JP4412293B2 - スパッタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スパッタ装置およびスパッタ装置用防着板に関する。

従来より、スパッタリングは半導体、電子部品などの薄膜形成に広く利用されている。一般にスパッタリングを行うスパッタ装置では、真空槽中にターゲットが配置され、そのターゲットと対向して基板が配置される。ターゲットに所定の電圧を印加すると、ターゲット上にプラズマが生じ、ターゲットからスパッタ粒子が飛散して基板上に付着し堆積する。このようにして、基板上にスパッタ粒子からなる薄膜の形成が行われる。

そして、その基板が載置された基板ホルダーに、スパッタ粒子が付着することを防止するために、防着板が利用されている。防着板は、基板ホルダーの表面に、スパッタ粒子が堆積しないように形成され、配置される（例えば、特許文献１参照）。

ところが、ターゲットと、防着板あるいはターゲットの枠体との間で、いわゆる異常放電が発生することがある。異常放電の発生は、スパッタ装置内における電界の好ましくない変動を起こしたり、発塵の原因となるため、形成される薄膜の品質の問題を引き起こすことになる。

そのため、ターゲットを囲む枠体と基板を囲む枠体との間に、絶縁材料からなるOリングを設けることによって、防着板の絶縁が行われる場合がある。その結果、ターゲットの枠体あるいは防着板の電流経路が無くなるので、異常放電の発生が防止される。
特開2004-339581号公報

しかし、スパッタ装置が使用されるにつれ、Oリングが摩耗し、その絶縁性能が低下してくると、アースされた基板側の枠体との間が導通状態となり、異常放電が発生してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、スパッタ装置における異常放電を防止するためのスパッタ装置を提供することを目的とする。

本発明のスパッタ装置は、ターゲットの周囲を囲み、前記ターゲットからのスパッタ粒子を放出させるための第１の開口部を有し、導電性材料からなる第１のカバーと、前記ターゲットからの前記スパッタ粒子を基板上に付着させるための第２の開口部を有し、導電性材料からなる第２のカバーと、前記第１のカバーと前記第２のカバーとの間に配置され、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを環状部の中空部を通して連通させ、絶縁性材料からなるＯリングと、前記第１のカバー及び前記第２のカバーの少なくとも一方の、前記Ｏリング側の面上に絶縁性材料を介して設けられ、導電性材料からなる第３のカバーとを有する。
このような構成によれば、スパッタ装置における異常放電を防止するためのスパッタ装置を提供することができる。

また、本発明のスパッタ装置において、前記第３のカバーは、前記面から前記一方の前記第１の開口部又は前記第２の開口部の内周面上に延出し、前記絶縁性材料を介して設けられた第１の延出部を有することが望ましい。
このような構成によれば、開口部の内周面側も絶縁したので、Ｏリングが摩耗しても絶縁性材料によって、カバーの開口部の端面とターゲットとの間で異常放電の発生を防止することができる。

また、前記第３のカバーは、前記面から前記一方の前記第１のカバー又は前記第２のカバーの外周面上に延出し、前記絶縁性材料を介して設けられた第２の延出部を有することが望ましい。
このような構成によれば、カバーの外周面側も絶縁したので、Ｏリングが摩耗しても絶縁性材料によって、カバーの外周面とターゲットとの間で異常放電の発生を防止することができる。

また、本発明のスパッタ装置において、前記第３のカバーは、表面が凹凸を有する防着板であることが望ましい。
このような構成によれば、前記カバーを防着板として機能させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、図１に基づき、本実施の形態に係わるスパッタ装置の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係わるスパッタ装置の構成を説明するための模式的説明図である。

図１において、スパッタリングを行うスパッタ装置１は、真空槽中に、ターゲット２と、そのターゲット２と対向して配置される基板３を有する。ターゲット２には、所定の電圧波形を有する所定の電力が、電源Ｖから供給される。ターゲット２に所定の電圧が印加されると、ターゲット２の表面上にプラズマが生じ、ターゲット２からスパッタ粒子が放出する。放出したスパッタ粒子は、基板３上に付着し、薄膜が形成される。表面上に薄膜の形成が行われる基板３は、半導体装置、例えば、液晶装置用の基板である。薄膜は、例えば液晶装置の基板上の電極用の薄膜である。基板３は、接地電位に対して所定の電位に維持されている。

