JP2002339064A

JP2002339064A - 真空処理装置

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Publication number: JP2002339064A
Application number: JP2001146300A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ota; 俊之太田; Daisuke Momose; 大助百瀬; Yukihiro Kobayashi; 幸弘小林; Yoshiro Hasegawa; 善郎長谷川
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた膜質の薄膜を製造する。【解決手段】ハウジングにシール機構を介して回転可
能に設けられた基板ホルダー部と、該基板ホルダー部を
回転させるための回転駆動部と、を具える真空処理装置
において、前述の基板ホルダー部は、管軸を回転軸とし
て回転可能な第１の管状体と、該第１の管状体内部に前
述の管軸と管軸とを共通にして挿入され、かつ固定され
た第２の管状体とを有し、前述の第１の管状体は、その
一端を閉成する基板載置板を具え、前述の第２の管状体
は、前述の基板載置板に対向する一端側に、基板を冷却
するための冷却部と、前述の基板を加熱するための加熱
部とを具える。このようにすると、基板の温度制御を確
実に行うことができ、かつ基板を回転軸を中心に回転す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、真空処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯末端の送受信回路に使用され
る移動体通信機器向け電子部品であるＳＡＷ（Surface
Acoustic Wave:表面弾性波）フィルタあるいはＧａＡｓ
デバイス等が無線通信機器のキーデバイスとして飛躍的
に高まってきている。

【０００３】このＳＡＷフィルタや他の薄膜の製造方法
として、プラズマを利用したスパッタリング装置が使用
されている。以下に代表してＳＡＷフィルタの原理とＳ
ＡＷフィルタ薄膜製造に求められる特性を図２を参照し
て説明する。

【０００４】まず、ＳＡＷフィルタは、物質に電場を印
加すると歪みを発生するいわゆる圧電特性を有するＬＴ
Ｏ（リチウムタンタルオキサイド；ＬｉＴａＯ₃）のよ
うな強誘電体基板（以降、圧電体と記す）上に形成され
たＡｌあるいはＡｌＣｕ等の材料による櫛型形状の電極
に高周波電力を印加する。すると、入力側の電極金属と
圧電体との接触面において圧電体表面に歪みが生じ、表
面弾性波が発生する。この表面弾性波は、圧電体表面を
伝播し、出力側の電極において電力として出力される。
この伝播される表面波は、入力側および出力側の櫛型電
極の形状に応じた周波数だけが通過するので、フィルタ
として利用することができる。

【０００５】特定周波数の表面弾性波は、櫛型電極の膜
厚及び膜質とそのパターン形状とにより決定されるの
で、電極の膜厚均一性が重要な要素となっている。

【０００６】また、従来は、電極材料として、純Ａｌが
主体であったが、近年の高周波化に伴い、電極幅の幅を
狭くすることが必要となってきた。これにより、高温に
晒されたＡｌ原子が直流電流を担う電子から直接運動エ
ネルギーの交換を受けて移動するエレクトロマイグレー
ションや振動によるストレスマイグレーションが発生
し、電極の断線を引き起こす原因となってきた。純Ａｌ
に不純物を添加すると上述のエレクトロマイグレーショ
ンやストレスマイグレーションが低減することができる
ので、微量なＣｕを添加したＡｌＣｕ薄膜が電極材料と
して使用されるようになった。

【０００７】また、一般に膜厚を均一に製造するスパッ
タ装置としては、特開平６−２５６９４０に開示されて
いる自公転式の基板ホルダーが知られている。また、さ
らにその膜厚均一性を向上させる発明として、この発明
の出願人によって基板上の膜厚分布として±０.５％が
得られる真空処理装置が提案されている。

