JP5181194B2 - Ｒｆスパッタ装置 - Google Patents

Description

本発明は概略としてＲＦスパッタ装置に関し、より詳細には、ＲＦスパッタ装置のＲＦ供給機構に関する。

図７Ａ（閉時）及び図７Ｂ（開時）に従来のＲＦスパッタ装置を示す。従来のＲＦスパッタ装置は、スパッタ処理を行うスパッタ室１１０、スパッタ室１１０内にプラズマを発生させるためのカソード１４０、及びカソード１４０にＲＦ電力を伝達するＲＦ電力伝達手段（１２０、１３０）からなる。ＲＦ電力伝達手段は、外部のＲＦ電源から入力されるＲＦ電力経路のインピーダンス整合を行なうマッチングボックス１２０、及びマッチングボックス１２０とカソード１４０間の出力板１３５をシールドするシールドボックス１３０からなる（例えば、特許文献１）。

ところで、スパッタ装置においてはカソード１４０を定期的にメンテナンスする必要がある。その際、図７Ｂに示すように、マッチングボックス１２０、シールドボックス１３０及びカソード１４０をまとめてスパッタ室１１０から分離する必要がある。この開閉動作は手動で行われる場合もあれば、駆動源１７０によって自動で行なわれる場合もある。

この場合、マッチングボックス１２０、シールドボックス１３０及びカソード１４０の合計重量が大きく、しかも、マッチングボックス１２０にはＲＦ電力用配線及び冷却水用配管がまとめられたチューブ１２５が接続されているので、手動、自動を問わず開閉が大掛かりなものとなり、作業性が悪いという問題があった。
従って、スパッタ室上にＲＦ電力伝達手段とカソードとを並置し、カソードをＲＦ電力伝達手段から独立して開閉できるようにすることが望ましい。

特開平８−２０８６７号公報

しかし、カソードをＲＦ電力伝達手段から独立させる構成においては、カソードとＲＦ電力伝達手段との間にはＲＦ経路の接続部が存在することになる。ＲＦ伝達経路のシールド条件等は厳密に管理されるべきものであり、このＲＦ経路の接続部の完全なシールドの確保が課題となる。また、シールドの確保とともに、接続部の確実な接触も確保されなければならない。
また、カソードの開閉動作を自動で行なう構成とするには、接続部におけるＲＦ経路及びシールドをボルト等で固定することができない。

そこで、本発明は、カソードを本体から独立して開閉するＲＦスパッタ装置において、ボルト固定等を用いずにＲＦ経路の接続部のシールド及び接触を確保し、作業性の良いＲＦスパッタ装置を提供することを目的とする。

本発明はＲＦスパッタ装置であって、スパッタ室（１０）、第１のシールド（３１）に覆われたＲＦ出力端（３２）を有しスパッタ室（１０）に固定されたＲＦ電力伝達手段（２０、３０）、第２のシールド（４１）に覆われＲＦ出力端（３２）に着脱可能なＲＦ入力端（４２）を有しスパッタ室（１０）に着脱可能に取り付けられるカソード（４０）、第１のシールドの第２のシールドに対向する端面（３１１）又は第２のシールドの第１のシールドに対向する端面（４１１）に取り付けられた導電性弾性部材（５１）、及び導電性弾性部材（５１）を挟む方向の力を、第１のシールド（３１）若しくは第１のシールド及びＲＦ出力端（３１、３２）又は第２のシールド（４１）若しくは第２のシールド及びＲＦ入力端（４１、４２）に加える加圧手段（６０）を備えたＲＦスパッタ装置である。

ここで、ＲＦ電力伝達手段が、ＲＦ電力経路のインピーダンス整合用のマッチングボックス（２０）、及びマッチングボックスからのＲＦ電力をＲＦ出力端に伝達するシールドボックス（３０）からなり、シールドボックス（３０）が、マッチングボックス（２０）に接続される出力板（３３）、及び出力板（３３）とＲＦ出力端（３２）を接続する変形可能な給電板（３４）を有し、加圧手段（６０）が第１のシールド及びＲＦ出力端（３１、３２）を摺動させるように構成した。

