JP5022077B2

JP5022077B2 - 成膜装置

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Publication number: JP5022077B2
Application number: JP2007081446A
Authority: JP
Inventors: 洋介神保; 厚治亀崎; 智彦岡山; 謙次江藤
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Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2012-09-12
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Also published as: JP2008244079A

Description

本発明は、成膜装置に関するものである。

従来から、プラズマを用いて原料ガスを分解し、基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このプラズマＣＶＤ装置により、例えば基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成することができる。

図７，図８に従来から知られているプラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置１０１を示す。この成膜装置１０１は真空チャンバ１０２を有している。真空チャンバ１０２の下部には、真空チャンバ１０２の底面を挿通するように支柱１２５が配置されている。その支柱１２５の真空チャンバ１０２内の先端には、板状のヒータベース１０３が取り付けられている。真空チャンバ１０２の上部には、絶縁フランジ１８１を介して電極フランジ１０４が取り付けられている。

電極フランジ１０４は、有底容器状に形成され、容器開口部には容器内部を蓋するようにシャワープレート１０５が取り付けられている。したがって、シャワープレート１０５と電極フランジ１０４との間に空間１２４が形成されている。

電極フランジ１０４にはガス導入管１０７が接続されており、成膜ガス供給部１２１より成膜ガスを空間１２４内に導入することができるように構成されている。シャワープレート１０５には多数のガス噴出口１０６が設けられており、空間１２４内に導入された成膜ガスはガス噴出口１０６から真空チャンバ１０２内に噴出されるように構成されている。

また、基板１１０を成膜する際に、真空チャンバ１０２の内壁面などにも成膜材料が付着してしまうため、真空チャンバ１０２に接続されたフッ素ガス供給部１２２から供給されたフッ素ガスをラジカル源１２３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、真空チャンバ１０２内の成膜空間に供給し、付着物（成膜材料）を除去することができるように構成されている。

ヒータベース１０３は、表面が平坦に形成されており、その上面にヒータ１１５が載置されている。このようにヒータベース１０３の上にヒータ１１５を載置することで、ヒータ１１５の変形量を抑制することができる。また、ヒータ１１５は、ヒータベース１０３と同様に表面が平坦に形成されており、その上面に基板１１０が載置されている。基板１１０を配置すると、基板１１０とシャワープレート１０５とは互いに近接して略平行に位置するように構成されている。ヒータ１１５上に基板１１０を配置した状態で、ガス噴出口１０６から成膜ガスを噴出させると、その成膜ガスは基板１１０の表面に吹き付けられる。

電極フランジ１０４とシャワープレート１０５とは、ともに導電材で構成されており、電極フランジ１０４は真空チャンバ１０２の外部に設けられたＲＦ電源（高周波電源）１０９に接続されている。

また、ヒータベース１０３の裏面１１２と、真空チャンバ１０２の壁面１３３との間を接続するように導電材からなるアースプレート１３０が複数配置されている。このアースプレート１３０は、一端がヒータベース１０３の裏面１１２にボルト１４１で固定され、他端が真空チャンバ１０２の内壁面１３３にボルト１４１で固定されている。つまり、真空チャンバ１０２が接地電位に保たれると、アースプレート１３０を介して、ヒータ１１５およびヒータベース１０３も接地電位に保たれるように構成されている。

上記構成の成膜装置１０１を用いて基板１１０の表面に薄膜を成膜するには、まず、真空ポンプ１２８で真空チャンバ１０２内を真空排気する。真空チャンバ１０２内を真空状態に維持した状態で、基板１１０を真空チャンバ１０２内に搬入し、ヒータ１１５上に載置する。その後、ガス導入管１０７から成膜ガス（原料ガス）を導入して、ガス噴出口１０６から真空チャンバ１０２内に成膜ガスを噴出させる。

電極フランジ１０４は絶縁フランジ１８１を介して真空チャンバ１０２と絶縁されており、真空チャンバ１０２を接地電位に接続した状態で、ＲＦ電源１０９を起動して電極フランジ１０４に高周波電圧を印加する。そうすると、シャワープレート１０５とヒータ１１５との間に高周波電圧が印加されて放電が生じ、電極フランジ１０４と基板１１０の表面との間にプラズマが発生する。こうして発生したプラズマ内で成膜ガスが分解され、基板１１０の表面で気相成長反応が起こることにより、基板１１０の表面に薄膜が成膜される。

また、基板１１０への成膜が何度か繰り返されると、真空チャンバ１０２の内壁面１３３などに成膜材料が付着するため、真空チャンバ１０２内をクリーニングする。クリーニングは、真空チャンバ１０２に接続されたフッ素ガス供給部１２２から供給されたフッ素ガスをラジカル源１２３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、真空チャンバ１０２内の成膜空間に供給し、化学反応させることで付着物を除去する。

