JP2004211165A - 薄膜形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄膜形成装置内部にスパッタ粒子によって形成される装置内異物の生成を低減することが可能な薄膜形成装置を得ること。
【解決手段】基板40を保持する基板ホルダ41と、基板ホルダ41に保持される基板40上に薄膜を形成するための成分を含むターゲット32と、基板ホルダ41とターゲット32が設置される真空チャンバ2と、を備え、真空チャンバ2を所定の真空度にして、ターゲット32にイオン化されたキャリアガスJを衝突させることによってたたき出されたターゲット構成粒子K+を基板40上に堆積させて膜を形成する薄膜形成装置1において、基板ホルダ41を絶縁部43を介して保持するホルダ42と、ホルダ42と基板ホルダ41との間にバイアス電圧を印加する第2の電源52と、を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】基板40を保持する基板ホルダ41と、基板ホルダ41に保持される基板40上に薄膜を形成するための成分を含むターゲット32と、基板ホルダ41とターゲット32が設置される真空チャンバ2と、を備え、真空チャンバ2を所定の真空度にして、ターゲット32にイオン化されたキャリアガスJを衝突させることによってたたき出されたターゲット構成粒子K+を基板40上に堆積させて膜を形成する薄膜形成装置1において、基板ホルダ41を絶縁部43を介して保持するホルダ42と、ホルダ42と基板ホルダ41との間にバイアス電圧を印加する第2の電源52と、を備える。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置などの薄膜を形成する薄膜形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体薄膜装置の作製や、半導体装置の内部電極配線に使用される金属薄膜の形成を行うための薄膜形成装置として、薄膜の組成制御が容易で、高温材料を低温で合成でき、また大面積への成膜が可能なスパッタ装置が使用されることが多い。以下に、金属などの導電性材料の薄膜の作製は、一般的に、薄膜構成材料の原料となるターゲットに直流電圧を印加してスパッタを行うDC(Direct Current)スパッタ装置が使用されるので、このDCスパッタ装置を例に挙げて説明する。DCスパッタ装置は、基板を保持するための基板ホルダと、基板に作製する薄膜の組成を有する導電性のターゲットと、これらの基板ホルダとターゲットが内部に設置される真空チャンバと、基板ホルダとターゲットとの間に直流高電圧を印加するための直流電源と、真空チャンバ内を真空に排気する真空ポンプと、スパッタを行うためのキャリアガスを真空チャンバ内に供給するためのガスボンベとを備えている。基板ホルダは、通常、薄膜を作製させるための基板のサイズよりも大きな面積を有し、薄膜形成中に基板が動かないように基板保持機構によって基板を保持する。基板ホルダとターゲットとは、真空チャンバ内で対向して配置されており、基板ホルダには直流電源のアノード(陽極)が、ターゲットには直流電源のカソード(陰極)がそれぞれ接続されている。
【0003】
スパッタを行う際には、真空チャンバ内を所定の真空度に保った状態で、ターゲット付近にガスボンベからのキャリアガスを流しながら基板ホルダとターゲットとの間に直流高電圧を印加して放電させる。この放電によって、キャリアガスの一部が電子を放出して正の電荷を有するイオンにイオン化され、負の直流高電圧にバイアスされているターゲットに向かって、正に帯電したキャリアガスイオンが加速される。この加速によってキャリアガスは、数KeVのエネルギをもってターゲットに衝突し、ターゲットからは通常、正の電荷を有するスパッタ粒子がたたき出される。このスパッタ粒子はターゲット表面の垂線に対してある角度の範囲で放出され、その一部のスパッタ粒子がターゲットに対向して配置された基板上に堆積し、薄膜を形成する。
【0004】
特許文献1には、基板表面に段差がある場合でも、その段差で膜を途切れさせずに成膜を行うことが可能な薄膜形成装置が開示されている。たとえば上記の構成のスパッタ装置で基板に負のバイアス電圧をかける場合に、成膜開始直後の短い時間にのみその負のバイアス電圧の絶対値を大きくして、成膜直後の成膜粒子の表面移動度を高め、基板に最初に付着する数原子層の成膜の起点となる核を基板表面に均一に分散させる。そして、その数原子層の上に形成される大半の膜厚部分について成膜する間は、その絶対値の大きな負のバイアス電圧を印加せずに成膜を行っている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−144405号公報(第2頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の薄膜形成装置においては、ターゲットからたたき出されたスパッタ粒子の一部は、基板だけでなく、基板ホルダの基板保持面上の基板が保持されていない部分や真空チャンバの内壁にも不必要に堆積する。そのため、成膜が終わった基板を搬送する場合に、基板以外のスパッタ装置内部に不必要に堆積していたスパッタ粒子の膜が剥がれたりして基板上に付着する場合があった。この基板上に付着した異物状のスパッタ粒子の膜は、この後の写真製版工程における内部電極配線を形成する際に、パターン欠陥を生じさせる原因となっているという問題点があった。