スパッタ装置１は、ターゲット２の周囲を囲むように形成された枠体であるカバー４と、基板３を囲むように形成された枠体であるカバー５を有する。カバー５は、シールド枠を構成する。カバー４と５は、それぞれ導電性材料、例えばステンレスからなる。カバー４と５は、それぞれ開口部６と７を有し、スパッタリングが行われるときに、ターゲット２から放出したスパッタ粒子が開口部６，７を通過する。特に、開口部７は、スパッタ粒子を基板３上の所定の領域に付着させるための開口部である。基板３側の開口部７は、ここでは、基板３の平面形状に沿った略円形形状を有している。ターゲット２側の開口部６は、開口部７よりは大きい開口面積を有し、ここでは、矩形形状を有している。

カバー４と５は、スパッタリングを行うときに、カバー４と５が導通しないように、ゴム材料等の絶縁性材料からなるＯリング８を介して配置される。Ｏリング８は、環状形状を有しており、環状部の中央は、孔部である中空部を形成する。Ｏリング８は、カバー４と５の間に配置され、開口部６と７は、Ｏリング８の中空部を介して連通している。ターゲット２から放出したスパッタ粒子は、その連通部を通して、基板３へ到達する。

さらに、カバー５のカバー４と対向する面上には、導電性材料のカバー９が、絶縁性材料１０を介して設けられている。絶縁性材料１０は、例えば、テフロン（登録商標）である。従って、スパッタリングを行うときに、カバー４と５は、Ｏリング８、カバー９及び絶縁性材料１０を介して配置されている。

カバー４は、接地されておらず、ターゲット２に対して電気的にフローティングの状態にある。基板３は、ターゲット２に対して所定の電位状態にある。カバー９も、電気的にフローティングの状態にある。

カバー４，５，９は、それぞれ導電性材料、例えばステンレス（ＳＵＳ）等からなる。カバー９は、防着板としての機能を有する。防着板は、スパッタ粒子が付着しても、付着したスパッタ粒子が剥がれ落ちないように、表面に細かな凹凸が形成された板である。ステンレス製のカバー９の表面に、溶射により銅（Ｃｕ）等を固着して、表面を凹凸状態にすることによって、カバー９を防着板としての機能を持たせている。

次に、さらにスパッタ装置１の構成を詳細に説明する。図２は、カバー４とカバー５の部分断面図である。図３は、スパッタ装置１の主要な部材の分解組立図である。
カバー５のカバー４と対向する平面の面５ａ上には、絶縁性材料１０を介して板状部材である環状のカバー９が設けられている。従って、Ｏリング８が摩耗しても絶縁性材料１０によって、カバー５とターゲット２との間で異常放電すなわちマイクロアークの発生を防止することができる。

また、カバー５の開口部７の内周面５ｂ上にも絶縁性材料１０が設けられている。そして、カバー９は、面５ａに密着する環状の平面部９ａから開口部７の内周面側に屈曲し、内周面上に延出する延出部９ｂを有する。

さらに、カバー５の外周面５ｃ上にも絶縁性材料１０が設けられている。カバー９は、面５ａに密着する環状の平面部９ａからその外周面５ｃ上に屈曲し、外周面上に延出する延出部９ｃを有する。
そして、カバー９は、カバー５に対してネジ等の固定手段により固定されるが、ネジを外すことによって、カバー９は、交換可能となっている。

次に、Ｏリング８が摩耗してきた場合について説明する。従来のスパッタ装置１において、Ｏリング８が摩耗して異常放電が発生するのは、カバー４と５が接触、あるいは接触しないが極めて近接するような状態になると、ターゲット２からの電流が、接地されているカバー５へカバー４を介して流れる電流路が形成されてしまう。

これに対して、本実施の形態によれば、Ｏリング８が摩耗しても、カバー９と、カバー５は、絶縁性材料１０によって絶縁されているので、ターゲット２からの電流が、接地されているカバー５へ流れる電流路が形成されない。よって、スパッタ装置１では、異常放電が防止できるので、品質のよい薄膜の形成が実現できる。

特に、カバー９は、カバー５の開口部７の内周面とカバー５の外周面のそれぞれに延出する延出部９ｂ、９ｃを有し、それぞれが絶縁性材料１０によってカバー５との間が絶縁されている。すなわち、カバー９は、カバー５がカバー４と対向する面側だけでなく、カバー５の開口部７の端面である内周面と、カバー５の外周面との間でも、異常放電が起こらないような延出部９ｂ、９ｃを有している。従って、カバー５の開口部７の内周面側も絶縁したので、Ｏリング８が摩耗しても絶縁性材料１０によって、カバー５の開口部７の端面とターゲット２との間で異常放電の発生を防止することができる。さらに、カバー５の外周面側も絶縁したので、Ｏリング８が摩耗しても絶縁性材料１０によって、カバー５の外周面とターゲット２との間で異常放電の発生を防止することができる。
よって、本実施の形態に係るスパッタ装置１では、異常放電が確実に防止できるので、品質のよい薄膜の形成が実現できる。