ここで、プラズマＣＶＤ法では通常１３．５６ＭＨｚを発振周波数とする高周波電源を使用することが一般的である。プラズマＣＶＤ装置で量産に対応できる成膜速度を得るには、成膜空間の圧力を１００Ｐａ〜３００Ｐａにすることが多い。この圧力条件においては電圧が印加されるシャワープレート１０５と接地電極として機能しているヒータ１１５との間の電極間距離は、１５〜２５ｍｍ程度にすることが一般的である。

このような狭い空間内で基板１１０の出し入れを行うことは困難であり、特に基板１１０の大型化が進んでいる現状においては、さらに基板１１０の出し入れの困難さは増している。この問題を解決するために、ヒータベース１０３およびヒータ１１５を上下方向に昇降可能に構成されたものが知られている。このような、ヒータベース１０３およびヒータ１１５が昇降可能に構成された成膜装置１０１では、ヒータベース１０３およびヒータ１１５の電位と真空チャンバ１０２の電位とを同電位にするため、つまり、接地電位にするために、可撓性を有したアースプレート１３０が設けられている。
特開平１０−３１０８６６号公報

ところで、上述の成膜装置１０１においては、成膜時にヒータ１１５が２００〜４８０℃、ヒータベース１０３が１８０〜４５０℃の高温となる。（ちなみに真空チャンバ１０２は水冷されているため８０〜１００℃となる。）ヒータ１１５は、例えばアルミニウム合金で形成されているため、このような高温下においては、ヒータ１１５が熱により変形し、ヒータ１１５とヒータベース１０３との間に隙間ｄ´が形成される。このような隙間ｄ´が形成されると、ヒータ１１５とヒータベース１０３との間のインピーダンスが変化してしまい、異常放電が発生してしまうという問題があった。

また、ヒータベース１０３とアースプレート１３０との接続部にも隙間が発生し、クリーニングの際にフッ素ラジカルがその隙間に侵入することで、腐食が進行したり、異常放電が発生してしまうという問題があった。この結果、プラズマの安定性が低くなり、成膜にばらつきが生ずるという虞があった。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、成膜装置内において異常放電が発生することなく、安定した成膜を行うことができる成膜装置を提供するものである。

請求項１に記載した発明は、成膜材料ガスを導入して交流電圧を印加可能に構成されたチャンバと、該チャンバ内に配置され、基板を載置可能に構成されたヒータと、該ヒータを載置可能に構成されたヒータベースとを備えた成膜装置において、前記ヒータと前記ヒータベースとの間に、前記ヒータの周縁部に沿った環状の中心軸を有する隙間閉塞用コイルが介装されていることを特徴としている。

このように構成することで、ヒータが高温状態になり変形して、ヒータとヒータベースとの間に隙間が生じた場合でも、ヒータ周縁部に設けた隙間閉塞用コイルの弾性変形によりヒータとヒータベースとの間に形成される隙間を半連続的に接続し、表皮効果による高周波回路として閉塞することができるため、ヒータとヒータベースとの間への電磁波の侵入を防止することができる。したがって、隙間内での異常放電の発生を防止することができ、安定した成膜を行うことができる効果がある。

請求項２に記載した発明は、成膜材料ガスを導入して交流電圧を印加可能に構成されたチャンバと、該チャンバ内に配置され、基板を載置可能に構成されたテーブルとを備えた成膜装置において、前記テーブルが昇降可能に構成され、前記チャンバおよび前記テーブルを同電位に保持するため、可撓性および導電性を有するプレート部材が、前記チャンバおよび前記テーブルに接合され、前記プレート部材は、該プレート部材と平行に配置された環状の中心軸を有するプレート付勢用コイルにより、前記テーブルに付勢され、前記テーブルは、前記基板を載置可能に構成されたヒータと、該ヒータを載置可能に構成されたヒータベースとを備え、前記ヒータと前記ヒータベースとの間に、前記ヒータの周縁部に沿った環状の中心軸を有する隙間閉塞用コイルが介装されていることを特徴としている。

このように構成することで、テーブルとプレート部材との間に経年的な理由などにより隙間が発生した場合でも、プレート付勢用コイルの付勢力によりテーブルとプレート部材との間の隙間を閉塞することができるため、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。
また、ヒータが高温状態になり変形して、ヒータとヒータベースとの間に隙間が生じた場合でも、ヒータ周縁部に設けた隙間閉塞用コイルの弾性変形によりヒータとヒータベースとの間に形成される隙間を半連続的に接続し、表皮効果による高周波回路として閉塞することができるため、ヒータとヒータベースとの間への電磁波の侵入を防止することができる。したがって、隙間内での異常放電の発生を防止することができる。
結果として、テーブルとプレート部材との接続部にプレート付勢用コイルを配置すると共に、ヒータとヒータベースとの間に隙間閉塞用コイルを配置したことにより、より確実に安定した成膜を行うことができる効果がある。