【０００８】上述の装置を用いて、圧電体基板にＡｌＣ
ｕ薄膜を堆積させると、ターゲットからの輻射熱やター
ゲットから放出された加速２次電子による衝撃によっ
て、基板温度は数百度になるといわれている。これによ
って、室温では殆ど固溶しなかったＣｕは、Ａｌ中に固
溶するようになる。この時、基板温度に１０％前後の温
度ムラがあった場合、Ｃｕの固溶度は異なる。Ｃｕの電
気抵抗値はＡｌに比べ、小さいので、Ｃｕに電気が流れ
易い。したがって、ＡｌＣｕ薄膜全体としては、四端子
法などで測定した、シート抵抗値に変化が起こることに
なる。つまり、基板温度分布が生じることにより、Ａｌ
Ｃｕ薄膜の比抵抗値（ρ）の分布を均一（たとえば±
０.５％以下）にする、すなわち膜質を均一にすること
が困難になるという問題が発生する。

【０００９】また、圧電体であるＬＴＯ基板は、前述の
ように圧電効果を持つと共に、焦電効果も併せ持ってい
る。この焦電効果とは、温度上昇によって自発分極が大
きくなる現象のことである。ＬＴＯの焦電係数は、それ
ほど大きくはないが、２００（１０^-6Ｃｍ^-2Ｋ^-1）であ
り、温度上昇による分極により電力を発生することを示
す。この性質によって、ＡｌＣｕ薄膜堆積中の基板温度
上昇によって基板が分極を起こして、その分極から発生
した静電気によって、基板が基板ホルダーに貼り付いて
しまい、その搬送に不具合を生じていた。

【００１０】これらの問題を解決するために、スパッタ
リング電力を小さくして、基板温度の上昇を小さくする
方法も考えられる。しかし、この方法は、堆積速度低下
を意味し、堆積時間増加に共なう、堆積薄膜内の不純物
ガスの混入率が増加する結果を招く。真空処理室内に残
留している不純物ガスが少ないほど堆積膜の比抵抗が低
いことは公知である。したがって、この方法は、比抵抗
（ρ）の上昇すなわちＡｌＣｕ薄膜の膜質の低下につな
がり、推奨できない。

【００１１】一方、ＡｌＣｕ薄膜で代表されるＳＡＷデ
バイスだけでなく、ＧａＡｓデバイスで代表されるＭＯ
Ｓトランジスタやバイポーラトランジスタ等の電子デバ
イスの製造行程では、薄膜抵抗用などのＴａ薄膜やＴａ
ＮｘあるいはＴａＯｘを製造する場合、数百度の基板加
熱が要求される。

【００１２】これらのことから、従来の真空処理装置特
にスパッタリング装置は、基板への、冷却および加熱を
行うための機構を具えていた。

【００１３】この従来の、回転軸を中心に回転自在に回
転する自転あるいは公転式基板ホルダーを具える、スパ
ッタリング装置における、基板の、冷却および加熱に関
する機構としては、基板ホルダーの基板保持部と接続さ
れた回転自在の管状体の内部に冷却媒体用配管を、外部
に加熱用の電気配線を設けた冷却媒体供給機構および電
力供給機構が採用されていた。また、基板にバイアス電
力を印加する場合には前述の冷却媒体供給機構を介して
基板に印加を行なっていた。

【００１４】この構成並びに動作の理解を助けるため、
図３はこの構成を具体的に示す図である。この図３を参
照して、基板ホルダーの回転と、基板の冷却又は加熱
と、バイアス電力を印加する場合と、を具体的に説明す
る。

【００１５】図３（Ａ）は、スパッタリング装置の構成
を示す斜視図である。ここでは回転式基板ホルダーを代
表して公転式の基板ホルダーを用いている。まず、真空
チャンバ１２内に処理される基板１０が投入される。こ
の基板１０は基板ホルダー５０に載置される。この基板
ホルダー５０は大きく分けて２つの特徴的構造を有して
いる。一方は実質的に基板を載置する基板保持部１４で
ある。他方は、真空チャンバ１２の内部と外部とを連結
する管状体１６である。さらに、この管状体１６は、こ
の処理される基板１０を加熱するために電力を供給する
電力供給機構１８と、冷却媒体を供給（冷却媒体が基板
ホルダー５０内部を循環）するための冷却媒体供給機構
２０と、を具えている。そして、この冷却媒体供給機構
２０は、冷却媒体供給機構２０と管状体１６とを介し
て、基板１０にバイアス電力を印加するバイアス用電力
源４０に接続されている。