【0007】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、薄膜形成装置内部にスパッタ粒子によって形成される装置内異物の生成を低減することが可能な薄膜形成装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる薄膜形成装置は、基板を保持するための基板保持手段と、前記基板保持手段に保持される基板上に薄膜を形成するための成分を含むターゲットと、前記基板保持手段と前記ターゲットが設置される薄膜形成室と、を備え、前記薄膜形成室を所定の真空度にして、前記ターゲットにイオン化されたキャリアガスを衝突させることによってたたき出されたターゲット構成粒子を前記基板上に堆積させて膜を形成する薄膜形成装置において、前記基板保持手段を絶縁手段を介して保持する保持手段と、たたき出された前記ターゲット構成粒子中の多数を占める電荷を有するターゲット構成粒子の前記保持手段への堆積を抑制するためのバイアス電圧を前記保持手段と前記基板保持手段との間に印加する電圧印加手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる薄膜形成装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0010】
実施の形態1.
図1は、この発明にかかる薄膜形成装置の実施の形態1の構成を示す模式図である。以下では、この図1に示される薄膜形成装置として、ターゲット付近に流したキャリアガスをターゲットと基板との間に印加した直流高電圧でイオン化して、イオン化したキャリアガスをターゲットに衝突させて放出されたスパッタ粒子を基板上に成膜するDCスパッタ装置を例に挙げて説明する。
【0011】
薄膜形成装置1は、真空チャンバ2と、ターゲットを保持するターゲット部3と、基板40を保持する基板保持部4と、ターゲット部3と基板保持部4の間および基板保持部4内に電圧を印加する電源部5と、真空チャンバ2内を真空に排気するための排気部6と、真空チャンバ2内にキャリアガスJを導入するガス供給部7とを有する。
【0012】
真空チャンバ2は、薄膜を形成するための真空雰囲気を形成する薄膜形成室であり、内部には、後述するターゲット部3と基板保持部4とが対向して配置されている。ここで、真空チャンバ2は特許請求の範囲における薄膜形成室に対応している。
【0013】
ターゲット部3は、電源部5と接続されるターゲット電極31と、このターゲット電極31に接続されたターゲット32とから構成される。ターゲット電極31は、電源部5の負極と接続されており、成膜中はカソードとして機能する。ターゲット32は、基板40上に所望の薄膜を形成するために必要な組成を有する導電性のバルク体によって構成され、ターゲット電極31と電気的接続が保たれるようにして配置される。
【0014】
基板保持部4は、薄膜を形成する基板40を保持するための基板ホルダ41と、基板ホルダ41をさらに支持するホルダ42と、基板ホルダ41とホルダ42との間に挿入される絶縁部43とから構成される。基板ホルダ41は、金属などの導電性の材料から構成されており、基板40を保持するための機構を有するとともに、電源部5の正極と接続され、ターゲット電極31と対を成すもう一方の電極としての役割を有する。また、基板ホルダ41は、基板40面から垂直な方向から見た場合に、基板ホルダ41が基板ホルダ41上に載置した基板40からはみ出さないように、基板ホルダ41上に載置される基板40と同じサイズまたはそれよりも小さいサイズを有する。これにより、基板ホルダ41上に不必要なスパッタ粒子が堆積しないようにしている。ホルダ42は、金属などの導電性の材料から構成されており、基板ホルダ41を支持する。ホルダ42の電圧が基板ホルダ41の電圧よりも高くなるように、両者の間にも直流電源が接続されている。また、このとき、ホルダ42と基板ホルダ41との間でショートを起こさないように、両者の間には基板ホルダ41と同じサイズか基板ホルダ41よりも小さいサイズの絶縁部43が挿入されている。ここで、基板ホルダ41は特許請求の範囲における基板保持手段に対応し、ホルダ42は同じく保持手段に対応し、そして絶縁部43は同じく絶縁手段に対応している。