請求項３に記載した発明は、前記チャンバは、該チャンバ内部の付着物を除去するクリーニングガスを導入可能に構成されていることを特徴としている。

このように構成することで、フッ素ラジカルなどからなるクリーニングガスをチャンバ内に導入しても、プレート付勢用コイルで付勢している部分のテーブルとプレート部材との間へのクリーニングガスの侵入を防止することができる。したがって、テーブルとプレート部材との接点の腐食の発生を防止することができ、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。結果として、安定した成膜を行うことができる効果がある。

請求項４に記載した発明は、前記プレート付勢用コイルの前記中心軸は、前記プレート部材を前記テーブルに接合するボルトの軸部を取り巻くように配置され、前記プレート付勢用コイルは、前記ボルトの頭部と前記プレート部材との間に介装されていることを特徴としている。

このように構成することで、プレート部材とテーブルとをボルトにより強固に締め付けることができると共に、経年的にボルトに緩みが発生した場合にも、プレート付勢用コイルによりプレート部材とテーブルとの間の隙間を閉塞することができるため、プレート付勢用コイルで付勢している部分のテーブルとプレート部材との間へのフッ素ラジカルなどのガスの侵入を防止することができる。したがって、テーブルとプレート部材との接点の腐食の発生を防止することができ、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。結果として、安定した成膜を行うことができる効果がある。

請求項５に記載した発明は、前記テーブルは、前記基板を載置可能に構成されたヒータと、該ヒータを載置可能に構成されたヒータベースとを備え、前記プレート部材は、前記プレート付勢用コイルにより前記ヒータベースに付勢されて、前記ヒータベースに接合されていることを特徴としている。

このように構成することで、ヒータベースとプレート部材とを接合しているボルトが経年的な理由などにより緩みが発生した場合でも、プレート付勢用コイルの付勢力によりヒータベースとプレート部材との間の隙間を閉塞することができるため、プレート付勢用コイルで付勢している部分のヒータベースとプレート部材との間へのフッ素ラジカルなどのガスの侵入を防止することができる。したがって、ヒータベースとプレート部材との接点の腐食の発生を防止することができ、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。結果として、安定した成膜を行うことができる効果がある。

請求項６に記載した発明は、前記テーブルは、前記基板を載置可能に構成されたヒータと、該ヒータを載置可能に構成されたヒータベースとを備え、前記プレート部材は、第１の前記プレート付勢用コイルにより前記ヒータベースに付勢されて、前記ヒータベースに接合されると共に、第２の前記プレート付勢用コイルにより前記ヒータに付勢されて、前記ヒータに接合されていることを特徴としている。

このように構成することで、ヒータベースとプレート部材とを接合しているボルトが経年的な理由などにより緩みが発生した場合でも、第１のプレート付勢用コイルの付勢力によりヒータベースとプレート部材との間の隙間を閉塞することができるため、第１のプレート付勢用コイルで付勢している部分のヒータベースとプレート部材との間へのフッ素ラジカルなどのガスの侵入を防止することができる。したがって、ヒータベースとプレート部材との接点の腐食の発生を防止することができ、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。
同様に、ヒータとプレート部材とを接合しているボルトが経年的な理由などにより緩みが発生した場合でも、第２のプレート付勢用コイルの付勢力によりヒータとプレート部材との間の隙間を閉塞することができるため、同様の効果が得られる。
また、プレート部材がヒータベースだけでなくヒータにもボルトで固定されるため、より強固にプレート部材を固定させることができる。したがって、高温時にヒータとヒータベースとの間に隙間が形成されにくくすることができ、異常放電が発生することなく、より安定した成膜を行うことができる効果がある。

請求項７に記載した発明は、前記ボルトが、ニッケル合金からなることを特徴としている。

このように構成することで、ボルトに強度、耐熱性および耐食性が備わっているため、高温下でも変形などせず、フッ素ラジカルなどのガスが真空チャンバ内に存在しても腐食しにくく、確実に機能する。したがって、異常放電の発生を防止することができる効果がある。

請求項８に記載した発明は、前記プレート付勢用コイルが、ニッケル合金からなることを特徴としている。

このように構成することで、プレート付勢用コイルに耐熱性および耐食性が備わっているため、高温下でも変形などせず、フッ素ラジカルなどのガスが真空チャンバ内に存在しても腐食しにくく、確実に機能する。したがって、異常放電の発生を防止することができる効果がある。

請求項９に記載した発明は、前記隙間閉塞用コイルが、ニッケル合金からなることを特徴としている。
このように構成することで、隙間閉塞用コイルに耐熱性および耐食性が備わっているため、高温下でも変形などせず、フッ素ラジカルなどのガスが真空チャンバ内に存在しても腐食しにくく、確実に機能する。したがって、異常放電の発生を防止することができる効果がある。

本発明によれば、成膜時などにヒータが高温状態になり変形して、ヒータとヒータベースとの間に隙間が生じた場合でも、ヒータ周縁部に設けた隙間閉塞用コイルの弾性変形によりヒータとヒータベースとの間に形成される隙間を半連続的に接続し、表皮効果による高周波回路として閉塞することができるため、ヒータとヒータベースとの間への電磁波の侵入を防止することができる。したがって、隙間内での異常放電の発生を防止することができる。結果として、ヒータとヒータベースとの間に隙間閉塞用コイルを設けたことにより、安定した成膜を行うことができる効果がある。