上記において、さらに、カソード（４０）を自動開閉するための駆動源（７０）を備えることが好ましい。
また、シールドボックスの外部に配置した加圧手段が、マッチングボックスの筐体を貫通する駆動軸を摺動させるように構成してもよい。
またさらに、第１のシールドの第２のシールドに対向する端面又は第２のシールドの第１のシールドに対向する端面に取り付けられたセンサを備え、センサが第１のシールドと第２のシールドの接触を検知するように構成してもよい。

本発明のＲＦスパッタ装置（閉時）を示す図である。 本発明のＲＦスパッタ装置（開時）を示す図である。 本発明のシールド構成（閉時）を示す図である。 本発明のシールド構成（開時）を示す図である。 本発明のコネクタ構成を示す図である。 本発明のシールド構成（閉時）の他の実施例を示す図である。 本発明のシールド構成（開時）の他の実施例を示す図である。 本発明の変形例を説明する図である。 本発明の変形例を説明する図である。 従来のＲＦスパッタ装置（閉時）を示す図である。 従来のＲＦスパッタ装置（開時）を示す図である。

図１Ａ（閉時）及び１Ｂ（開時）に本発明のＲＦスパッタ装置を示す。ＲＦスパッタ装置は、スパッタ室１０、スパッタ室１０上に並置されたＲＦ電力伝達手段（２０、３０）、及びスパッタ室１０とＲＦ電力伝達手段から着脱可能なカソード４０を備える。ＲＦ電力伝達手段は、外部のＲＦ電源から入力されるＲＦ電力経路のインピーダンス整合を行なうマッチングボックス２０、及びマッチングボックス２０とカソード４０間のＲＦ経路をシールドするシールドボックス３０からなる。マッチングボックス２０にはＲＦ電力用配線及び冷却水用配管がまとめられたチューブ２５が接続される。後述するように、シールドボックス３０には加圧手段（エアシリンダ）６０が配置され、これによりシールドボックス内部のＲＦ経路用の部材が摺動される。カソード４０は駆動源７０によって自動開閉される。

図２Ａ（閉時）及び２Ｂ（開時）に本発明のシールド構成を示す。シールドボックス３０は、ＲＦ出力端３２、ＲＦ出力端３２の少なくとも先端部を覆うシールド３１、マッチングボックス２０からのＲＦ供給を受ける出力板３３、及び出力板３３とＲＦ出力端３２を接続する柔軟で変形可能な給電板３４を有する。シールド３１及びＲＦ出力端３２を矢印Ｆ及びその逆方向に摺動させるエアシリンダ６０がシャフト６１を介してシールド３１に接続される。ＲＦ出力端３２は図示しない碍子等の絶縁部材を介してシールド３１に固定され、シールド３１とＲＦ出力端３２は一体となって動作する。シャフト６１がシールドボックスを貫通し、エアシリンダ６０はシールドボックス３０の外部に配置されるため、エア導入用チューブ等からの電波漏れを防ぐことができる。なお、本実施例では加圧手段としてエアシリンダを用いているが、スプリング等を用いたその他の機構を用いてもよい。

カソード４０は、ＲＦ入力端４２、及びＲＦ入力端４２の少なくとも先端部を覆うシールド４１を備え、図１Ｂに示すように、駆動源７０によって回転開閉される。なお、本実施例ではカソード４０の着脱に回転動作のみを利用しているが、スライド動作等と組み合わせてもよい。

シールド３１の端面３１１には導電性弾性体５１が取り付けられる。実施例では導電性ゴムを用いる。導電性弾性体には、導電性ブラシ等、変形して端面間で接触するものも含まれる。図１Ａ及び図２Ａに示すように、使用中（閉時）には、エアシリンダ６０からの圧力によって導電性弾性体５１がシールド４１の端面４１１と接触し、シールド３１からシールド４１がシールドされる。導電性弾性体はシールド４１の端面４１１に取り付けられてもよい。
また、シールド３１とシールドボックス３０の接触面及びシャフト６１とシールドボックス３０の接触面にも、それぞれ導電性弾性体５２及び５３が取り付けられている。
これらの導電性弾性体５１、５２及び５３によって出力板３３からＲＦ入力端４２までのＲＦ経路のシールド性が確保される。