【００１６】図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＩ−Ｉ断面図
であり、管状体１６と電力供給機構１８との接続関係を
具体的に示す図である。左側のハッチングで示された大
きな円は、管状体１６の断面を示す図である。さらにそ
の内部には、冷却媒体が循環する冷却媒体流路ＩＮ２２
と冷却媒体流路ＯＵＴ２４とが設けられている。そし
て、この管状体１６を包囲するように電力供給機構１８
が設けられている。

【００１７】この電力供給機構１８は、外部から電力が
供給される電極押さえ２８と、電極押さえ２８と管状体
１６との間に設けられ、管状体１６と接触して、管状体
１６に電力を供給するカーボン電極２６と、電極押さえ
２８に設けられ、管状体１６が回転時に管状体１６とカ
ーボン電極２６とが接触することを補助するためのバネ
３０と、を具えている。

【００１８】図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のII−II断面図
であり、管状体１６と冷却媒体供給機構２０との接続関
係を具体的に示す図である。図中、断面を示すハッチン
グを一部省略している。中心部の長方形は管状体１６を
示す。この管状体１６は、管状体１６の内部に設けられ
冷却媒体が管状体１６の内部を循環するための２本の冷
却媒体流路（ＩＮ、ＯＵＴ）２２、２４を具えている。
そしてこの管状体１６を包囲するように冷却媒体供給機
構２０が設けられている。この冷却媒体供給機構２０
は、冷却媒体を管状体１６の冷却媒体流路ＩＮ２２に供
給する入り口としてリング状の冷却媒体導入部３２と、
管状体１６の冷却媒体流路ＯＵＴ２４から排出される排
出口としてリング状の冷却媒体排出部３４と、さらに管
状体１６が回転しても、冷却媒体供給機構２０を固定し
ておくためのベアリング３６と、を具えている。

【００１９】そして、この管状体１６が、管径の中心を
軸に回転、すなわち矢印の方向へ回転することによっ
て、基板１０が回転していた。

【００２０】また、バイアス電力を印加する際には、バ
イアス用電力源４０を稼動させ、冷却媒体供給機構２０
と管状体１６とを介して、基板１０にバイアス電力を印
加していた。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
管状体１６およびその中に設けられた配管等を同時に回
転させると、以下の問題が発生していた。

【００２２】冷却媒体用の冷却媒体供給機構２０と管状
体１６との機械的な摩耗によって、冷却媒体導入部３２
又は冷却媒体排出部３４と、管状体１６内部に設けられ
た冷却媒体流路ＩＮ２２又は冷却媒体流路ＯＵＴ２４と
の間に隙間が生じ、冷却媒体が漏れる事故が発生してい
た。

【００２３】また、基板加熱のための電力供給を行う電
力供給機構１８では、管状体１６とカーボン電極２６と
の接触により電力供給を行なっていた。しかし、機械的
な接触によるカーボン電極２６及び管状体１６との摩耗
により電力供給が確実に行なえない事態が発生した。

【００２４】また、基板の温度制御をより効果的にする
ための気体導入機構がないので、基板裏面への熱伝導性
の良い気体を導入することが困難であった。

【００２５】以上述べたように回転式基板ホルダーを具
えるスパッタリング装置では、基板の冷却および加熱用
機構の摩耗により、それぞれ冷媒漏れ事故や基板１０へ
の不安定な電力供給等の問題が生じていた。

【００２６】この発明はこれらの問題を解決するために
なされたものであり、回転式基板ホルダーに載置された
基板を、常に安定した状態で効率よく、冷却あるいは加
熱することが可能な真空処理装置を提供することにあ
る。

【００２７】また基板にバイアス電力を印加することに
よって、膜質の優れた薄膜を製造することが可能な真空
処理装置を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、ハウジングにシール機構を介し
て回転可能に設けられた基板ホルダー部と、該基板ホル
ダー部を回転させるための回転駆動部と、を具える真空
処理装置において、前述の基板ホルダー部は、管軸を回
転軸として回転可能な第１の管状体と、該第１の管状体
内部に前述の管軸と管軸とを共通にして挿入され、かつ
固定された第２の管状体とを有し、前述の第１の管状体
は、その一端を閉成する基板載置板を具え、前述の第２
の管状体は、前述の基板載置板に対向する一端側に、基
板を冷却するための冷却部と、前述の基板を加熱するた
めの加熱部と、を具えることを特徴とする。