また、ヒータベースとプレート部材との間に経年的な理由により隙間が発生した場合でも、ボルトとプレート部材との間に設けられた第１のプレート付勢用コイルの付勢力によりヒータベースとプレート部材との間の隙間を閉塞することができる。
さらに、ヒータとプレート部材との間に経年的な理由により隙間が発生した場合でも、ボルトとプレート部材との間に設けられた第２のプレート付勢用コイルの付勢力によりヒータとプレート部材との間の隙間を閉塞することができる。

したがって、プレート付勢用コイルで付勢している部分のヒータベースとプレート部材との間およびヒータとプレート部材との間へのクリーニングガスとしてのフッ素ラジカルなどの侵入を防止することができるため、ヒータおよびヒータベースとプレート部材との接点の腐食の発生を防止することができる。したがって、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。結果として、ヒータベースとプレート部材との接続部およびヒータとプレート部材との接続部に第１および第２のプレート付勢用コイルを設けたことにより、安定した成膜を行うことができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態における成膜装置の概略構成図である。
図１に示すように、プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置１は、真空チャンバ２を有している。真空チャンバ２の下部には、真空チャンバ２の底部１１を挿通するように支柱２５が配置されており、支柱２５の先端（真空チャンバ２内）は、板状のヒータベース３の底面１２と接続されている。真空チャンバ２の上部には、絶縁フランジ８１を介して電極フランジ４が取り付けられている。また、真空チャンバ２には、排気管２７が接続されており、その先端には、真空ポンプ２８が設けられおり、真空チャンバ２内を真空状態にすることができるように構成されている。

また、支柱２５は、真空チャンバ２の外部に設けられた図示しない昇降機構に接続されており、上下方向に移動可能に構成されている。つまり、支柱２５の先端に接続されているヒータベース３およびヒータ１５を上下方向に昇降可能に構成されている。真空チャンバ２の外部において、支柱２５の周縁を覆うようにベローズ２６が設けられている。

電極フランジ４は、有底容器状に形成され、容器開口部には容器内部を覆うようにシャワープレート５が取り付けられている。したがって、シャワープレート５と電極フランジ４との間に空間２４が形成されている。

電極フランジ４にはガス導入管７が接続されており、真空チャンバ２の外部に設けられた成膜ガス供給部２１から空間２４に原料ガス（例えば、ＳｉＨ_４）を供給するように構成されている。また、シャワープレート５には多数のガス噴出口６が設けられており、空間２４内に導入された成膜ガスはガス噴出口６から真空チャンバ２内に噴出されるように構成されている。

また、電極フランジ４とシャワープレート５とは、ともに導電材で構成されており、電極フランジ４は真空チャンバ２の外部に設けられたＲＦ電源（高周波電源）９に接続されている。

さらに、真空チャンバ２には別のガス導入管８が接続されている。ガス導入管８にはフッ素ガス供給部２２とラジカル源２３とが設けられており、フッ素ガス供給部２２から供給されたフッ素ガスをラジカル源２３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、真空チャンバ２内の成膜空間に供給するように構成されている。

ヒータベース３は、表面が平坦に形成された板状の部材であり、その上面にヒータ１５が載置されている。ヒータベース３は、インコネル（登録商標）などのニッケル系合金で形成されている。なお、ヒータベース３は、剛性を有し、耐食性および耐熱性を有するものであればよい。

また、ヒータ１５は、ヒータベース３と同様に表面が平坦に形成された板状の部材であり、その上面に基板１０が載置されている。ヒータ１５は、例えばアルミニウム合金で形成されている。ヒータ１５は接地電極として機能するため、導電性を有するものが採用される。基板１０をヒータ１５上に配置すると、基板１０とシャワープレート５とは互いに近接して平行に位置するように構成されている。ヒータ１５上に基板１０を配置した状態で、ガス噴出口６から成膜ガスを噴出させると、その成膜ガスは基板１０の表面に吹き付けられる。

また、ヒータ１５は、その内部にヒータ線１６が内包されており、温度調節可能に構成されている。ヒータ線１６は、ヒータ１５の平面視略中央部の底面１７から突出されており、ヒータベース３の平面視略中央部に形成された貫通孔１８および支柱２５の内部を挿通して、真空チャンバ２の外部へと導かれている。そして、ヒータ線１６は真空チャンバ２の外部にて図示しない電源と接続され、温度調節がなされるように構成されている。

図２は、図１のＡ部拡大詳細図である。
図２に示すように、ヒータベース３の表面３１における、ヒータ１５の周縁部の内側に対応した位置には、ヒータ１５の外周形状に沿うように凹部５５が形成されている。凹部５５には、環状の隙間閉塞用コイル６０が配置されている。

