に膜表面はプラズマ中の電子の衝撃を受ける。このエネルギーにより膜表面の温度は急激に上昇し、防着板や防着板付近の膜との間に温度差が生じる。この温度差によって膨張の差が生じ、分断が形成され膜応力や重力によって剥離する。このため防着板の温度を制御することで膨張の差を抑え、剥離の発生を抑制している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、生産性向上のため放電のパワーを増加させたり、基板５とターゲット１の距離を短くしたりすることが多くなっている。これらの場合、防着板２１〜２３が受ける電子衝撃エネルギーは増加するので、ヒートショックによる剥離の低減がますます重要となっている。
【０００８】
しかしながら、防着板２１〜２３の温度制御では、短時間で放電のオン・オフが繰り返される場合など、防着板上の膜厚が厚くなると膜全体の温度を制御しきれず、ヒートショックによる剥離が発生するという問題がある。
具体的には、基板５の周辺部で防着板２１上の膜厚が厚い部分２１ａとターゲット１の正面に位置しプラズマ５０によってヒートショックを受ける部分５０ａが一致しており、防着板を長期間使用することが困難になっている。
【０００９】
本発明は、ヒートショックによる剥離を低減し、ダスト対策用の防着板の使用可能期間を長期化して稼動率の向上を達成できるスパッタ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタ装置は、基板の周り覆う防着板を、前記配置部に配置された基板の周りを覆いかつ前記ターゲットに対向する第１の防着部と、前記第１の防着部の外周に配設されかつ前記第１の防着部の前記ターゲットに対向する面の裏面側に延出した第２の防着部と、前記第２の防着部の裏面に配設された磁石と
を設けたことを特徴とする。
【００１１】
この本発明によると、ヒートショックによる剥離を低減し、ダスト対策用の防着板の使用可能期間を長期化して稼動率の向上を達成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載のスパッタ装置は、真空チャンバ内にターゲットに対向して基板の配置部が設けられ、前記ターゲットに電力を印加することで前記真空チャンバ内にプラズマを発生させ前記配置部に配置された基板を処理するスパッタ装置において、前記配置部に配置された基板の周りを覆いかつ前記ターゲットに対向する第１の防着部と、前記第１の防着部の外周に配設されかつ前記第１の防着部の前記ターゲットに対向する面の裏面側に延出した第２の防着部と、前記第２の防着部の裏面に配設された磁石とを設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２記載のスパッタ装置は、真空チャンバ内にターゲットに対向して基板の配置部が設けられ、前記ターゲットに電力を印加することで前記真空チャンバ内にプラズマを発生させ前記配置部に配置された基板を処理するスパッタ装置において、前記配置部に配置された基板の周りを覆いかつ前記ターゲットに対向する第１の防着部と、前記第１の防着部の外周に配設されかつ前記第１の防着部の前記ターゲットに対向する面の裏面側に延出した第２の防着部と、前記第２の防着部に前記第１の防着部より高い電位を印加する電源とを設けたことを特徴とする。
【００１４】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、従来例を示す図４と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【００１５】
〔実施の形態１〕
図１は本発明の〔実施の形態１〕のマグネトロンスパッタ装置を示している。図４に示した従来のマグネトロンスパッタ装置とは、チャンバ１０の形状とこのチャンバ１０の内側に配設された防着板の具体的な構成ならびに磁石４が追加されている点が異なっている。
【００１６】
全体は中心軸１９に対して対称である。基板以外のチャンバ内壁は交換可能な防着板３１，３２，３３，３４，３５で覆われている。防着板３１，３２，３３，３４，３５は図示していないが、ヒーターや熱電対が接続されており温度制御が可能となっている。
基板５の周りを覆う防着板３１と防着板３２は、防着板３１がターゲット１に対向する第１の防着部として作用し、防着板３２が第１の防着部の外周に位置しターゲット１に対向しない第２の防着部として作用している。
【００１７】
防着板３２の裏面には、ターゲット１から第２の防着部に向かう磁力線が形成されるように磁界制御手段としての磁石４が配置されており、磁石４の極のうち防着板３２に近い極４ａの極性は磁気回路３のターゲット外側極３ａの極性と同じに設定されている。
次に動作の説明をする。
【００１８】
まず、排気ラインを使ってガスを排気しながら、Ａｒなどのガスを導入する。
次に、電源１５により高電圧をかけると放電が起こりＡｒがイオンと電子に電離したプラズマ５１が発生する。イオンは負にバイアスされたターゲットに衝突し、ターゲット原子を叩き出す。そのときスパッタされたターゲット原子（スパッタ粒子）が基板に付着し基板上に薄膜が形成される。基板以外の所に付着するスパッタ粒子によって形成された膜は膜厚が厚くなると剥がれてダストとなる。ダストは基板に付着すると製品の欠陥となるので、防着板３１，３２，３３，３４，３５を剥離が始まる前に交換することで欠陥のない製品を生産する。