【0015】
電源部5は、第1の電源51と第2の電源52とからなる。第1の電源51は、スパッタを行うために、ターゲット電極31と基板ホルダ41の間に直流高電圧を印加するための電源である。第1の電源51の正極は基板ホルダ41と接続され、第1の電源51の負極はターゲット電極31と接続される。第2の電源52は、基板保持部4のホルダ42を基板ホルダ41よりも高い電圧に維持するために、両者の間に直流電圧を印加するための電源である。したがって、第2の電源52の負極は、基板ホルダ41と接続され、第2の電源52の正極は、ホルダ42と接続される。ここで、第2の電源52は、特許請求の範囲における電圧印加手段に対応している。
【0016】
排気部6は、真空チャンバ2内を所定の圧力に保つために真空チャンバのフランジを介して接続されるものであり、通常、真空ポンプが使用される。たとえば、真空チャンバ2内が大気圧に近い圧力の状態では油回転ポンプが使用され、油回転ポンプが動作可能な圧力以下の状態ではターボ分子ポンプなどのポンプと油回転ポンプの直列運転によって真空チャンバ2内の気体を排気する。なお、圧力の調整は、通常、排気部6と真空チャンバ2内との間に設けられたゲートバルブ61の開き度合いを変化させることによって行う。
【0017】
ガス供給部7は、スパッタを行う際に、真空チャンバ2内のターゲット32と基板40との間の空間にキャリアガスJを導入するために使用される。通常、ターゲット32の設置位置近くに、ガス供給部7とつながるガス導入口71が備えられており、所定の流量となるように、図示しないガス流量コントローラによって制御される。なお、キャリアガスJとしては、通常、アルゴンガスなどの不活性ガスが用いられるが、作製する薄膜の条件によって、使用されるキャリアガスJの種類が定められる。
【0018】
つぎに、このような構成を有する薄膜形成装置1の動作について説明する。基板ホルダ41に基板40を載置し、真空チャンバ2内を排気部6によって所定の圧力まで排気した後に、ターゲット32と基板40間の空間にガス供給部7からキャリアガスJが導入される。そして、第1の電源51によって、ターゲット電極31と基板ホルダ41間にターゲット電極31が基板ホルダ41に対して負となるように直流高電圧を印加するとともに、第2の電源52によって、基板ホルダ41とホルダ42間にホルダ42の電圧が基板ホルダ41に対して正となる(高くなる)ように直流電圧を印加する。
【0019】
第1の電源51によってターゲット電極31と基板ホルダ41間に印加される直流高電圧によって、キャリアガスJの一部が電子を放出して正の電荷を有するイオンにイオン化され、負の直流高電圧にバイアスされているターゲット32に向かって、正に帯電したキャリアガスJ+が加速される。この加速によってキャリアガスイオンJ+は、数KeVのエネルギをもってターゲット32に衝突し、ターゲット32からは、正の電荷や負の電荷を有するターゲット構成粒子や電気的に中性のターゲット構成粒子などがたたき出される。そして、たたき出されたターゲット構成粒子は、ターゲット32に対向して配置された基板40上に堆積し、薄膜を形成する。このとき、基板ホルダ41は、基板40と同じサイズまたは基板40よりも小さいサイズであり、基板40面に垂直な方向から基板40を見たときに、基板40から基板ホルダ41が露出していないので、基板ホルダ41にはたたき出されたターゲット構成粒子は付着することがない。また、基板40(基板ホルダ41)に対してホルダ42は正のバイアス電圧が印加されているので、ターゲット32から放出されたターゲット構成粒子の中で正の電荷を有するターゲット構成粒子(以下、スパッタ粒子K+という)は、ホルダ42に付着することがない。このようにして、スパッタ粒子K+が基板ホルダ41およびホルダ42に付着することを防いでいる。
【0020】
この実施の形態1によれば、第2の電源52によって、基板ホルダ41に対して基板ホルダ41を保持するホルダ42に正のバイアス電圧を印加するように構成したので、ターゲット32から放出された正の電荷を有するスパッタ粒子K+がホルダ42に不必要に付着することを防止することができる。また、基板ホルダ41のサイズを基板ホルダ41に載置する基板40のサイズ以下となるように構成したので、基板ホルダ41にスパッタ粒子K+が付着することも防ぐことができる。これにより、成膜後の基板40の搬送時に、基板ホルダ41やホルダ42に付着したスパッタ粒子膜が剥がれることによって、基板40上に異物が付着することを防止することができるという効果を有する。
【0021】
実施の形態2.