図４は、隙間閉塞用コイル６０を示し、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が部分側面図である。
図４に示すように、隙間閉塞用コイル６０は、一本の鋼線がらせん状に構成され、その中心軸６１が環状になるように形成されている。平面視環状の隙間閉塞用コイル６０を上方から荷重をかけると、らせん状に積層されている鋼線が傾斜して高さ方向に収縮するようになる。このとき、もとの形状に戻ろうとする上方への付勢力が働くように構成されている。なお、隙間閉塞用コイル６０は、凹部５５に配置された状態で、表面３１より若干突出するような大きさを有している。そして、凹部５５に隙間閉塞用コイル６０が配置された状態で、その上方にヒータ１５が載置されている。

図３は、アースプレートの取付状態を示す斜視図である。
図２，図３に示すように、ヒータベース３およびヒータ１５と、真空チャンバ２との間を接続するようにアースプレート３０が略等間隔に複数配置されている。このアースプレート３０は、一端がヒータベース３の表面３１およびヒータ１５の側面３２にそれぞれボルト４０で固定され、他端が真空チャンバ２の内壁面３３にボルト４１で固定されている。

ここで、アースプレート３０は、真空チャンバ２の内壁面３３とボルト４１で接続されており、その接続部から内壁面３３に沿うように下方へ延出し、真空チャンバ２の底部１１の若干手前側で略Ｕ字状に折り返し、上方へ延出されている。上方へ延出されたアースプレート３０は、ヒータベース３の側面３４に当接しながら、側面３４をさらに上方へ延出され、ヒータベース３の表面３１に当接するように略直角に折り返され、表面３１に沿うように延出され、ヒータベース３とヒータ１５との接続部３５で上方へ略直角に折り返され、ヒータ１５の側面３２に沿うように延出されている。

なお、アースプレート３０は、フレキシブルな金属プレートで形成されており、例えば、ニッケル系合金やアルミ合金などで構成されている。また、アースプレート３０は、幅が５０ｍｍ程度であり、厚さ０．１ｍｍ程度で形成されている。アースプレート３０は、幅が１０〜２００ｍｍ程度の導電材料からなり、耐食性が高く、可撓性を有する材料であればよい。

ボルト４０は、インコネル（登録商標）やハステロイ（登録商標）などのニッケル系合金で形成されている。ボルト４０の頭部４４の底面４５には、軸部４６の周縁に沿うように凹部４７が形成されている。ここで、インコネル（登録商標）やハステロイ（登録商標）などのニッケル系合金で形成された環状のプレート付勢用コイル５０が、軸部４６を挿通して凹部４７に配置されている。なお、プレート付勢用コイル５０は、隙間閉塞用コイル６０と略同等の構成であり、大きさが異なるものである。また、プレート付勢用コイル５０は、凹部４７に配置された状態で、底面４５より若干突出するような大きさを有している。ボルト４０は、ヒータベース３およびヒータ１５に形成されたネジ穴５１に軸部４６を螺合させて固定される。さらに、アースプレート３０における、ネジ穴５１に対応した位置には、ボルト４０の軸部４６が挿通可能な貫通孔５２が形成されている。

また、真空チャンバ２の内壁面３３とアースプレート３０とはボルト４１で固定接続されている。なお、ボルト４１の材質は、真空チャンバ２の内壁面３３近傍が高温にはならないため、特に拘らない。

（作用）
次に、成膜装置１を用いて基板１０に成膜する場合の作用について説明する。
上記構成の成膜装置１を用いて基板１０の表面に薄膜を成膜するには、まず、真空ポンプ２８で真空チャンバ２内を真空排気する。真空チャンバ２内を真空状態に維持した状態で、基板１０を真空チャンバ２内に搬入し、ヒータ１５上に載置する。ここで、基板１０を載置する前は、ヒータ１５は真空チャンバ２内の下方に位置している。つまり、ヒータ１５とシャワープレート５との間隔が広くなっており、基板１０をヒータ１５上に載置しやすい状態に保持されている。そして、基板１０がヒータ１５上に載置された後に、図示しない昇降装置が起動して支柱２５が上方へ押し上げられ、それに合わせてヒータ１５上に載置された基板１０も上方へと移動して、シャワープレート５との間隔を、成膜を行うのに適正な距離に保持される。その後、ガス導入管７から成膜ガス（原料ガス）を導入して、ガス噴出口６から真空チャンバ２内に成膜ガスを噴出させる。

電極フランジ４は絶縁フランジ８１を介して真空チャンバ２と絶縁されており、真空チャンバ２を接地電位に接続した状態で、ＲＦ電源９を起動して電極フランジ４に高周波電圧を印加する。そうすると、シャワープレート５とヒータ１５との間に高周波電圧が印加されて放電が生じ、電極フランジ４と基板１０の表面との間にプラズマが発生する。こうして発生したプラズマ内で成膜ガスが分解され、基板１０の表面で気相成長反応が起こることにより、基板１０の表面に薄膜が成膜される。