【００２９】このようにすると、基板の温度制御を確実
に行うことができ、かつ基板を回転軸を中心に回転する
ことができる。

【００３０】さらに、前述の冷却部は、好ましくは、前
述の基板を冷却するための冷却媒体が循環する冷却媒体
流路を具えるとよい。

【００３１】このようにすると、機械的な摩耗等による
冷却媒体の液漏れを防ぐことができる。

【００３２】さらに、この発明の好適構成例では、前述
の第２の管状体は、前述の基板載置板に対向する一端
に、該基板載置板と離間させて板状の蓋部を具え、前述
の冷却部は、前述の第２の管状体内を通り、該第２の管
状体の他端から前述の蓋部の裏面に達して、該他端に戻
るように設けられており、前述の加熱部は、電力供給経
路と、該電力供給経路に接続される発熱体とを具え、発
熱体は、前述の蓋部の表面に設けられており、前述の電
力供給経路は、前述の第２の管状体の他端から前述の発
熱体まで、前述の第２の管状体内に設けられるとよい。

【００３３】このようにすると、電力供給経路の断線の
心配がない。

【００３４】さらに、前述のシール機構は、好ましく
は、前述の第１の管状体と、前述のハウジングとの間を
軸受けを用いてシールする第１シール部と、前述の第１
の管状体と、前述の第２の管状体との間を軸受けを用い
てシールする第２シール部と、を有しているとよい。

【００３５】このようにすると、真空室内部と外部とを
確実に遮断できる。

【００３６】さらに、この発明の好適な構成例では、前
述の第１シール部および第２シール部を、好ましくは、
磁性流体シールとするとよい。

【００３７】このようにすると、真空室内部と外部とを
気密性よく遮断でき、接触に伴う機械的摩耗を低減でき
る。

【００３８】さらに、前述の第２の管は、前述の基板載
置板と前述の蓋部との間に気体を供給する気体導入機構
を有し、該気体導入機構は、前述の蓋部に設けられた通
気孔と、該通気孔に連通して、前述の第２の管状体を通
り、前述の気体基板ホルダー部外の気体供給機構に結合
された気体導入路と、を具えるとよい。

【００３９】このようにすると、気体の熱伝導を利用
し、基板を効率よく温度制御できる。

【００４０】さらに、この発明の実施にあたり、前述の
気体を、好ましくは、不活性ガス又はプロセスガスの双
方またはいずれか一方とするとよい。

【００４１】このようにすると、真空室内部に製造プロ
セスに影響しないガスが供給される。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態について、説明する。なお、図中、各構成成
分の大きさ、形状及び配置関係は、この発明が理解でき
る程度に概略的に示してあるにすぎず、したがって、こ
の発明は、図示例に限定されるものではない。

【００４３】図１に示す装置は、真空室内に保持された
基板の成膜処理を行なうスパッタリング装置である。図
１を参照して、このスパッタリング装置に適用される、
この発明の真空処理装置について説明する。

【００４４】＜真空処理装置の構成＞図１は、この発明
の真空処理装置の要部構成を示す断面図である。図中、
断面を示すハッチングを一部省略している。この真空処
理装置は、ベースプレート６２及び真空チャンバ６０と
によって画成された真空室の内部と、それ以外の外部と
で構成されている。

【００４５】まず、この真空室の外部には、基板ホルダ
ー６６を回転させるための回転駆動部８６と、加熱部に
電力を供給する電力供給機構８８と、冷却媒体を供給す
る冷却媒体供給機構９０と、気体供給機構９４と、バイ
アス電力を印加するための高周波供給源９６と、が設け
られている。

【００４６】一方、この真空室の内部には、内部と外部
とを連結するための、開口部（図示せず）が設けられて
いる。その開口部の内周部に、ベースプレート６２を介
して、ハウジング６４が設けられている。