図2は、この発明にかかる薄膜形成装置の実施の形態2の構成を示す模式図である。この薄膜形成装置1は、実施の形態1で説明した図1の薄膜形成装置1において、第2の電源52の正極がホルダ42ではなく真空チャンバ2に接続されていることを特徴とする。以下の説明では、図1で説明した構成要素と同一のものは同一の符号を付してその説明を省略している。
【0022】
この図2に示されるように、真空チャンバ2を、基板ホルダ41に対して正の電圧をバイアスするように構成することによって、成膜中にターゲット32からたたき出された正の電荷を有するスパッタ粒子K+が真空チャンバ2内壁に不必要に付着することを防止することが可能となる。
【0023】
なお、図2では、第2の電源52によって、基板ホルダ41に対して真空チャンバ2に正のバイアス電圧を印加する構成を示したが、図3に示されるように、基板ホルダ41に対して、ホルダ42と真空チャンバ2の両方に正のバイアス電圧を印加するように構成してもよい。このようにすることで、成膜後の基板40の搬送時に基板ホルダ41やホルダ42、真空チャンバ2内壁に付着したスパッタ粒子膜を原因とする異物が基板40上に剥がれて付着することを一層効果的に防止することが可能となる。
【0024】
この実施の形態2によれば、基板ホルダ41に対して真空チャンバ2に正のバイアス電圧を印加するように構成したので、ターゲット32から放出された正の電荷を有するスパッタ粒子K+が真空チャンバ2内壁に不必要に付着することを防止することができる。そして、成膜後の基板40の搬送時に、真空チャンバ2の内壁や基板ホルダ41に付着したスパッタ粒子K+が剥がれることによって、基板40上に異物が付着することを防止することができるという効果を有する。
【0025】
上述した実施の形態1,2では、DCスパッタ装置の場合を例に挙げて説明したが、マグネトロンスパッタやRFスパッタ、イオンビームアシストスパッタなどのスパッタ装置全体や、成膜途中でイオンが発生する薄膜形成装置1に対して適用することが可能である。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、正の電荷を有するイオンが成膜中に発生する薄膜形成装置において、基板ホルダに対して基板ホルダを保持するホルダまたは真空チャンバに正のバイアス電圧を印加するように構成したので、ターゲットから放出された正の電荷を有するスパッタ粒子が基板ホルダやホルダ、真空チャンバ内壁への付着を防止し、成膜後の基板の搬送時に、真空チャンバの内壁や基板ホルダ、ホルダに付着したスパッタ粒子を原因とする異物が基板上に付着することを防止することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による薄膜形成装置の実施の形態1の構成を示す模式図である。
【図2】この発明による薄膜形成装置の実施の形態2の構成を示す模式図である。
【図3】この発明による薄膜形成装置の実施の形態2の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1 薄膜形成装置、2 真空チャンバ、3 ターゲット保持部、4 基板保持部、5 電源部、6 排気部、7 ガス供給部、31 ターゲット電極、32 ターゲット、40 基板、41 基板ホルダ、42 ホルダ、43 絶縁部、51 第1の電源、52 第2の電源、61 ゲートバルブ、71 ガス導入口。
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置などの薄膜を形成する薄膜形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体薄膜装置の作製や、半導体装置の内部電極配線に使用される金属薄膜の形成を行うための薄膜形成装置として、薄膜の組成制御が容易で、高温材料を低温で合成でき、また大面積への成膜が可能なスパッタ装置が使用されることが多い。以下に、金属などの導電性材料の薄膜の作製は、一般的に、薄膜構成材料の原料となるターゲットに直流電圧を印加してスパッタを行うDC(Direct Current)スパッタ装置が使用されるので、このDCスパッタ装置を例に挙げて説明する。