なお、発振周波数として１３．５６ＭＨｚの高周波電源を使用している。また、このような成膜装置１で量産に対応できる成膜速度を得るには、成膜空間の圧力を１００Ｐａ〜３００Ｐａに設定する。この圧力条件においては電圧が印加されるシャワープレート５と接地電極であるヒータ１５との間の電極間距離は、１５〜２５ｍｍ程度にすることが一般的である。

また、基板１０への成膜が何度か繰り返されると、真空チャンバ２の内壁面３３などに成膜材料が付着するため、真空チャンバ２内を定期的にクリーニングする。クリーニングは、真空チャンバ２に接続されたガス導入管８に設けられたフッ素ガス供給部２２から供給されたフッ素ガスをラジカル源２３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、真空チャンバ２内の成膜空間に供給し、化学反応させることにより付着物を除去する。

ところで、上述の成膜装置１においては、成膜時にヒータ線１６が加熱されることによりヒータ１５が高温状態になる。このとき、ヒータ１５においては４５０〜４６０℃、ヒータベース３においてもヒータ１５と略同等で若干低めの温度となる。（ちなみに真空チャンバ２は水冷されているため８０〜１００℃となる。）ヒータ１５は、アルミニウム合金で形成されているため、このような高温下においては、ヒータ１５が熱により上下に湾曲変形する。つまり、ヒータ１５の中央部が盛り上がるように変形したり、ヒータ１５の周縁部が浮き上がるように変形したりする。ヒータベース３は、インコネル（登録商標）で形成されているため、アルミニウム合金と比較して変形量が小さい。したがって、ヒータ１５とヒータベース３との間に隙間ｄが形成される（図２参照）。

ここで、ヒータ１５とヒータベース３との間に隙間閉塞用コイル６０を介装させている。ヒータ１５の周縁部に形成されている隙間ｄを隙間閉塞用コイル６０の弾性変形により閉塞するように、隙間閉塞用コイル６０が配置されている。したがって、ヒータ１５とヒータベース３との隙間ｄを半連続的に接続し、表皮効果による高周波回路として閉塞することができるため、隙間ｄの内部に電磁波の侵入を阻止することができる。

また、ヒータベース３とアースプレート３０とを接合するボルト４０の頭部４４の底面４５にプレート付勢用コイル５０を配置させた上で、ヒータベース３とアースプレート３０とをボルト４０により接合している。したがって、ボルト４０が経時的に緩んできてもプレート付勢用コイル５０の付勢力でヒータベース３とアースプレート３０との間に形成される隙間を閉塞できるため、プレート付勢用コイル５０で付勢している部分のヒータベース３とアースプレート３０との間に、真空チャンバ２内をクリーニングする際に供給されるフッ素ラジカルなどのガスの侵入を阻止することができる。

同様に、ヒータ１５とアースプレート３０とを接続するボルト４０の頭部４４の底面４５にプレート付勢用コイル５０を配置させた上で、ヒータ１５とアースプレート３０とをボルト４０により接合している。したがって、ボルト４０が経時的に緩んできてもプレート付勢用コイル５０の付勢力でヒータ１５とアースプレート３０との間に形成される隙間を閉塞できるため、プレート付勢用コイル５０で付勢している部分のヒータ１５とアースプレート３０との間に、真空チャンバ２内をクリーニングする際に供給されるフッ素ラジカルなどのガスの侵入を阻止することができる。

また、ヒータ１５とヒータベース３との間を連結するようにアースプレート３０が設けられているため、高温時にヒータ１５とヒータベース３との間に隙間ｄが形成されるのを抑止することができる。

本実施形態によれば、成膜材料ガスを導入して交流電圧を印加可能に構成された真空チャンバ２と、真空チャンバ２内に配置され、基板１０を載置可能に構成されたヒータ１５と、ヒータ１５を載置可能に構成されたヒータベース３とを備えた成膜装置１において、ヒータ１５とヒータベース３との間に、ヒータ１５の周縁部に沿った環状の中心軸６１を有する隙間閉塞用コイル６０を介装した。

このように構成したため、ヒータ１５が高温状態になり変形して、ヒータ１５とヒータベース３との間に隙間が生じた場合でも、ヒータ１５周縁部に設けた隙間閉塞用コイル６０の弾性変形によりヒータ１５とヒータベース３との間に形成される隙間ｄを半連続的に接続し、表皮効果による高周波回路として閉塞することができる。したがって、ヒータ１５とヒータベース３との間への電磁波の侵入を防止することができるため、隙間ｄ内での異常放電の発生を防止することができ、安定した成膜を行うことができる。

また、ヒータ１５およびヒータベース３が昇降可能に構成され、真空チャンバ２とヒータ１５およびヒータベース３とを同電位に保持するため、可撓性および導電性を有するアースプレート３０を、真空チャンバ２およびヒータベース３に接合するとともに、アースプレート３０と平行に配置された環状の中心軸６１を有する第１のプレート付勢用コイル５０により、ヒータベース３に付勢されるように配置した。