また、上述した実施の形態では、薄膜を形成する基板３側のカバー５に、カバー９が設けられているが、変形例として、ターゲット２側のカバー４にカバー９を設けてもよい。図４は、ターゲット２側のカバー４にカバー９を設けたスパッタ装置の構成を説明するための模式的説明図である。図５は、カバー９がターゲット２側のカバー４に設けられた場合の、カバー４とカバー５の部分断面図である。図４と図５の場合も、カバー４のカバー５と対向する面側にカバー９が、絶縁性材料を介して設けられているので、ターゲット２からの電流が、接地されているカバー５へ流れる電流路が形成されない。

さらに、図１及び図２と同様に、カバー９は、カバー４の開口部６の内周面とカバー４の外周面のそれぞれに延出する延出部９ｂ、９ｃを有し、それぞれが絶縁性材料１０によってカバー４との間が絶縁されている。さらに、カバー９は、面４ａに密着する環状の平面部９ａから開口部７の内周面側に屈曲し、内周面上に延出する延出部９ｂを有する。

具体的には、カバー４のカバー５と対向する平面の面４ａ上には、絶縁性材料１０を介して板状部材である環状のカバー９が設けられている。従って、Ｏリング８が摩耗しても絶縁性材料１０によって、カバー５とターゲット２との間で異常放電の発生を防止することができる。

また、カバー４の開口部６の内周面４ｂ上にも絶縁性材料１０が設けられている。そして、カバー９は、面４ａに密着する環状の平面部９ａから開口部６の内周面側に屈曲し、内周面上に延出する延出部９ｂを有する。さらに、カバー４の外周面４ｃ上にも絶縁性材料１０が設けられている。カバー９は、面４ａに密着する環状の平面部９ａからその外周面４ｃ上に屈曲し、外周面上に延出する延出部９ｃを有する。

従って、カバー４の開口部６の内周面側も絶縁したので、Ｏリング８が摩耗しても絶縁性材料１０によって、カバー４の開口部６の端面とカバー５との間で異常放電の発生を防止することができる。さらに、カバー４の外周面側も絶縁したので、Ｏリング８が摩耗しても絶縁性材料１０によって、カバー４の外周面とカバー５との間で異常放電の発生を防止することができる。
以上説明したように、本実施の形態のスパッタ装置によれば、異常放電の発生を確実に防止できるので、スパッタ装置内における電界の好ましくない変動、発塵等が起こらない。その結果、スパッタ装置によって形成される基板上の薄膜の品質の向上を図ることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本実施の形態に係わるスパッタ装置の構成を説明するための模式的説明図。 ２つのカバーの部分断面図。 スパッタ装置の主要な部材の分解組立図。 本実施の形態の変形例のスパッタ装置の構成を説明するための模式的説明図。 本実施の形態の変形例に係る２つのカバーの部分断面図。

符号の説明

１ スパッタ装置、２ ターゲット、３ 基板、４，５，９ カバー、６，７ 開口部、８ Ｏリング

Claims (4)

1. ターゲットの周囲を囲み、前記ターゲットからのスパッタ粒子を放出させるための第１の開口部を有し、導電性材料からなる第１のカバーと、
   前記ターゲットからの前記スパッタ粒子を基板上に付着させるための第２の開口部を有し、導電性材料からなる第２のカバーと、
   前記第１のカバーと前記第２のカバーとの間に配置され、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを環状部の中空部を通して連通させ、絶縁性材料からなるＯリングと、
   前記第１のカバー及び前記第２のカバーの少なくとも一方の、前記Ｏリング側の面上に絶縁性材料を介して設けられ、導電性材料からなる第３のカバーとを有することを特徴とするスパッタ装置。
2. 前記第３のカバーは、前記面から前記一方の前記第１の開口部又は前記第２の開口部の内周面上に延出し、前記絶縁性材料を介して設けられた第１の延出部を有することを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
3. 前記第３のカバーは、前記面から前記一方の前記第１のカバー又は前記第２のカバーの外周面上に延出し、前記絶縁性材料を介して設けられた第２の延出部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスパッタ装置。
4. 前記第３のカバーは、表面が凹凸を有する防着板であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のスパッタ装置。

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