DCスパッタ装置は、基板を保持するための基板ホルダと、基板に作製する薄膜の組成を有する導電性のターゲットと、これらの基板ホルダとターゲットが内部に設置される真空チャンバと、基板ホルダとターゲットとの間に直流高電圧を印加するための直流電源と、真空チャンバ内を真空に排気する真空ポンプと、スパッタを行うためのキャリアガスを真空チャンバ内に供給するためのガスボンベとを備えている。基板ホルダは、通常、薄膜を作製させるための基板のサイズよりも大きな面積を有し、薄膜形成中に基板が動かないように基板保持機構によって基板を保持する。基板ホルダとターゲットとは、真空チャンバ内で対向して配置されており、基板ホルダには直流電源のアノード(陽極)が、ターゲットには直流電源のカソード(陰極)がそれぞれ接続されている。
【0003】
スパッタを行う際には、真空チャンバ内を所定の真空度に保った状態で、ターゲット付近にガスボンベからのキャリアガスを流しながら基板ホルダとターゲットとの間に直流高電圧を印加して放電させる。この放電によって、キャリアガスの一部が電子を放出して正の電荷を有するイオンにイオン化され、負の直流高電圧にバイアスされているターゲットに向かって、正に帯電したキャリアガスイオンが加速される。この加速によってキャリアガスは、数KeVのエネルギをもってターゲットに衝突し、ターゲットからは通常、正の電荷を有するスパッタ粒子がたたき出される。このスパッタ粒子はターゲット表面の垂線に対してある角度の範囲で放出され、その一部のスパッタ粒子がターゲットに対向して配置された基板上に堆積し、薄膜を形成する。
【0004】
特許文献1には、基板表面に段差がある場合でも、その段差で膜を途切れさせずに成膜を行うことが可能な薄膜形成装置が開示されている。たとえば上記の構成のスパッタ装置で基板に負のバイアス電圧をかける場合に、成膜開始直後の短い時間にのみその負のバイアス電圧の絶対値を大きくして、成膜直後の成膜粒子の表面移動度を高め、基板に最初に付着する数原子層の成膜の起点となる核を基板表面に均一に分散させる。そして、その数原子層の上に形成される大半の膜厚部分について成膜する間は、その絶対値の大きな負のバイアス電圧を印加せずに成膜を行っている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−144405号公報(第2頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の薄膜形成装置においては、ターゲットからたたき出されたスパッタ粒子の一部は、基板だけでなく、基板ホルダの基板保持面上の基板が保持されていない部分や真空チャンバの内壁にも不必要に堆積する。そのため、成膜が終わった基板を搬送する場合に、基板以外のスパッタ装置内部に不必要に堆積していたスパッタ粒子の膜が剥がれたりして基板上に付着する場合があった。この基板上に付着した異物状のスパッタ粒子の膜は、この後の写真製版工程における内部電極配線を形成する際に、パターン欠陥を生じさせる原因となっているという問題点があった。
【0007】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、薄膜形成装置内部にスパッタ粒子によって形成される装置内異物の生成を低減することが可能な薄膜形成装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる薄膜形成装置は、基板を保持するための基板保持手段と、前記基板保持手段に保持される基板上に薄膜を形成するための成分を含むターゲットと、前記基板保持手段と前記ターゲットが設置される薄膜形成室と、を備え、前記薄膜形成室を所定の真空度にして、前記ターゲットにイオン化されたキャリアガスを衝突させることによってたたき出されたターゲット構成粒子を前記基板上に堆積させて膜を形成する薄膜形成装置において、前記基板保持手段を絶縁手段を介して保持する保持手段と、たたき出された前記ターゲット構成粒子中の多数を占める電荷を有するターゲット構成粒子の前記保持手段への堆積を抑制するためのバイアス電圧を前記保持手段と前記基板保持手段との間に印加する電圧印加手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる薄膜形成装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0010】
実施の形態1.