【００１９】
磁石４の極のうち防着板３２に近い極４ａの極性は磁気回路３のターゲット外側極３ａの極性と同じであるから磁気トンネルを形成する磁力線８の基板側にターゲットから防着板３２に向かう磁力線９が形成されている。
プラズマ５１の電子は磁力線９に導かれて防着板３２へ流入する。すなわちプラズマ５１によってヒートショックを受ける面５１ａは、膜厚の厚い面３１ａでなく防着板３２の表面となる。防着板３２は、ターゲット１に対向していないので、一回の処理における膜の付着量はきわめて少ない。すなわち防着板３２の表面の膜厚が厚くなるには時間がかかりヒートショックによる剥離の開始は遅れる。その結果、従来よりも防着板の使用可能期間を長期化できる。
【００２０】
〔実施の形態２〕
図２は本発明の〔実施の形態２〕を示している。
基板以外のチャンバ内壁は交換可能な防着板４１，４２，４３，４４，４５で覆われている。防着板４１，４２，４３，４４，４５は図示していないが、ヒーターや熱電対が接続されており温度制御が可能となっている。
【００２１】
基板５の周りを覆う防着板４１と防着板４２は、防着板４１がターゲット１に対向する第１の防着部として作用し、防着板４２が第１の防着部の外周に位置しターゲット１に対向しない第２の防着部として作用している。
また、防着板４１，４２，４３，４４，４５は絶縁物１４により真空チャンバと絶縁されている。さらに防着板４２は防着板４１，４３，４４，４５とも絶縁されており防着板４２の電位を制御する電源１６が接続されている。防着板４１，４３，４４，４５にはそれらの電位を制御する電源１７が接続されている。電源１６，１７により防着板４２の電位は防着板４１，４３，４４，４５の電位より高くしてある。
【００２２】
次に動作の説明をする。
まず、排気ラインを使ってガスを排気しながら、Ａｒなどのガスを導入する。
次に、電源１５より高電圧をかけると放電が起こりＡｒがイオンと電子に電離したプラズマ５２が発生する。イオンは負にバイアスされたターゲットに衝突し、ターゲット原子を叩き出す。そのときスパッタされたターゲット原子（スパッタ粒子）が基板に付着し基板上に薄膜が形成される。基板以外の所に付着するスパッタ粒子によって形成された膜は膜厚が厚くなると剥がれてダストとなる。ダストは基板に付着すると製品の欠陥となるので、防着板４１，４２，４３，４４，４５を剥離が始まる前に交換することで欠陥のない製品を生産する。
【００２３】
電源１６，１７により防着板４２の電位は防着板４１，４３，４４，４５の電位より高くしてあるので電位の勾配によりプラズマ５２の電子は防着板４２に流入する。すなわちプラズマ５２によってヒートショックをうける面５２ａは膜厚の厚い面４１ａでなく防着板４２の表面となる。
防着板４２は、ターゲット１に対向していないので、一回の処理における膜の付着量はきわめて少ない。すなわち防着板４２の表面の膜厚が厚くなるには時間がかかりヒートショックによる剥離の開始は遅れる。その結果、従来よりも防着板の使用可能期間を長期化できる。
【００２４】
放電の電力が大きくプラズマ密度が高い場合などは、図３の如く防着板４２をアースと接続し他の防着板の電位をフローティングとするだけでも十分な電位勾配が得られ、電源１６，１７がないシンプルな構成で上記効果を得ることができる。
マグネトロン放電用の磁気回路３の磁場が強い場合は〔実施の形態１〕が有効であり、磁石４の磁場が基板上の膜質に悪影響を及ぼす場合には〔実施の形態２〕が有効である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、防着板にヒートショックを与える電子は磁力線または電位勾配に導かれ、ターゲットに対向して配置された第１の防着部のうち前記ターゲットに対向する面の裏面側に延出した第２の防着部の表面に流入する。この部分（第２の防着部の表面）付着する膜の膜厚は薄いのでヒートショックによる剥離は抑えられ、防着板の使用可能期間を長期化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の〔実施の形態１〕の構成図
【図２】本発明の〔実施の形態２〕の構成図
【図３】本発明の〔実施の形態２〕の別の例の構成図
【図４】従来例の構成図
【符号の説明】
１  ターゲット
３  磁気回路
４  磁石〔磁界制御手段〕
５  基板
８，９  磁力線
１０  チャンバ
１１  ガス供給ライン
１２  ガス排気ライン
１４  絶縁体
１５  高圧電源
１６，１７  電位制御用電源
３１  防着板〔第１の防着部〕
３２  防着板〔第２の防着部〕
４１  防着板〔第１の防着部〕
４２  防着板〔第２の防着部〕
５０，５１，５２  プラズマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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