【００４７】好適には、このベースプレート６２および
ハウジング６４の材質は、Ａｌ、ステンレス等を用いる
とよい。またこのベースプレート６２は接地されている
とよい。

【００４８】そのハウジング６４のさらに内周部にシー
ル機構７４すなわち第１シール部１７４を介して、基板
ホルダー６６が設けられている。

【００４９】好適には、このシール機構７４を、軸受け
すなわちベアリングを利用した、磁性流体シールで構成
するとよい。この磁性流体シールとは、永久磁石などの
磁気回路を利用して、磁性流体をシール機構として用い
るものである。この磁性流体は、一般的には、界面活性
剤を用いて、磁性粒子（強磁性体）を溶媒（ベースオイ
ル）中に分散させたものである。この磁性粒子の材質
は、この発明の目的を損なわない範囲で適宜選択可能で
あるが、たとえば、鉄、ニッケル、コバルト、フェライ
トなどが適用される。基板ホルダー６６の材質もまた、
この発明の目的を損なわない範囲で適宜選択可能である
が、たとえば、Ｃｕ、ステンレス、セラミック、Ａｌ等
製造プロセスに影響しない材質である。

【００５０】この基板ホルダー６６は、２種類の構造か
ら成り立っている。一方は、一端を閉成するように基板
載置板６８を設けた、管軸を中心軸として回転可能な第
１の管７０と、この第１の管の内部に、シール機構７４
すなわち第２シール部２７４を介して挿入され、真空室
外部でねじ止め等で固定されている、第２の管７２とで
ある。ただし、この第２シール部２７４は絶縁物で構成
されている。

【００５１】まず、第１の管７０について説明する。こ
の第１の管７０は、２種類の部材に分けられる。一方
は、基板載置板６８を具えた第１部材１７０と、回転駆
動部８６のプーリー１８６と連結された第２部材２７０
とである。そして、この第１部材１７０と第２の管７２
とは、導電性ベアリング８２を介して接触されている。
さらに、この第１部材１７０と第２部材２７０とは、絶
縁石リング８４を介して、接続されている。

【００５２】この導電性ベアリング８２の材質は、この
発明の目的を損なわない範囲で適宜選択可能であるが、
ステンレスでも、カーボンを含有した導電性セラミック
でも良い。また、形状はボールベアリングが好ましい。
絶縁石リング８４の材質もまた適宜選択可能であるが、
フッ素加工樹脂、アルミナ等を用いるとよい。

【００５３】次に、第２の管７２について説明する。こ
の第２の管７２は、２つの特徴的部分を具えている。一
方は、導電性ベアリング８２を介して第１部材１７０と
接触される第１部位１７２である。他方は、シール機構
７４、すなわち第２シール部２７４を介して第１の管７
０と接触される第２部位２７２である。

【００５４】この第１部位１７２は、前述の基板載置板
６８に対向する一端に、この基板載置板６８と離間させ
て板状の蓋部９８を具えている。そして、この第１部位
１７２と、その上に覆いかぶせてある蓋部９８とは、溶
接により一体となっているか、あるいはＯ−リング等の
シール材を介してねじ止めされている。

【００５５】基板１０にバイアス電力を印加する場合
は、この第２の部位２７２を、高周波供給源９６に接続
する。

【００５６】また、この第２の管７２は、前述の基板載
置板６８に対向する一端側に、基板１０を冷却するため
の冷却部７８と、前述の基板１０を加熱するための加熱
部８０と、基板１０の温度制御を効率よく行うための気
体導入機構９２と、を具えている。次にこれらの具体的
な構成を説明する。