図1は、この発明にかかる薄膜形成装置の実施の形態1の構成を示す模式図である。以下では、この図1に示される薄膜形成装置として、ターゲット付近に流したキャリアガスをターゲットと基板との間に印加した直流高電圧でイオン化して、イオン化したキャリアガスをターゲットに衝突させて放出されたスパッタ粒子を基板上に成膜するDCスパッタ装置を例に挙げて説明する。
【0011】
薄膜形成装置1は、真空チャンバ2と、ターゲットを保持するターゲット部3と、基板40を保持する基板保持部4と、ターゲット部3と基板保持部4の間および基板保持部4内に電圧を印加する電源部5と、真空チャンバ2内を真空に排気するための排気部6と、真空チャンバ2内にキャリアガスJを導入するガス供給部7とを有する。
【0012】
真空チャンバ2は、薄膜を形成するための真空雰囲気を形成する薄膜形成室であり、内部には、後述するターゲット部3と基板保持部4とが対向して配置されている。ここで、真空チャンバ2は特許請求の範囲における薄膜形成室に対応している。
【0013】
ターゲット部3は、電源部5と接続されるターゲット電極31と、このターゲット電極31に接続されたターゲット32とから構成される。ターゲット電極31は、電源部5の負極と接続されており、成膜中はカソードとして機能する。ターゲット32は、基板40上に所望の薄膜を形成するために必要な組成を有する導電性のバルク体によって構成され、ターゲット電極31と電気的接続が保たれるようにして配置される。
【0014】
基板保持部4は、薄膜を形成する基板40を保持するための基板ホルダ41と、基板ホルダ41をさらに支持するホルダ42と、基板ホルダ41とホルダ42との間に挿入される絶縁部43とから構成される。基板ホルダ41は、金属などの導電性の材料から構成されており、基板40を保持するための機構を有するとともに、電源部5の正極と接続され、ターゲット電極31と対を成すもう一方の電極としての役割を有する。また、基板ホルダ41は、基板40面から垂直な方向から見た場合に、基板ホルダ41が基板ホルダ41上に載置した基板40からはみ出さないように、基板ホルダ41上に載置される基板40と同じサイズまたはそれよりも小さいサイズを有する。これにより、基板ホルダ41上に不必要なスパッタ粒子が堆積しないようにしている。ホルダ42は、金属などの導電性の材料から構成されており、基板ホルダ41を支持する。ホルダ42の電圧が基板ホルダ41の電圧よりも高くなるように、両者の間にも直流電源が接続されている。また、このとき、ホルダ42と基板ホルダ41との間でショートを起こさないように、両者の間には基板ホルダ41と同じサイズか基板ホルダ41よりも小さいサイズの絶縁部43が挿入されている。ここで、基板ホルダ41は特許請求の範囲における基板保持手段に対応し、ホルダ42は同じく保持手段に対応し、そして絶縁部43は同じく絶縁手段に対応している。
【0015】
電源部5は、第1の電源51と第2の電源52とからなる。第1の電源51は、スパッタを行うために、ターゲット電極31と基板ホルダ41の間に直流高電圧を印加するための電源である。第1の電源51の正極は基板ホルダ41と接続され、第1の電源51の負極はターゲット電極31と接続される。第2の電源52は、基板保持部4のホルダ42を基板ホルダ41よりも高い電圧に維持するために、両者の間に直流電圧を印加するための電源である。したがって、第2の電源52の負極は、基板ホルダ41と接続され、第2の電源52の正極は、ホルダ42と接続される。ここで、第2の電源52は、特許請求の範囲における電圧印加手段に対応している。
【0016】
