JP4540369B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
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Description
図7は、平板型の従来のプラズマ発生手段380を説明する図である。図7の(A)で示す図は、薄膜形成装置の一部を示した断面図である。図7の(A)に示すように、平板型の従来のプラズマ発生手段380は、真空容器311の一部を石英等の誘電体からなる誘電体板383で構成し、誘電体板383の大気側に位置する外壁に沿ってアンテナ385を配置する。すなわち、アンテナ385は真空容器311の外側、言い換えれば、大気中に設けられている。図7の(B)に、アンテナ385の形状を示す。アンテナ385は、同一平面内で渦状となっている。平板型の従来のプラズマ発生装置380では、アンテナ385にマッチング回路を備えたマッチングボックス387を介して高周波電源389によって100kHz〜50MHzの周波数の電力を印加して真空容器111内にプラズマを発生させるものである。アンテナ385に対する高周波電力の印加は、図7のマッチングボックス387で示すような、インピーダンスマッチングを行うためのマッチング回路を介して行なわれる。図7に示すように、アンテナ385と高周波電源389の間に接続されるマッチング回路は、可変コンデンサ387a,387bとマッチング用コイル387cとを備えている。
このように、構成することで、蓋体を、誘電体壁、アンテナを一体的にした状態で、蓋体と真空容器を固定してプラズマ発生手段を真空容器と接続できるため、プラズマ発生手段を真空容器に着脱するのが容易となる。
このように、構成することで、蓋体を真空容器から取り外して、アンテナの着脱を容易に行うことができるため、アンテナのメンテナンスや、アンテナの形状の変更等を容易に行うことが可能となる。
本実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタ装置1を用いているが、これに限定されるものでなく、マグネトロン放電を用いない2極スパッタ等、他の公知のスパッタを行うスパッタ装置を用いることもできる。
基板ホルダ13は、真空容器11内の略中央に配置されている。基板ホルダ13の形状は円筒状であり、その外周面に複数の基板(不図示)を保持する。なお、基板ホルダ13の形状は円筒状ではなく、中空の多角柱状や、円錐状であってもよい。基板ホルダ13は、真空容器11から電気的に絶縁されている。これにより、基板における異常放電を防止することが可能となる。基板ホルダ13は、円筒の筒方向の中心軸線Z(図2参照)が真空容器11の上下方向になるように真空容器11内に配設される。基板ホルダ13は、真空容器11内の真空状態を維持した状態で、真空容器11の上部に設けられたモータ17によって中心軸線Zを中心に回転駆動される。
プラズマ発生手段80は、反応プロセスゾーン60に面して設けられている。本実施形態のプラズマ発生手段80は、本発明の蓋体としてのケース体81と、本発明の誘電体壁としての誘電体板83と、固定枠84と、アンテナ85a,85bと、固定具88と、減圧手段としての配管15a,真空ポンプ15を有して構成されている。
まず、固定具88を用いてアンテナ85a,85bをケース体81に固定する。このとき、アンテナ85aとアンテナ85bの上下方向の間隔Dや、アンテナ85aの径Raや、アンテナ85bの径Rbに合わせた固定具88を用いる。続いて、固定枠84を用いて、ケース体81に誘電体板83を固定する。これにより、アンテナ85a,85bは、誘電体板83と固定板88a,88bとの間に挟持された状態となる。また、ケース体81、誘電体板83、アンテナ85a,85b、固定具88が一体的になる。続いて、真空容器11の開口11aを塞ぐように、ケース体81を真空容器11に対してボルト(不図示)で固定する。以上によって、プラズマ発生手段80が、真空容器11に組み付けられ、アンテナ収容室80Aと、反応プロセスゾーン60(真空容器11の内部)と、真空容器11の外側が、それぞれ独立の空間として形成され、アンテナ85a,85bがアンテナ収容室80Aに設置される。
まず、真空ポンプ15を作動させて、真空容器11の内部と、アンテナ収容室80Aを減圧する。このとき、制御装置は配管15aに設けられたバルブV1,V2,V3を総て開放し、真空容器11の内部と、アンテナ収容室80Aの内部を同時に排気して、真空容器11の内部及びアンテナ収容室80Aの内部を真空状態にする。制御装置は、真空計の測定値を監視して、真空容器11の内部とアンテナ収容室80Aの内部の圧力差が大きくならないように(例えば、104Pa以上の圧力差が生じないように)、バルブV1,V2,V3の開閉を適宜制御する。その後、制御装置は、真空容器11の内部が10−2Pa〜10Paになったところで一旦バルブV2を閉じる。アンテナ収容室80Aは、さらに10−3Pa以下にまで減圧される。つづいて、アンテナ収容室80A内部が10−3Pa以下になったところでバルブV3を閉じる。続いて、真空容器11の内部が10−2Pa〜10Paを保持した状態で、反応性ガスボンベ78内の反応性ガスを、マスフローコントローラ76を介して反応プロセスゾーン60へ導入する。