なお、上記実施例では導電性弾性部材５１をシールド３１側に取り付けたが、導電性弾性部材５１はシールド３１又はシールド４１の一方又は両方に取り付けられていればよい。即ち、シールド３１の端面３１１とシールド４１の端面４１１の間に、それらを電気的に結合する弾性部材が取り付けられていればよい。

図３に本発明のＲＦ出力端３２及びＲＦ入力端４２の先端部の一例を示す。図示するように、ＲＦ出力端３２の先端はコンタクトピン３２１からなり、ＲＦ入力端４２の先端はコンタクト受け４２１からなる。これにより、ＲＦ出力端３２とＲＦ入力端４２とが嵌入接続される。また、コンタクトピン３２１がコンタクト受け４２１に確実に接触できるように、コンタクト受け４２１が複数の部分に分割されている。
なお、上記とは逆に、ＲＦ出力端３２の先端をコンタクト受けとし、ＲＦ入力端４２の先端をコンタクトピンとしてもよい。

上記の開閉動作を制御手段８０（図１Ａ）によって自動で行うことができる。
カソード４０が閉じた状態（図１Ａ及び２Ａ）からカソード４０を開く場合、まず、エアシリンダ６０による矢印Ｆ方向の力が弱められ、導電性弾性部材５１とシールド４１が離れるとともに、ＲＦ出力端３２とＲＦ入力端４２とが離れる。即ち、これによりシールドボックス３０とカソード４０とが分離される。これをセンサ６２により検知し、その後、駆動源７０によってカソード４０が持ち上げられ、カソード４０が開放される。

逆に、カソード４０が開いた状態（図１Ｂ及び２Ｂ）からカソード４０を閉じる場合は、駆動源７０によってカソード４０がスパッタ室１０の上に降ろされ、その後エアシリンダ６０によってシールド３１及びＲＦ出力端３２が矢印Ｆの方向に押される。これにより、ＲＦ出力端３２（コンタクトピン３２１）とＲＦ入力端４２（コンタクト受け４２１）が接続され、シールド３１とシールド４１とが導電性弾性部材５１を介して密着される。

なお、センサ６２によってシャフト６１の位置を検出することによってコンタクトの接続状況を判断し、それをエアシリンダ６０、駆動源７０、図示しないＲＦ電源の制御に利用する。

図４Ａ（閉時）及び４Ｂ（開時）に本発明のシールド構成の他の実施例を示す。ベローフランジ９１及びセンサ９２を追加し、導電性弾性体５２及び５３を省略してエアシリンダ６０をシールドボックス３０に直接取り付けたことを除き、図２のシールド構成に同じである。第１のシールド３１とシールドボックス３０をベローフランジ９１により接続し、第１のシールド３１をより確実にシールド電位（アース電位）に保つことを目的とする。ベローフランジ９１は、導電性材料から構成され、ＲＦ出力端３２の摺動に合わせて伸縮する。ベローフランジに限らず、ＲＦ出力端３２の摺動に合わせて変形し、接続時にＲＦ経路を囲繞する導電性材料を第１のシールド３１とシールドボックス３０間に取り付けてもよい。

また、本実施例では第１のシールド３１の端面３１１と第２のシールド４１の端面４１１の面接触を確認するセンサ９２を追加した。これにより、シールド性の強化とともに、シールド部材間での異常放電を抑止することができる。実施例ではセンサ９２にプランジャスイッチを用いているが、端面の接触を確認するものであれば他の電気的又は機械的スイッチであってもよい。

また、第１のシールド３１と第２のシールド４１は同材質または電気抵抗の差の小さい材質を選択することが異常放電抑止に好ましい。第１のシールド３１と第２のシールド４１の端面を面接触させ、シールド部を積極的にアース電位とするためにベローフランジを用いることにより、シールド性を強化し、更に異常放電を抑止して安定したＲＦ電力供給を行うことができる。また、入力端側又は出力端側に、ＲＦ経路及びシールドの接続時における衝撃を吸収緩和するためのスプリング等を設けてもよい。