排気部6は、真空チャンバ2内を所定の圧力に保つために真空チャンバのフランジを介して接続されるものであり、通常、真空ポンプが使用される。たとえば、真空チャンバ2内が大気圧に近い圧力の状態では油回転ポンプが使用され、油回転ポンプが動作可能な圧力以下の状態ではターボ分子ポンプなどのポンプと油回転ポンプの直列運転によって真空チャンバ2内の気体を排気する。なお、圧力の調整は、通常、排気部6と真空チャンバ2内との間に設けられたゲートバルブ61の開き度合いを変化させることによって行う。
【0017】
ガス供給部7は、スパッタを行う際に、真空チャンバ2内のターゲット32と基板40との間の空間にキャリアガスJを導入するために使用される。通常、ターゲット32の設置位置近くに、ガス供給部7とつながるガス導入口71が備えられており、所定の流量となるように、図示しないガス流量コントローラによって制御される。なお、キャリアガスJとしては、通常、アルゴンガスなどの不活性ガスが用いられるが、作製する薄膜の条件によって、使用されるキャリアガスJの種類が定められる。
【0018】
つぎに、このような構成を有する薄膜形成装置1の動作について説明する。基板ホルダ41に基板40を載置し、真空チャンバ2内を排気部6によって所定の圧力まで排気した後に、ターゲット32と基板40間の空間にガス供給部7からキャリアガスJが導入される。そして、第1の電源51によって、ターゲット電極31と基板ホルダ41間にターゲット電極31が基板ホルダ41に対して負となるように直流高電圧を印加するとともに、第2の電源52によって、基板ホルダ41とホルダ42間にホルダ42の電圧が基板ホルダ41に対して正となる(高くなる)ように直流電圧を印加する。
【0019】
第1の電源51によってターゲット電極31と基板ホルダ41間に印加される直流高電圧によって、キャリアガスJの一部が電子を放出して正の電荷を有するイオンにイオン化され、負の直流高電圧にバイアスされているターゲット32に向かって、正に帯電したキャリアガスJ+が加速される。この加速によってキャリアガスイオンJ+は、数KeVのエネルギをもってターゲット32に衝突し、ターゲット32からは、正の電荷や負の電荷を有するターゲット構成粒子や電気的に中性のターゲット構成粒子などがたたき出される。そして、たたき出されたターゲット構成粒子は、ターゲット32に対向して配置された基板40上に堆積し、薄膜を形成する。このとき、基板ホルダ41は、基板40と同じサイズまたは基板40よりも小さいサイズであり、基板40面に垂直な方向から基板40を見たときに、基板40から基板ホルダ41が露出していないので、基板ホルダ41にはたたき出されたターゲット構成粒子は付着することがない。また、基板40(基板ホルダ41)に対してホルダ42は正のバイアス電圧が印加されているので、ターゲット32から放出されたターゲット構成粒子の中で正の電荷を有するターゲット構成粒子(以下、スパッタ粒子K+という)は、ホルダ42に付着することがない。このようにして、スパッタ粒子K+が基板ホルダ41およびホルダ42に付着することを防いでいる。
【0020】
この実施の形態1によれば、第2の電源52によって、基板ホルダ41に対して基板ホルダ41を保持するホルダ42に正のバイアス電圧を印加するように構成したので、ターゲット32から放出された正の電荷を有するスパッタ粒子K+がホルダ42に不必要に付着することを防止することができる。また、基板ホルダ41のサイズを基板ホルダ41に載置する基板40のサイズ以下となるように構成したので、基板ホルダ41にスパッタ粒子K+が付着することも防ぐことができる。これにより、成膜後の基板40の搬送時に、基板ホルダ41やホルダ42に付着したスパッタ粒子膜が剥がれることによって、基板40上に異物が付着することを防止することができるという効果を有する。
【0021】
実施の形態2.