(a) 上記の実施形態では、薄膜形成装置の一例として、スパッタ装置について説明したが、本発明のプラズマ発生手段は、他のタイプの薄膜形成装置にも適用できる。薄膜形成装置としては、例えば、プラズマを用いたエッチングを行うエッチング装置、プラズマを用いたCVDを行うCVD装置等でもよい。また、プラスチックの表面処理をプラズマを用いて行う表面処理装置にも適用できる。
(b) 上記の実施形態では、所謂カルーセル型のスパッタ装置を用いているが、これに限定されるものではない。本発明は、基板がプラズマを発生させる領域に面して搬送される他のスパッタ装置にも適用できる。
(f) 上記の実施形態では、固定板88a,88bに誘電体板83を嵌合し、固定ボルト88c,88dで固定板88a,88bをケース体81に固定することで、アンテナ85a,85bをアンテナ収容室80Aに設置したが、要は、間隔Dを調整してアンテナ85a,85bを固定できれば他の方法でもよい。
(i) 上記の実施形態では、アンテナ85aの円管状の本体部を銅で、被覆層を銀で形成したが、本体部を安価で加工が容易な、しかも電気抵抗も低い材料で形成し、電流が集中する被覆層を本体部よりも電気抵抗の低い材料で形成すればよいため、他の材料の組合せでもよい。例えば、本体部をアルミニウム又はアルミニウム−銅合金で形成したり、被覆層を銅,金で形成したりしてもよい。アンテナ85bの本体部,被覆層も同様に改変できる。また、アンテナ85aと、アンテナ85bを、異なる材料で形成してもよい。
(k) 上記の実施形態では、ターゲット29a,29bの材料としてケイ素を、ターゲット49a,49bの材料としてニオブを用いているが、これに限定されるものでなく、これらの酸化物を用いることもできる。また、アルミニウム(Al),チタン(Ti),ジルコニウム(Zr),スズ(Sn),クロム(Cr),タンタル(Ta),テルル(Te),鉄(Fe),マグネシウム(Mg),ハフニウム(Hf),ニッケル・クロム(Ni−Cr),インジウム・スズ(In−Sn)などの金属を用いることができる。また、これらの金属の化合物,例えば、Al2O3,TiO2,ZrO2,Ta2O5,HfO2等を用いることもできる。勿論、ターゲット29a,29b,49a,49bの材料を総て同じにしてもよい。これらのターゲットを用いた場合、反応プロセスゾーン60におけるプラズマ処理により、Al2O3,TiO2,ZrO2,Ta2O5,SiO2,Nb2O5,HfO2,MgF2等の光学膜ないし絶縁膜、ITO等の導電膜、Fe2O3などの磁性膜、TiN,CrN,TiCなどの超硬膜を作成できる。TiO2,ZrO2,SiO2,Nb2O5,Ta2O5のような絶縁性の金属化合物は、金属(Ti,Zr,Si)に比べスパッタ速度が極端に遅く生産性が悪いので、特に本発明の薄膜形成装置を用いてプラズマ処理すると有効である。
Claims (3)
- 内部を真空に維持する真空容器と、該真空容器に接続され前記真空容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、を備える薄膜形成装置であって、
前記プラズマ発生手段は、誘電体で形成された誘電体壁と、該誘電体壁に隣接して設置されたアンテナと、該アンテナを収容するアンテナ収容室を前記誘電体壁とともに形成する蓋体と、前記アンテナ収容室を真空状態に排気するための減圧手段とを有して構成され、
前記真空容器の内部と前記アンテナ収容室の内部とが前記誘電体壁によって仕切られて独立した空間を形成しているとともに、前記アンテナ収容室は、前記真空容器より低く10 −3 Pa以下の真空状態に維持されていることを特徴とする薄膜形成装置。 - 前記誘電体壁および前記アンテナは前記蓋体に固定され、前記誘電体壁および前記アンテナが固定された前記蓋体を前記真空容器に着脱することで前記プラズマ発生手段を真空容器に着脱可能であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜形成装置。
- 前記誘電体壁は前記真空容器に固定され、前記アンテナは前記蓋体に固定され、前記蓋体と前記真空容器とが着脱可能であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜形成装置。
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