このように構成したため、ヒータベース３とアースプレート３０との間に経年的な理由などにより隙間が発生した場合でも、第１のプレート付勢用コイル５０の付勢力によりヒータベース３とアースプレート３０との間の隙間を閉塞することができる。したがって、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができ、安定した成膜を行うことができる。

さらに、アースプレート３０を、ヒータ１５にも接合するとともに、アースプレート３０と平行に配置された環状の中心軸６１を有する第２のプレート付勢用コイル５０により、ヒータ１５に付勢されるように配置した。

このように構成したため、ヒータ１５とアースプレート３０との間に経年的な理由などにより隙間が発生した場合でも、第２のプレート付勢用コイル５０の付勢力によりヒータ１５とアースプレート３０との間の隙間を閉塞することができる。したがって、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができ、安定した成膜を行うことができる。

さらに、アースプレート３０がヒータベース３だけでなくヒータ１５にも接合され、より強固にアースプレート３０を固定させることができる。したがって、高温時にヒータ１５とヒータベース３との間に隙間ｄが形成されてもインピーダンスの変動がなく、異常放電が発生することなく、より安定した成膜を行うことができる。

また、真空チャンバ２は、真空チャンバ２内部の付着物を除去するため、フッ素ガス供給部２２およびラジカル源２３を設け、クリーニングガスを導入可能に構成した。

このように構成したため、フッ素ラジカルなどからなるクリーニングガスを真空チャンバ２内に導入しても、プレート付勢用コイル５０で付勢している部分のヒータベース３とアースプレート３０との間およびヒータ１５とアースプレート３０との間へのクリーニングガスの侵入を防止することができる。したがって、ヒータ１５およびヒータベース３とアースプレート３０との接点の腐食の発生を防止することができ、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。結果として、安定した成膜を行うことができる効果がある。

また、プレート付勢用コイル５０を、その中心軸６１がアースプレート３０とヒータベース３またはヒータ１５とを接合するボルト４０の軸部４６を取り巻くように配置し、ボルト４０の頭部４４とアースプレート３０との間に介装した。

このように構成したため、アースプレート３０とヒータベース３とをボルト４０により強固に締め付けることができると共に、経年的にボルト４０に緩みが発生した場合にも、第１のプレート付勢用コイル５０の付勢力によりアースプレート３０とヒータベース３との間の隙間を閉塞することができる。したがって、真空チャンバ２内のクリーニング時などに、第１のプレート付勢用コイル５０で付勢している部分のヒータベース３とアースプレート３０との間へのフッ素ラジカルなどの侵入を防止することができるため、ヒータベース３とアースプレート３０との接点の腐食の発生を防止することができる。したがって、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができるため、安定した成膜を行うことができる効果がある。

同様に、アースプレート３０とヒータ１５とをボルト４０により強固に締め付けることができると共に、経年的にボルト４０に緩みが発生した場合にも、第２のプレート付勢用コイル５０の付勢力によりアースプレート３０とヒータ１５との間の隙間を閉塞することができる。したがって、真空チャンバ２内のクリーニング時などに、第２のプレート付勢用コイル５０で付勢している部分のヒータ１５とアースプレート３０との間へのフッ素ラジカルなどの侵入を防止することができるため、ヒータ１５とアースプレート３０との接点の腐食の発生を防止することができる。したがって、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができるため、安定した成膜を行うことができる効果がある。

さらに、ボルト４０を、ニッケル合金で構成したため、ボルト４０に強度、耐熱性および耐食性を備えることができる。したがって、ボルト４０は高温下でも変形などせず、フッ素ラジカルにより腐食しにくく、確実にボルトとしての機能を果たすことができる。したがって、異常放電の発生を防止することができる。

そして、プレート付勢用コイル５０を、ニッケル合金で構成したため、プレート付勢用コイル５０に耐熱性および耐食性を備えることができる。したがって、プレート付勢用コイル５０は高温下でも変形などせず、フッ素ラジカルにより腐食しにくく、確実にスプリングコイルとしての機能を果たすことができる。したがって、アースプレート３０とヒータベース３との間およびアースプレート３０とヒータ１５との間でそれぞれ異常放電の発生を防止することができる。

同様に、隙間閉塞用コイル６０を、ニッケル合金で構成したため、隙間閉塞用コイル６０に耐熱性および耐食性を備えることができる。したがって、隙間閉塞用コイル６０は高温下でも変形などせず、フッ素ラジカルにより腐食しにくく、確実にスプリングコイルとしての機能を果たすことができる。したがって、ヒータ１５とヒータベース３との間に異常放電が発生することを防止することができる。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、本実施形態において、ボルト４０をアースプレート３０とヒータベース３との間およびアースプレート３０とヒータ１５との間の両方に設けた場合の説明をしたが、図５，図６に示すように、ボルト４０をアースプレート３０とヒータベース３との間およびアースプレート３０とヒータ１５との間のいずれか一方だけに設けるようにしてもよい。