図2は、この発明にかかる薄膜形成装置の実施の形態2の構成を示す模式図である。この薄膜形成装置1は、実施の形態1で説明した図1の薄膜形成装置1において、第2の電源52の正極がホルダ42ではなく真空チャンバ2に接続されていることを特徴とする。以下の説明では、図1で説明した構成要素と同一のものは同一の符号を付してその説明を省略している。
【0022】
この図2に示されるように、真空チャンバ2を、基板ホルダ41に対して正の電圧をバイアスするように構成することによって、成膜中にターゲット32からたたき出された正の電荷を有するスパッタ粒子K+が真空チャンバ2内壁に不必要に付着することを防止することが可能となる。
【0023】
なお、図2では、第2の電源52によって、基板ホルダ41に対して真空チャンバ2に正のバイアス電圧を印加する構成を示したが、図3に示されるように、基板ホルダ41に対して、ホルダ42と真空チャンバ2の両方に正のバイアス電圧を印加するように構成してもよい。このようにすることで、成膜後の基板40の搬送時に基板ホルダ41やホルダ42、真空チャンバ2内壁に付着したスパッタ粒子膜を原因とする異物が基板40上に剥がれて付着することを一層効果的に防止することが可能となる。
【0024】
この実施の形態2によれば、基板ホルダ41に対して真空チャンバ2に正のバイアス電圧を印加するように構成したので、ターゲット32から放出された正の電荷を有するスパッタ粒子K+が真空チャンバ2内壁に不必要に付着することを防止することができる。そして、成膜後の基板40の搬送時に、真空チャンバ2の内壁や基板ホルダ41に付着したスパッタ粒子K+が剥がれることによって、基板40上に異物が付着することを防止することができるという効果を有する。
【0025】
上述した実施の形態1,2では、DCスパッタ装置の場合を例に挙げて説明したが、マグネトロンスパッタやRFスパッタ、イオンビームアシストスパッタなどのスパッタ装置全体や、成膜途中でイオンが発生する薄膜形成装置1に対して適用することが可能である。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、正の電荷を有するイオンが成膜中に発生する薄膜形成装置において、基板ホルダに対して基板ホルダを保持するホルダまたは真空チャンバに正のバイアス電圧を印加するように構成したので、ターゲットから放出された正の電荷を有するスパッタ粒子が基板ホルダやホルダ、真空チャンバ内壁への付着を防止し、成膜後の基板の搬送時に、真空チャンバの内壁や基板ホルダ、ホルダに付着したスパッタ粒子を原因とする異物が基板上に付着することを防止することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による薄膜形成装置の実施の形態1の構成を示す模式図である。
【図2】この発明による薄膜形成装置の実施の形態2の構成を示す模式図である。
【図3】この発明による薄膜形成装置の実施の形態2の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1 薄膜形成装置、2 真空チャンバ、3 ターゲット保持部、4 基板保持部、5 電源部、6 排気部、7 ガス供給部、31 ターゲット電極、32 ターゲット、40 基板、41 基板ホルダ、42 ホルダ、43 絶縁部、51 第1の電源、52 第2の電源、61 ゲートバルブ、71 ガス導入口。
Claims (3)
- 基板を保持するための基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持される基板上に薄膜を形成するための成分を含むターゲットと、
前記基板保持手段と前記ターゲットが設置される薄膜形成室と、
を備え、前記薄膜形成室を所定の真空度にして、前記ターゲットにイオン化されたキャリアガスを衝突させることによってたたき出されたターゲット構成粒子を前記基板上に堆積させて膜を形成する薄膜形成装置において、
前記基板保持手段を絶縁手段を介して保持する保持手段と、
たたき出された前記ターゲット構成粒子中の多数を占める電荷を有するターゲット構成粒子の前記保持手段への堆積を抑制するためのバイアス電圧を前記保持手段と前記基板保持手段との間に印加する電圧印加手段と、
を備えることを特徴とする薄膜形成装置。 - 基板を保持するための基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持される基板上に薄膜を形成するための成分を含むターゲットと、
前記基板保持手段と前記ターゲットが設置される薄膜形成室と、
を備え、前記薄膜形成室を所定の真空度にして、前記ターゲットにイオン化されたキャリアガスを衝突させることによってたたき出されたターゲット構成粒子を前記基板上に堆積させて膜を形成する薄膜形成装置において、
たたき出された前記ターゲット構成粒子中の多数を占める電荷を有するターゲット構成粒子の前記薄膜形成室への堆積を抑制するためのバイアス電圧を前記薄膜形成室と前記基板保持手段との間に印加する電圧印加手段を備えることを特徴とする薄膜形成装置。 - 前記基板保持手段は、保持する前記基板の基板面積以下の基板保持面を有することを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003000295A JP2004211165A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003000295A JP2004211165A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004211165A true JP2004211165A (ja) | 2004-07-29 |
Family
ID=32818652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003000295A Pending JP2004211165A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004211165A (ja) |
-
2003
- 2003-01-06 JP JP2003000295A patent/JP2004211165A/ja active Pending
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