【００５７】（冷却部）冷却部７８は、前述の基板１０
を冷却するための冷却媒体が循環する冷却媒体流路１７
８を具える。そして、この冷却媒体流路１７８は冷却媒
体供給機構９０に、導入口１１７８と排出口２１７８と
を介して、接続されている。そして、この冷却媒体流路
１７８は、第２の管７２内部を通り、この第２の管７２
の他端から蓋部９８の裏面に達して、他端に戻るように
設けられている。具体的な構成としては、この発明の目
的を損なわない範囲で適宜設計可能である。たとえば、
冷却媒体流路１７８を、基板１０が均等に冷却されるよ
うに、蓋部９８の裏面において、パイプを用いて、蓋部
９８からみて、ｍ字状に、あるいはパイプ内部の空間を
仕切り板で仕切って構成しても良い。さらに、これらの
形状のパイプを蓋部９８の表面に設けて構成してもよい
し、あるいは第２の管７２内部に形成された溝等を用い
て、冷却媒体流路１７８を構成してもよい。

【００５８】また、この冷却媒体流路１７８として使用
されるパイプ又は仕切り板の材質は、この発明の目的を
損なわない範囲で適宜選択可能であるが、たとえば、冷
却媒体の影響を受けにくいステンレス等の材料を適用す
るとよい。また、冷却媒体としては、水、フロリナート
等一般的に使用される冷却媒体が適用できる。

【００５９】（加熱部）加熱部８０は、発熱体すなわち
ヒーター１０２と、このヒーター１０２と電力供給機構
８８とに接続され、ヒーター１０２に電力を供給する電
力供給経路１８０と、を具える。

【００６０】このヒーター１０２は、基板１０が均等に
加熱されるように、すなわち基板載置板６８に対向する
ように蓋部９８の表面にリング状に設けられている。し
かしながら、このヒーター１０２は発明の目的を損なわ
ない範囲で適宜設計可能である。また、このヒーター１
０２は、一般にはランプヒーターが用いられるが、カー
ボンヒーター等の他のヒーターを用いても当然よい。

【００６１】また、この電力供給経路１８０は、第２の
管７２の内部に収納されている。

【００６２】（気体導入機構）気体導入機構９２は、基
板載置板６８と蓋部９８との間に気体を供給する機構で
ある。この気体導入機構９２は、蓋部９８に設けられた
通気孔１９２と、この通気孔１９２に連通して、第２の
管７２に収納された気体導入路２９２とを具える。さら
にこの気体導入路２９２は、真空室外部、この実施の形
態では基板ホルダー６６の外部に設けられた気体供給機
構９４に接続されている。

【００６３】なお、この気体導入路２９２は、この発明
の目的を損なわない範囲で適宜設計可能である。たとえ
ば、第２の管７２内部に設けられた冷却媒体流路１７８
からなる空間（又は冷却媒体で満たされた空間）を貫通
して前述の通気孔１９２に接続させてもよいし、あるい
は貫通しないで、前述の通気孔１９２に接続しないで、
第１部位１７２内部に設けても良い。

【００６４】この気体導入路２９２の材質は、この発明
の目的を損なわない範囲で適宜選択可能である。また、
この気体の流量を制御するには、気体供給機構９４等に
設けられるマスフローコントローラ（図示せず）等を用
いてもよい。

【００６５】＜真空処理装置の動作＞この発明の基板回
転機構を説明する。

【００６６】まず、回転について説明する。回転駆動部
８６、すなわちモータ支持台１０４に取り付けられた回
転モータ１０６を駆動させると、プーリー１８６に回転
が伝達される。その結果、第１シール部１７４の内側す
なわち第１の管７０は回転する。第１の管７０は第１シ
ール部１７４により気密が保たれたままスムーズに回転
するようになっている。これによって、第１の管７０が
管軸を中心に回転する。

【００６７】一方、第１の管７０の内部に挿入された第
２の管７２は、この第１の管７０の回転に関わらずに固
定した状態にある。

【００６８】次に、基板冷却について説明する。第２の
管７２内部に収納された冷却媒体流路１７８は、真空室
外部にある冷却媒体供給機構９０に接続されている。冷
却媒体供給機構９０から導入口１１７８を介して導入さ
れた冷却媒体は、蓋部９８裏面に形成された冷却媒体用
流路を循環して、排出口２１７８から冷却媒体供給機構
９０に排出される。