図５に示すように、アースプレート３０をヒータベース３とボルト４０により接合した場合には、アースプレート３０のサイズを極力小さくすることができ、省資源化を図りながら、上述の実施形態と同様、腐食の発生を防止することができ、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。結果として、安定した成膜を行うことができる。なお、ボルト４０を設ける位置は、ヒータベース３の表面３１に限らず、ヒータベース３の側面３４や底面１２であってもよい。

図６に示すように、アースプレート３０をヒータ１５とボルト４０により接合した場合には、アースプレート３０がヒータベース３とヒータ１５との間を延設されるため、高温時にヒータベース３とヒータ１５との間の隙間が形成されるのを抑止することができると共に、上述の実施形態と同様、腐食の発生を防止することができ、それによる接触抵抗の増大に起因する異常放電の発生を防止することができる。結果として、安定した成膜を行うことができる。

また、本実施形態では、凹部５５をヒータベース３側に設けて隙間閉塞用コイル６０を配置した場合の説明をしたが、凹部をヒータ１５側に設けて隙間閉塞用コイル６０を設けてもよい。

また、本実施形態では、成膜をする際に、基板１０側を接地電位とし、電極フランジ４側にＲＦ電源１０９を接続した場合の説明をしたが、電極フランジ４側を接地電位とし、基板１０側に電源を接続して成膜をする成膜装置に採用してもよい。

本発明の実施形態における成膜装置の概略構成図である。図１のＡ部拡大詳細図である。本発明の実施形態におけるアースプレートの取付状態を示す斜視図である。本発明の実施形態におけるプレート付勢用コイルまたは隙間閉塞用コイルを示し、（Ａ）が平面図、（Ｂ）が部分側面図である。本発明の実施形態における別の態様を示す図１のＡ部拡大詳細図である。本発明の実施形態におけるさらに別の態様を示す図１のＡ部拡大詳細図である。従来の成膜装置の概略構成図である。図７のＢ部拡大詳細図である。

符号の説明

１…成膜装置２…真空チャンバ（チャンバ）３…ヒータベース（テーブル）１０…基板１５…ヒータ（テーブル）３０…アースプレート（プレート部材）４０…ボルト４４…頭部４６…軸部５０…プレート付勢用コイル６０…隙間閉塞用コイル６１…中心軸

Claims

成膜材料ガスを導入して交流電圧を印加可能に構成されたチャンバと、
該チャンバ内に配置され、基板を載置可能に構成されたヒータと、
該ヒータを載置可能に構成されたヒータベースとを備えた成膜装置において、
前記ヒータと前記ヒータベースとの間に、前記ヒータの周縁部に沿った環状の中心軸を有する隙間閉塞用コイルが介装されていることを特徴とする成膜装置。
成膜材料ガスを導入して交流電圧を印加可能に構成されたチャンバと、
該チャンバ内に配置され、基板を載置可能に構成されたテーブルとを備えた成膜装置において、
前記テーブルが昇降可能に構成され、
前記チャンバおよび前記テーブルを同電位に保持するため、可撓性および導電性を有するプレート部材が、前記チャンバおよび前記テーブルに接合され、
前記プレート部材は、該プレート部材と平行に配置された環状の中心軸を有するプレート付勢用コイルにより、前記テーブルに付勢され、
前記テーブルは、前記基板を載置可能に構成されたヒータと、該ヒータを載置可能に構成されたヒータベースとを備え、
前記ヒータと前記ヒータベースとの間に、前記ヒータの周縁部に沿った環状の中心軸を有する隙間閉塞用コイルが介装されていることを特徴とする成膜装置。
前記チャンバは、該チャンバ内部の付着物を除去するクリーニングガスを導入可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
前記プレート付勢用コイルの前記中心軸は、前記プレート部材を前記テーブルに接合するボルトの軸部を取り巻くように配置され、
前記プレート付勢用コイルは、前記ボルトの頭部と前記プレート部材との間に介装されていることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の成膜装置。
前記テーブルは、前記基板を載置可能に構成されたヒータと、該ヒータを載置可能に構成されたヒータベースとを備え、
前記プレート部材は、前記プレート付勢用コイルにより前記ヒータベースに付勢されて、前記ヒータベースに接合されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の成膜装置。
前記テーブルは、前記基板を載置可能に構成されたヒータと、該ヒータを載置可能に構成されたヒータベースとを備え、
前記プレート部材は、第１の前記プレート付勢用コイルにより前記ヒータベースに付勢されて、前記ヒータベースに接合されると共に、第２の前記プレート付勢用コイルにより前記ヒータに付勢されて、前記ヒータに接合されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の成膜装置。
前記ボルトが、ニッケル合金からなることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
前記プレート付勢用コイルが、ニッケル合金からなることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の成膜装置。
前記隙間閉塞用コイルが、ニッケル合金からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の成膜装置。