＜変形例＞
上記は本発明の最も好適な実施例を示すものであるが、本発明は以下のように変形可能である。
上記実施例では、シールド３１及びＲＦ出力端３２双方がエアシリンダ６０によって摺動される構成としたが、シールド３１のみが摺動される構成としてもよい。例えば、図５に示すように、ＲＦ出力端３２とＲＦ入力端４２とが駆動源７０の動作のみによって接触又は非接触となるようにしてもよい。この構成の場合、ＲＦ出力端３２は移動しないので図２で示したような給電板は必要ない。従って、出力板３４とＲＦ出力端３２とが直接接続されてもよいし、それらが統合されて一体形成されてもよい。

また、上記実施例では、シールド３１側をエアシリンダ６０によって摺動する構成としたが、シールド４１、又はシールド４１及びＲＦ入力端４２を摺動する構成としてもよい。そして、例えば図６に示すように、駆動源とエアシリンダの機能を統合したアーム機構８５を採用してもよい。

以上の構成により、カソードとＲＦ電力伝達手段の間のＲＦ経路接続部の完全なシールドの確保でき、さらには接続部の確実な接触も確保されるので、カソードをＲＦ電力伝達手段から独立する構成とすることができる。
また、上記構成によると、接続部におけるＲＦ経路又はシールドをボルト等で固定する必要がないので、カソードの開閉動作を自動で行なう構成を実現することができた。

上記より、カソード単体での自動開閉動作が可能となり、カソードのメンテナンス時の作業性が向上するとともに駆動源並びに配線及び冷却チューブにかかる負担を軽減することがでる。

１０．スパッタ室
２０．マッチングボックス
２５．チューブ
３０．シールドボックス
３１．シールド
３２．ＲＦ出力端
３３．出力板
３４．給電板
４０．カソード
４１．シールド
４２．ＲＦ入力端
５１、５２、５３．導電性弾性部材
６０．エアシリンダ
６１．シャフト
６２．センサ
７０．駆動源
８０．制御手段
８５．アーム機構
９１．ベローフランジ
９２．センサ
３１１、４１１．端面
３２１．コンタクトピン
４２１．コンタクト受け

Claims (5)

1. ＲＦスパッタ装置であって、
   スパッタ室、
   第１のシールドに覆われたＲＦ出力端を有し、該スパッタ室に固定されたＲＦ電力伝達手段、
   第２のシールドに覆われ、該ＲＦ出力端に着脱可能なＲＦ入力端を有し、該スパッタ室に着脱可能に取り付けられるカソード、
   該第１のシールドの該第２のシールドに対向する端面又は該第２のシールドの該第１のシールドに対向する端面に取り付けられた導電性弾性部材、及び
   該導電性弾性部材を挟む方向の力を、該第１のシールド若しくは該第１のシールド及びＲＦ出力端又は該第２のシールド若しくは該第２のシールド及びＲＦ入力端に加える加圧手段
   を備えたＲＦスパッタ装置。
2. 請求項１のＲＦスパッタ装置において、前記ＲＦ電力伝達手段が、ＲＦ電力経路のインピーダンス整合用のマッチングボックス、及び該マッチングボックスからのＲＦ電力を前記ＲＦ出力端に伝達するシールドボックスからなり、
   該シールドボックスが、該マッチングボックスに接続される出力板、及び該出力板と該ＲＦ出力端を接続する変形可能な給電板を有し、
   前記加圧手段が前記第１のシールド及びＲＦ出力端を摺動させるように構成されたＲＦスパッタ装置。
3. 請求項１のＲＦスパッタ装置であって、さらに、前記カソードを自動開閉する駆動源を備えたＲＦスパッタ装置。
4. 請求項１のＲＦスパッタ装置であって、前記シールドボックスの外部に配置した前記加圧手段が、前記マッチングボックスの筐体を貫通する駆動軸を摺動させるように構成されたＲＦスパッタ装置。
5. 請求項１のＲＦスパッタ装置であって、さらに、前記第１のシールドの前記第２のシールドに対向する端面又は該第２のシールドの該第１のシールドに対向する端面に取り付けられたセンサを備え、該センサが該第１のシールドと該第２のシールドの接触を検知するように構成されたＲＦスパッタ装置。

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