【００６９】このような構成および動作によって、基板
ホルダー６６が冷却媒体によって充分冷やされているの
で、基板ホルダー６６に載置された基板１０も冷却され
る。通常冷却しないでＡｌＣｕ薄膜を６分間堆積した場
合、基板温度は１００度程度であるが、この発明によれ
ば、冷却媒体として水を１分当たり１リットル流した場
合、約５０度程度に下げることができる。

【００７０】次に、基板加熱について説明する。加熱部
８０は、基板１０を均一に加熱できるように、ヒーター
１０２を設けてある。したがって、基板１０を、確実に
かつ均一に加熱することができる。

【００７１】具体的には、抵抗素子用のＴａＮ薄膜を、
ＴａターゲットのＡｒ＋Ｎ₂混合ガスによるリアクティ
ブスパッタリングで製造する場合は、到達圧力１．０×
１０ ^-4Ｐａ以下、成膜圧力４．０×１０^-1Ｐａ、基板ホ
ルダー回転数２０ｒｐｍ、Ｔ／Ｓ間距離１６０ｍｍ、投
入電力ＲＦ１．０ｋｗ、成膜時間３０分、成膜膜厚４０
０nmの条件において、たとえば、ヒーター１０２の加熱
する温度範囲を、１５０度〜４００度、好ましくは２０
０度〜３５０度の温度範囲とすればよい。

【００７２】次に、気体導入について説明する。基板ホ
ルダー６６の内部で基板載置板６８の裏面に対向した第
２の管７２の一端には蓋部９８が設けられている。両者
との間（離間）に構成された空間に向かって通気孔１９
２から温度制御用の例えばＡｒ等の不活性ガスやプロセ
スガスと同じガスなどのように製造工程に悪影響を与え
ないガスが導入される。真空では熱の伝搬は輻射熱によ
るが、このような気体が存在するとこの気体による熱の
伝搬が、この輻射熱によるよりも効率的に行なうことが
できる。

【００７３】たとえば、薄膜製造の工程において、温度
上昇する基板を冷却する場合には、温度上昇した基板に
冷却された気体が効率的に伝達される。したがって、短
時間で基板を冷却することができ、成膜中の基板の温度
上昇を回避することができる。また、高い基板温度で薄
膜を製造した際に、製造後、温度上昇した基板を常温に
戻す場合にも、それら気体を導入すれば、効果的に短時
間で基板を冷却することができる。同様に、基板に加熱
を必要とする場合には、基板に加熱された気体の熱が効
率的に伝達され、短時間で基板を加熱することができ
る。

【００７４】前述の空間には特に気体排気用の出口を設
けてはいないが、この第１部材１７０と第１部位１７２
との組み立てが、シール機構を介しておらず密閉状態に
構成されていないので、真空室を排気するポンプ（図示
せず）によって自然に排気される。

【００７５】次に、基板１０に、バイアス電力を印加す
る場合について説明する。薄膜を製造するときに、基板
１０に負の電力を印加することにより、プラズマ中のイ
オン又は原子を強制的に基板に衝突させて緻密な膜質に
したり、あるいは膜の加工をするためにイオン又は原子
の衝撃を利用する手法が一般的に行なわれている。

【００７６】この発明の実施の形態では、固定した第２
の管７２に直接配線を接続し、電力を供給する。このと
き、第２シール部２７４は、絶縁物で構成されているの
で、この部分には電力が供給されない。また、第１の管
７０の第１部材１７０と、第２部材２７０とは、絶縁石
リング８４を介して接続されているため、電気的に絶縁
が保たれている。第２の管７２に投入された電力は、第
１の管７０の第１部材１７０とは電気的に導通が保たれ
ているので、載置されている基板にバイアス電力を印加
することができる。

【００７７】また、この発明の真空処理装置の実施の形
態では、自転式基板ホルダーを用いたが、公転式基板ホ
ルダーにでも、自公転式基板ホルダーにでも適用するこ
とができる。

【００７８】さらに、この発明の真空処理装置の構成
は、マグネトロンスパッタリング装置、イオンビームス
パッタリング装置、電子ビームスパッタリング装置、蒸
着装置等のさまざまな装置に適用可能である。

