JP2001226766A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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。 【解決手段】真空チャンバ１の端面と、ターゲット７を
固定したバッキングプレート９との間を電気絶縁し、且
つ真空シールする真空シール絶縁支持機構１４を、比較
的弾性の小さい電気絶縁材料からなるリング状ベース部
材１７と、比較的弾性の大きい電気絶縁材料でベース部
材１７に対しその外径よりも僅かに大きな内径と僅かに
小さい軸心方向の長さとを有するリング形状を有してベ
ース部材１７の外周を覆うシールド部材１８と、シール
ド部材１８とバッキングプレート９の間に介在する弾性
シール部材２０とで構成する。

Description

【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）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、前記ターゲットに対向する配置で前記成膜
室に設けられる成膜用ワークと、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、比較的弾
性の小さい電気絶縁材料により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材と、比較的弾
性の大きい電気絶縁材料により前記ベース材の外径より
も僅かに大きな内径と前記ベース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】上記発明の成膜装置における真空シール絶
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）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ことが好ましい。

【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１
７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）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 喜之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 CA05 DA00 DC20 DC21 5D033 DA03 DA21 5F045 AA19 BB20 DP02 DQ10 EB10 5F103 AA08 BB60 RR10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記ターゲットに対向する配置で前記成膜室に設けられ
   る成膜用ワークと、 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、 比較的弾性の小さい電気絶縁材料によりリング状に形成
   されて前記バッキングプレートを支持するベース材と、
   比較的弾性の大きい電気絶縁材料により前記ベース材の
   外径よりも僅かに大きな内径と前記ベース材よりも僅か
   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ていることを特徴とする成膜装置。
2. 【請求項２】 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請求項１に記載の成膜装置。