【００７９】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明によれば、回転式基板ホルダーに載置された基板を
効率的に冷却あるいは加熱し、また基板にバイアス電力
を印加することによって、膜質の優れた薄膜を製造する
ことが可能な真空処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の要部構成を示す図で
ある。

【図２】ＳＡＷデバイスの構成を示す図である。

【図３】従来の真空処理装置の要部構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０：基板１２、６０：真空チャンバ１４：基板保持部１６：管状体１８：電力供給機構２０：冷却媒体供給機構２２：冷却媒体流路IN ２４：冷却媒体流路ＯＵＴ２６：カーボン電極２８：電極押さえ３０：バネ３２：冷却媒体導入部３４：冷却媒体排出部３６：ベアリング４０：バイアス用電力源５０，６６：基板ホルダー６２：ベースプレート６４：ハウジング６８：基板載置板７０：第１の管７２：第２の管７４：シール機構７８：冷却部８０：加熱部８２：導電性ベアリング８４：絶縁石リング８６：回転駆動部８８：電力供給機構９０：冷却媒体供給機構９２：気体導入機構９４：気体供給機構９６：高周波供給源９８：蓋部１０２：ヒーター１０４：モータ支持台１０６：回転モータ１７０：第１部材１７２：第１部位１７４：第１シール部１７８：冷却媒体流路１８０：電力供給経路１８６：プーリー１９２：通気孔２７０：第２部材２７２：第２部位２７４：第２シール部２９２：気体導入路１１７８：導入口２１７８：排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林幸弘東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ株式会社内 (72)発明者長谷川善郎東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ株式会社内Ｆターム(参考） 4K029 BD00 DA06 DA08 JA02 KA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングにシール機構を介して回転可
能に設けられた基板ホルダー部と、該基板ホルダー部を
回転させるための回転駆動部とを具える真空処理装置に
おいて、前記基板ホルダー部は、管軸を回転軸として回転可能な
第１の管状体と、該第１の管状体内部に前記管軸と管軸
とを共通にして挿入され、かつ固定された第２の管状体
とを有し、前記第１の管状体は、その一端を閉成する基板載置板を
具え、前記第２の管状体は、前記基板載置板に対向する一端側
に、基板を冷却するための冷却部と、前記基板を加熱す
るための加熱部とを具えることを特徴とする真空処理装
置。
【請求項２】請求項１に記載の真空処理装置におい
て、前記冷却部は、前記基板を冷却するための冷却媒体が循
環する冷却媒体流路を具えることを特徴とする真空処理
装置。
【請求項３】請求項１に記載の真空処理装置におい
て、前記第２の管状体は、前記基板載置板に対向する一端
に、該基板載置板と離間させて板状の蓋部を具え、前記冷却部は、前記第２の管状体内を通り、該第２の管
状体の他端から前記蓋部の裏面に達して、該他端に戻る
ように設けられており、前記加熱部は、電力供給経路と、該電力供給経路に接続
される発熱体とを具え、前記発熱体は、前記蓋部の表面に設けられており、前記電力供給経路は、前記第２の管状体の他端から前記
発熱体まで、前記第２の管状体内部に設けられているこ
とを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】請求項１に記載の真空処理装置におい
て、前記シール機構は、前記第１の管状体と、前記ハウジン
グとの間を軸受けを用いてシールする第１シール部と、前記第１の管状体と、前記第２の管状体との間を軸受け
を用いてシールする第２シール部とを有していることを
特徴とする真空処理装置。
【請求項５】請求項４に記載の真空処理装置におい
て、前記第１シール部および第２シール部を、磁性流体シー
ルとすることを特徴とする真空処理装置。
【請求項６】請求項３に記載の真空処理装置におい
て、前記第２の管状体は、前記基板載置板と前記蓋部との間
に気体を供給する気体導入機構を有し、該気体導入機構は、前記蓋部に設けられた通気孔と、該通気孔に連通して、前記第２の管状体を通り、前記基
板ホルダー部外の気体供給機構に接続された気体導入路
とを具えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項７】請求項６に記載の真空処理装置におい
て、前記気体を、不活性ガス又はプロセスガスの双方または
いずれか一方とすることを特徴とする真空処理装置。